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機(jī)器人模塊化控制器硬件平臺:X86控制器平臺,ARM的硬件平臺

來源:機(jī)器人操作系統(tǒng)測試技術(shù)      編輯:創(chuàng)澤      時間:2026/3/23      主題:其他   [加盟]

基于X86 機(jī)器人控制器平臺

X86 系統(tǒng)是經(jīng)典的計算機(jī)系統(tǒng)平臺,經(jīng)過了數(shù)十年的實際應(yīng)用和不斷的技術(shù) 升J,已達(dá)到了非常成熟穩(wěn)定的控制性能,目前工業(yè)控制領(lǐng)域、商用領(lǐng)域、辦公 領(lǐng)域、家用領(lǐng)域都大量使用基于X86 的計算機(jī)系統(tǒng)。國內(nèi)外有很多機(jī)器人控制器 也是基于 X86 平臺,很多機(jī)器人開發(fā)環(huán)境、功能軟件、設(shè)計工具等也都是基于 X86 平臺所構(gòu)建的,因此從為了滿足軟硬件的兼容性和承繼性方面考慮,研制了 基于X86 系統(tǒng)的機(jī)器人模塊化硬件平臺。

基于ARM的硬件平臺

嵌入式系統(tǒng)由于其尺寸小、可裁剪性強、開發(fā)靈活等特點在工業(yè)控制領(lǐng)域和 商用電子方面都已逐漸占據(jù)了優(yōu)勢地位,對于機(jī)器人控制而言,嵌入式系統(tǒng)相對 于傳統(tǒng)機(jī)器人控制器也具有明顯的優(yōu)勢。而在嵌入式系統(tǒng)中 ARM 處理器具有低成本、低功耗、處理能力強、外部接口多等特點,已經(jīng)逐步成為嵌入式系統(tǒng)中的主流處理器,采用處理能力較強的新型ARM Cortex-A8處理器為核心,結(jié)合DSP 等其他處理器,設(shè)計了分布式機(jī)器人控制器,以提高其控制系統(tǒng),降低控制器成本 。

一體化機(jī)器人模塊化關(guān)節(jié)

機(jī)器人模塊化關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)如圖2-8所示,主要包含以下幾大部分。

(1)殼體及支撐結(jié)構(gòu);

(2)直流無刷伺服電機(jī);

(3)旋轉(zhuǎn)編碼器(測速傳感器,實現(xiàn)相對位置環(huán)、速度環(huán));

(4)絕對編碼器(檢測絕對位置,無論是否掉電);

(5)電子剎車電路(利用繼電器選擇性短路電機(jī)A/B/C 相繞組線圈,在無機(jī) 械剎車的條件下實現(xiàn)再生制動);

(6)伺服驅(qū)動電路(實現(xiàn)伺服控制,內(nèi)置電流傳感器,實現(xiàn)電流環(huán)、過熱、 過流、過壓/欠壓等保護(hù),并接出CAN 和 RS232 通信口);

(7)減速機(jī)構(gòu)總成(包含初J減速用齒輪組7-1和次J減速用諧波減速器7-2)






機(jī)器人實時操作系統(tǒng)RGMP-ROS:VNET管道通信,擁有獨立的外設(shè)

通過標(biāo)準(zhǔn)的ROS 通信協(xié)議實現(xiàn)實時節(jié)點與實時節(jié)點、實 時節(jié)點與非實時節(jié)點之間的通信,并且傳遞符合ROS協(xié)議規(guī)范的消息,實時節(jié)點和實時系統(tǒng)掛載的外部設(shè)備進(jìn)行交互

智能復(fù)合機(jī)器人的成本構(gòu)成:硬件本體,場景定制化,軟性服務(wù)

移動平臺的負(fù)載越大,對底盤結(jié)構(gòu)、 電機(jī)要求越高,成本顯著增加;機(jī)械臂的軸數(shù)與負(fù)載,軸數(shù)與負(fù)載價格通常越高;末端執(zhí)行器是定制化的復(fù)雜工具就成本高

