基于ARM的嵌入式系统在机器人控制系统中的应用
本软件中传感器数据的读取、校验、提取、处理均按照NMEA0183标准进行，便于系统升级。
系统可定制主要是考虑到针对不同机器人其上层软件不尽相同。
4 实验研究
应用于7自由度串联机器人
为了验证该机器人控制系统的性能，设计了场景试验：7自由度串联机器人首先抓取第一工件放在加工台上；把其它两个工件依次前移；最后把加工完的工件放在最后的位置上，整个过程如图6～图9所示。
机器人完成这个任务所要经过的过程：①机器人抓取第一个工件，并把它放在加工台上，如图2～图3所示；②机器人把第2个工件移到第一个位置，准备进行加工，如图4～图5所示；③把第三个工件移到第二个位置上，图6～图7所示；④机器人抓取加工好的工件，并把它放在第三个位置上，如图8～图9所示。
这样一个循环周期便完成了一个工件的加工，可使后面的工件依次得到加工。
在该控制系统内，上位机(S3C2410)首次算好1000个点，通过RS485总线传送给每个下位机控制器并把这些点存于下位机FLASH中。每个下位机运行各自的点，每当运行的点数超过500时，便向上位机要500个数据。这样节省了上下位机交互的时间，改善了串联机器人的同步性，提高了跟踪精度。另外，由于ARM9的存在，不需要计算机的控制。上述7自由度串联机器人的每个动作都是“自主”完成的，即没有计算机的控制。
通过实验证明，该控制系统稳定性好，实时性，可以在恶劣的环境下工作，通用性较强。
5结论
本文中设计的嵌入式机器人控制系统在七自由度串联机器人上的应用取得了一定成效，实时性、可靠性、通用性均有良好的表现，其体积小、功耗低，实际情况比较令人满意；此控制系统在上位机（ARM）中写控制算法，通过总线方式对下位机（DSP）进行控制，而不需要计算机的控制，可独立自主的判断如何动作。目前，该嵌入式控制系统的性能上还存在着诸多不足，主要表现在控制器中的控制算法的设计和功能的完善上，这也是今后努力的方向。
本文的创新点是机器人的自主性质，即机器人有自己的“判断能力”，不须计算机控制。
参考文献
[1]Richard M.Murray, Li Zexiang, S.Shanker Sastry. A Mathematical Introduction to Robotic Manipulation[M]. America: CRC Press, 1994.
[2]Weihai Chen, Guilin Yang, Edwin Hui Leong Ho. Interactive-Motion Control of Modular Reconfigurable Manipulators[J]. Proceedings of the 2003 IEEE/RSJIntl. Conference on Intelligent Robots and SystemsLas Vegas, Nevada . October 2003.
[3]L. Romdhance. Design and analysis of a hybrid serial parallel manipulator[J]. Mechanism and Machine Theory.1999,34:1037-1055.
[4]Karim Yaghmour. Building Embedded Linux Systems[M]. America: O'Reilly, 2004.
[5] Michael Barr. Programming Embedded Systems in C and C++[M].America: O'Reilly, 2001.
[6]John Catsoulis. Designing Embedded Hardware[M]. America: O'Reilly,2001.
[7]严丽平,曾辉,宋凯.嵌入式智能家庭网关的研究与设计[J]. 微计算机信息. 2005,2: 14~16.
[8] 孙天泽,袁文菊,张海峰. 嵌入式设计及LINUX驱动开发指南——基于ARM 9处理器[M].北京:电子工业出版社,2005.
[9] 陈渝,李明,杨晔. 源码开放的嵌入式系统软件分析与实践——基于SKYEYE和ARM开发平台[M].北京:北京航空航天大学出版社,2004.
[10] 周立功.ARM微控制器基础与实践[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2003.
[11] 李驹光,聂雪媛,江泽明.ARM应用系统开发详解.[M]北京:清华大学出版社,2003.
[12] 刘和平,王维俊，江渝.TMS320LF240xDSPC语言开发应用[M]. 北京:北京航空航天大学出版社.2003.
[13] 王松,李新军,梁建宏.微小型机器人嵌入式自驾仪设计[J]. 北京航空航天大学学报.2005，31(7):775-779.
评论