基于嵌入式和总线技术的智能移动机械手控制系统开发

论文摘要

本论文在国家863计划项目“基于全方位视觉的移动机器人动态目标探测与导航”（2007AA04Z229）的支持下,以实验室购买的移动机械手为研究对象,进行相关技术的研究。本文以实验室自行设计开发的基于ARM9内核的S3C2440开发板为硬件平台,以微软提供的嵌入式软件开发工具Platform Builder和EVC++为软件平台进行了对智能移动机械手控制系统的研究。智能移动机械手技术是机械手研究领域的一个重要分支,一直都是世界机器人研究的热点。目前,智能移动机械手已受到许多部门的重视,并越来越广泛的得到了应用。为了赋予移动机械手智能控制和自主导航的能力,解决传统机械手开发过程中存在着成本高、体积大、功耗大、噪音大、布线复杂、维修困难等问题。本文应用嵌入式技术和总线技术开发了智能移动机械手控制系统。本文主要研究内容如下:1.在嵌入式系统上实现现场总线的扩展。由于主控制器S3C2440没有集成现场总线接口,因此必须在其上完成现场总线硬件电路的扩展,即利用嵌入式技术和现场总线技术把现场总线模块和嵌入式系统相结合。2.实现嵌入式系统和现场总线之间的数据通信。在Windows CE操作系统下编写现场总线的驱动程序和应用程序,实现嵌入式系统和现场总线之间的数据通信。3.实现智能移动机械手各个关节之间的数据通信。移动机械手的动作是由电机驱动来完成的,因此要实现对移动机械手的控制,就必须在嵌入式平台上实现电机的控制接口。通过现场总线搭建移动机械手多个关节之间的硬件电路,并设置现场总线参数,从而实现现场总线多个节点之间的数据通信。4.通过实验对智能移动机械手控制系统进行整体调试,从而验证移动机械手运行的稳定性以及该控制系统的可行性、可考性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 课题来源
• §1-2 课题国内外的发展和现状
• 1-2-1 机械手控制系统的发展和现状
• 1-2-2 嵌入式和总线技术相结合的发展和现状
• §1-3 课题背景及意义
• §1-4 控制系统结构介绍
• §1-5 课题研究的主要内容
• 第二章 智能移动机械手控制系统总体设计
• §2-1 控制系统总体方案设计
• 2-1-1 控制系统几种方案的比较及方案确定
• §2-2 控制系统的组成和实现目标
• §2-3 现场总线的选择
• 2-3-1 几种重要现场总线的介绍
• 2-3-2 现场总线的选择
• §2-4 嵌入式系统的选择
• §2-5 智能移动机械手控制系统整体工作原理
• 2-5-1 智能移动机械手车体的控制
• 2-5-2 智能移动机械手的控制
• 第三章 智能移动机械手控制系统硬件设计
• §3-1 主控制板硬件电路设计
• 3-1-1 S3C2440 JTAG 模块设计
• 3-1-2 S3C2440 RS232 串口模块设计
• 3-1-3 S3C2440 USB 模块设计
• 3-1-4 S3C2440 SD 模块设计
• 3-1-5 S3C2440 LCD 模块设计
• 3-1-6 S3C2440 网卡模块设计
• 3-1-7 S3C2440 音频模块设计
• §3-2 电源模块设计
• §3-3 总线模块设计
• §3-4 键盘模块设计
• §3-5 传感器模块设计
• §3-6 AD/DA 转换模块设计
• §3-7 电机控制模块设计
• §3-8 硬件电路调试
• 第四章 智能移动机械手控制系统软件设计
• §4-1 系统总体软件结构
• §4-2 Windows CE 操作系统
• §4-3 控制系统 WINCE 驱动程序设计
• §4-4 控制系统应用程序设计
• 第五章 智能移动机械手控制系统实验
• §5-1 实验平台简介
• §5-2 CAN 总线节点通信实验
• §5-3 ZD/DA 转换控制实验
• §5-4 电机控制实验
• §5-5 传感器数据检测试验
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间取得的科研成果
• 附录A 智能移动机械手控制系统PCB 图
• 附录A.1 ARM 核心板元件布局
• 附录A.2 ARM 核心板PCB 布线图
• 附录A.3 控制系统底板元件布局
• 附录A.4 电源板PCB 布线图
• 附录B 智能移动机械手控制系统实验平台
• 附录B.1 控制系统实验平台实物图