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基于ARM的漿果采摘機械手運動控制研究

作者: 時間:2016-12-02 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
隨著計算機和自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展,農(nóng)業(yè)機械將進(jìn)入高度自動化和智能化時期。漿果采摘機器人的應(yīng)用可以提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量,改善勞動條件,解決勞動力不足等問題。漿果采摘機器人主要由機械手及末端執(zhí)行器、視覺及決策系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成。本文將闡述如何利用ARM微處理器實現(xiàn)漿果采摘機器手的運動控制。

本控制系統(tǒng)采用ARM(Advanced RISC Machine)微處理器,其與單片機和DSP等相比具有很強的通用性,以其高速度、高性價比和低功耗等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。

1 控制系統(tǒng)功能要求

漿果采摘機器人的主要執(zhí)行部分———機械手分為手臂和手腕兩部分。機械手如何躲避障礙物并能準(zhǔn)確到達(dá)果實目標(biāo)的位置是由機械手的自由度決定的,通常機械手在空間的位置和運動范圍主要取決于手臂部分的自由度,為了使機械手能夠到達(dá)空間的任一指定位置,其手臂部分至少應(yīng)具有3 個自由度。手腕部分自由度主要是用來調(diào)整末端執(zhí)行器在空間的姿態(tài),為了使末端執(zhí)行器在空間也能取得任意要求的姿態(tài),在理論上要求手腕部分也應(yīng)具有3 個自由度。其示意簡圖如圖1 所示。




控制系統(tǒng)的任務(wù)是從上位機接受指令,驅(qū)動各自由度所對應(yīng)的電機,從而使采摘機械手到達(dá)指定位置進(jìn)行作業(yè)。

2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

機器人控制系統(tǒng)一般需要滿足以下幾個基本要求。

①控制系統(tǒng)的小型化、輕型化和模塊化;

②控制系統(tǒng)的實時性;

③系統(tǒng)的穩(wěn)定性和開放性。

為此將本控制系統(tǒng)設(shè)計成由主控制模塊、驅(qū)動模塊和反饋模塊三部分組成,如圖2 所示。

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