基于DSP和FPGA的六自由度工业机器人运动控制器设计

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1、专业学位硕士学位论文基于DSP和FPGA的六自由度工业机器人运动控制器设计TheDesignofMotionControlSystemforIndustrialRobotwithSixDegreesofFreedomBasedbyDSPandFPGA学号：指导教师：完成日期：31109010董维杰2013-4—20大连理工大学DalianUniversityofTechnology11Y1M2Ili4llllUlll6111Jll2111111必11Ll嶝大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经

2、注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：基王望苎里狸里里鱼垒鲍盍自由廑三些扭墨厶鋈边控剑墨遮进作者签名：缎鹚聋日期：丝丝年—L月—￡大连理：I=大学专业学位硕士学位论文摘要工业机器人运动控制器，是工业机器人的大脑，也是衡量一个国家工业机器人发展水平的标志，其性能的优劣直接影响着工业机器人的精度和性能。目前国内的运动控制器，其精度和实时性较低，运动控制算法简单不利于开发，接口单

3、一，几乎无法满足六自由度工业机器人复杂的运动控制。本课题设计了基于DSP和FPGA的六自由度工业机器人运动控制器，利用DSP强大的运算能力和FPGA强大的逻辑控制功能，保证了运动控制器的精度和实时性，并且可以实现复杂的运动控制算法，便于二次开发，因此在机器人运动控制领域有重要的价值。基于工业机器人运动学理论以及运动轨迹规划算法，分析运动控制器的设计需求，提出了DSP和FPGA结合的系统架构。首先，设计运动控制器的硬件系统，包括电源模块、上位机与运动控制器的通信模块、DSP与FPGA的通信模块以及伺服控制电路模块，完成了硬件电路的制板与调试，搭建了一个性能稳定可靠的运动控制器硬件系统

4、。接下来，在硬件系统的基础上，设计了运动控制器的软件系统，包括DSP中的控制算法、DSP的SRAM模块测试、基于FPGA的双端口RAM通信模块、增量式编码器解码模块、急停限位模块以及PWM输出模块。最后，利用MATLAB分别对直线运动和圆弧运动轨迹规划算法进行仿真，画出六自由度工业机器人末端执行器的运动轨迹和六个关节轴的位置、速度曲线，并在六自由度工业机器人实体上进行调试实验，将实验结果与仿真结果相比较，证明所设计的运动控制器能够实现预期功能。关键词：运动控制器；DSP；FPGA；轨迹规划基于DSP和FPGA的六自由度jJj业机器人运动控制器设计TheDesignofMotionC

5、ontrolSystemforIndustrialRobotwithSixDegreesofFreedomBasedbyDSPandFPGAAbstractIndustrialrobotmotioncontrolleriSthebrainoftheindustrialrobot，anditsperformanceaffectstheindustrialrobotprecisionandperformancedirectly．Atpresentmostrobotmotioncontrolsystemusegeneralmotioncontroller．itsprecisionandr

6、eal-timeperformanceiSlowandcan’tsatisfythecomplexmovementcontrolofindustrialrobots．ThispaperdesignamotioncontrollerbasedonDSPandFPGAforsixdegreesoffreedomofindustrialrobot．DSPcontributesitspowerfuloperationabilityandFPGAhaspowerfullogiccontrolfunction，SOthatensuretheaccuracyandreal—timeperform

7、ance．makeitpossibletorealizecomplexmotioncontrolalgorithm，thushasimportantvalueinthefieldofrobotmotioncontr01．Basedonthetheoryofindustrialrobotkinematicsandtrajectoryplanningalgorithm，analyzetherequirementsofmotioncontrollerdesign，thenD