機(jī)器人的四大組成部分:主控制器,傳感器,驅(qū)動器和執(zhí)行器

機(jī)器人的大腦—主控制器,是機(jī)器人最核心的部件;機(jī)器人的眼睛、耳朵和觸角—傳感器,能夠根據(jù)環(huán)境的變化做出反應(yīng);機(jī)器人的足—驅(qū)動器,機(jī)器人的手—執(zhí)行器

機(jī)器人柔性關(guān)節(jié)的作用:自由度,防撞擊、防振動等保護(hù)作用

柔性關(guān)節(jié)將使機(jī)器人獲得更高的自由度,柔性關(guān)節(jié)因其吸能作用,對于機(jī)器人系統(tǒng),特 別是移動式機(jī)器人系統(tǒng),具有防撞擊、防振動等保護(hù)作用

柔性機(jī)器人的研究目的:科學(xué)的目的,工程的目的

(1)科學(xué)的目的。出于科學(xué)研究的需要(如仿生學(xué)研究的需要)而設(shè)計構(gòu)造柔性機(jī)器人系統(tǒng);(2)工程的目的。出于工程實踐的需要(如特定功能的需求及實現(xiàn))而設(shè)計構(gòu)造柔性機(jī)器人系統(tǒng)。

兩輪機(jī)器人的運動原理:4個自由度:2個平面支撐運動自由度,2個姿態(tài)角運動自由度

兩輪機(jī)器人的運動平衡控制問題涉及兩個方面,一是“平衡”,即姿態(tài)平衡控制的問題;二是“運動”,即運動軌跡控制的問題;兩輪機(jī)器人的運動軌跡控制問題,是其行進(jìn)速度和行進(jìn)方向的控制問題

兩輪機(jī)器人的基本構(gòu)造:機(jī)體,底盤和輪系

底盤主要用于安裝或連接機(jī)體與輪系,攜帶和固定驅(qū)動系統(tǒng);機(jī)體可裝載各種電子設(shè)備;輪系通過輪軸或傳動機(jī)構(gòu)安裝在底盤的左右兩側(cè),分別由左電機(jī)和右電機(jī)驅(qū)動

機(jī)器人的矩陣傳感器:采用壓電元件,人工皮膚

矩陣傳感器網(wǎng)絡(luò)就能夠提供物體形狀的復(fù)雜數(shù)據(jù),這種信息分析技術(shù)叫做形狀識別 ,采用壓電元件的矩陣傳感器,能夠獲得物體作用力形成的映像

機(jī)器人的觸覺傳感器:應(yīng)用微限位開關(guān),隔離式雙態(tài)接觸傳感器,單模擬量傳感器

微型開關(guān)可能是接觸傳感器最經(jīng)濟(jì)和最常用的類型,護(hù)物體不受到過大的作用力;隔離式雙態(tài)接觸傳感器系統(tǒng)主要由雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)組成,重復(fù)度可達(dá)1μm, 分辨度為2 μm

機(jī)器人的力覺傳感器:金屬電阻型,半導(dǎo)體型,轉(zhuǎn)矩

金屬電阻型力覺傳感器測定電阻絲的阻值變化,就可知道物體的形變量,進(jìn)而求出外作用力;半導(dǎo)體型力覺傳感器的應(yīng)變系數(shù)可達(dá)100~200,尺寸小,靈敏度高,因而可靠性很高

機(jī)器人的加速度傳感器的測量方法:速度測量,電磁力或電動力

由速度測量進(jìn)行推演,這種方法很難獲得滿意的測量結(jié)果;已知質(zhì)量的物體加速度所產(chǎn)生的力是可以測量的;與被測加速度有關(guān)的力可以為電磁力或電動力,把方程式簡化為對電流的測量問題

機(jī)器人的速度傳感器:測量平移和旋轉(zhuǎn)運動的速度

直流測速發(fā)電機(jī)它傳送一個正比于受控速度的直接信號。這種傳感 器的選擇是由其線性度(可達(dá)0.1%)、磁滯程度、最大可用速度(達(dá)3000~8000r/min) 以 及慣量參數(shù)決定的
 
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