基于单片机的工业机器人控制器设计

第２４卷第２期　ＺＯＯ２年３月　机器人ＲＯＢＯＴ　Ｖｏ１．２４．Ｎｏ．２　Ｍａｒｃｈ。２００２　

文章壤号　１００２－０４４６（２００２）０２—０１３４—０６　

基于ＤＳＰ的工业机器人控制器的设计与实现　

谈世哲　梅志千　杨汝清　

（上海交通大学机器人研究所上海２０００３０）　

摘要　提出了一种基于ＤＳＰ技术的工业机器人控制器的设计，该控制器采用一台工业ＰＣ机以及一块ＤＳＰ　多轴运动控制卡．较好地实现了机器人的实时控制，提高了机器人控制器的运动控制性能，最后培出了相关的实验　

和结论．　美■词：机器人控制器ｆ　ＤＳＰ数字信号处理；实时控制　中田分类号：ＴＰ２４　文献标识码：Ｂ　

ＤＥＳＩＧＮ　０　ｌＮＤＵｓｒｒＲＩＡＬ　ＲＯＢＯＴＩＣ　ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ　ＢＡＳＥＤ　ＯＮ　ＤＳＰ　

ＴＡＮ　Ｓｈｉ－ｚｈｅ　ＭＥＩ　Ｚｈｉ－ｑｉａｎ　ＹＡＮＧ　Ｒｕ－ｑｉｎｇ　（品　ｎ＆Ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ　ｑｒＳｈａｎｇｈａｉ　Ｊｉａｏｔ￣ｖａｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００３０）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ．ＴＮｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇａ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｒｏｂｏｔ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｂａｓｅｄ　Ｏｉｌ　ｔｈｅ　ＤＳＰ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｒｏｂｏｔｉｃ　ｒｅａｌ—ｔｉｒｎｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｗａｓ　ｒｅａｌｉｚｅｄ　ｂｙ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ＰＣ　ａｎｄ　ＤＳＰ　ｍｏｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃａｒｄ．Ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｒｏｂｏｔｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｆｉｎａｌｌｙ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｇｉｖｅｓ　ｓｏｍｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｒｅｓＩ１ｌｔｓ　ａｎｄ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ．　Ｋ￡　ｓ：Ｒｏｂｏｔ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＤＳＰ，ｒｅａｌ　ｔｉｍｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　

１　引言（Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）　

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基于DSP的六轴工业机器人控制器的设计

作者：肖凯夫

来源：《科学与财富》2017年第09期

摘要：控制器属于工业机器人的大脑，其设计的质量对工业机器人的性能、精度产生直接的影响。六轴工业机器人为工业机器人类型中的一种，运动控制的复杂性比较高，从我国现有的运动控制器来看，尚无法有效的满足其控制需求。基于此，本文在DSP基础上，分析了设计六轴工业机器人控制器的方法，旨在实现有效的控制六轴工业机器人运行，发挥其应用价值。

关键词：DSP；六轴工业机器人；控制器；设计

前言：制造领域中应用工业机器人之后，明显的提升了生产效率，并增强了行业的信息化与工业化程度，实现制造行业的繁荣发展。随着工业机器人应用领域的不断拓宽，关于工业机器人及其控制器的研究逐渐增多，并形成了较好的研究成果。六轴工业机器人运动时，要对六轴联动做出科学的控制，由于现有控制器无法满足其实时性与精度的要求，还需要在相应技术基础上有针对性的研究，由此可见，本文研究的开展具有十分重要的现实意义。

一、控制器设计需求分析

工业机器人性能实现时，控制器具有核心性的作用，通过其中的硬件及软件平台，为工业机器人的运动控制提供良好的支持。站在用户的角度上，控制器与黑箱子较为相似，用户使用时，只需将运动轨迹的起始、目标位置，路径约束条件输入到上位机中，之后，控制器可以根据自身的功能自动完成运动轨迹规划工作，并对末端执行器做出控制，使其运动轨迹与预先设置相同。基于上述分析，设计六轴工业机器人的控制器时，需求主要体现在以下三个方面：

第一，一个关节对应一个伺服系统，各个关节运动时，硬件架构要使其运动具备协调性，对每个伺服系统都能良好的兼容；第二，规划运动轨迹时，需求的算法比较复杂，如计算插值点、正解及逆解运动学等，坐标变换、矩阵逆运算的量非常大，硬件架构要对此给予良好的支撑；第三，控制6个伺服系统时，需求的I/O口比较多，同时，用户具备二次开发需求，因此，硬件架构中，带有的I/O数量要足够多，并能够与预留，以满足客户的需求。

基于stc89c51单片机的扫地机器人设计

作者：陈学谊

来源：《科学与信息化》2020年第30期

摘 要 扫地机器人作为一种可代替人类进行房间清扫的家用机器人之一，由于其方便性，因此在目前社会中具有良好的发展前景与运用前景。本文主要阐述如何设计与制作一个具有自动清扫，自动避障，定时清扫的功能简易扫地机器人。此扫地机器人由总控制电路，电源电路，定时器电路，及电机驱动电路构成。本扫地机器人的核心为stc89c52单片机，此单片机运用简单，效率高且成本低，可以良好的实现扫地机器人所需求的基本功能。本扫地机器人还具有定时功能，可以在一定时间后自动关闭，因此可以到达节约用电的目的。

关键词 扫地机器人;自动避障;定时电路;stc89c52单片机

概述 随着第一台扫地机器人在1997年由瑞典伊莱克斯生产开始，扫地机器人至今已经拥有了二十余年的发展历史。随着近代科学技术的不断发展与革新，扫地机器人也由最开始的只可以进行简单的清扫功能的傻瓜模式，慢慢发展成了具有许多不同功能，如自动避障功能，路径规划功能，定时清扫功能，语音控制功能等不同功能的智能扫地机器人。而人们对于扫地机器人的需求程度也越来越高，因此，扫地机器人在我国具有良好的前进。

本文主要从电路设计方面着手，简单讲述如何设计一个由总控制电路，电源电路，电机驱动电路和定时器电路这四大电路构成的简易扫地机器人。且为了节约制作成本，提高制作效率，我们可以先利用电脑对我们设计的扫地机器人电路进行仿真测试。其主要设计过程为：理论设计——仿真实验测试——仿真结果分析——电路制作——实物测试——结果分析。

1 总控制电路

stc89c52作为应用最为广泛的单片机之一，价格便宜，工作效率高且用于简单，是作为扫地机器人的总控制芯片的最好选择之一。此单片机拥有四组八位可编程的I/O口，分别为

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基于单片机的工业机器人控制器设计

作者：陈丹妮 陈思德 赵建宇 刘书苑

来源：《新生代·下半月》2019年第02期

【摘要】：本设计是对工业生产中搬运机器人的模拟，以STC12C5A60S2单片机为核心，结合无线路由器和手机控制端程序对机械臂和小车底盘实现无线控制，设计出一种能够在无线信号控制下完成抓取、搬运货物等功能的智能机器人。控制端指令由无线路由器发送给单片机，单片机控制四自由度机械臂抓起物体，再由小车底盘对物体进行运输，到达指定地点后机械臂放下物体，完成搬运任务。此外，本设计还具有视频监控功能，它可以将现场画面实时地传送给操作人员，使操作人员对工厂的情况进行及时的进行掌握和了解。

【关键词】：STC12C5A60S2单片机 机械臂 舵机 小车 无线控制

在国民经济和科学技术高速发展的今天，人们的生活质量得到了极大的改善，人们在生活上对物质的需求量逐渐增大，传统的手工业生产方式早已无法满足人们对各类产品的需求，所以工业生产技术亟需得到发展。工厂为了提高生产效率，确保生产质量，逐渐开始重视工业生产的自动化，工业机器人作为自动化生产线的主要组成部分，逐渐被越来越多的生产企业所认可，并投入使用。

1.研究意义

提高工业机器人的技术水平和普及程度，不仅可以提升工厂的生产效率、确保其产品的质量，还可以改善工人的工作环境和减轻他们的工作强度、降低生产成本、节省原材料、提高生产力水平、解放劳动力。工业机器人正推动着我们的社会由劳动密集型向技术密集型转型，对提高社会生产力和增加经济效应有着非常重要的意義。机器人产业的发展像互联网一样改变着我们的生产生活方式，其发展前景十分乐观。

2.基本原理

此次设计的工业机器人系统能完成以下几项工作。进行搬运工作时，通过无线局域网远程控制完成所有操作。控制机器人运动至货物前方，调整合适的工作角度，张开机械爪对准货物并夹紧。再发出指令，使机械臂抬起货物，移动小车到指定位置，操纵机械臂放稳货物，张开机械臂，此时指令发布完毕，搬运任务结束。此外，还可以通过装载数字摄像头，将工作现场及周边的情况通过视频的形式实时发送给操作人员，让操作人员对工作现场的具体环境加以了解，便于工作人员时刻了解工厂状况。本设计的材料价格低廉，使用寿命长，操作简单易学，达到节省人力的目的，可运用在各工业领域，实现企业的经济效应。