机器人控制系统设计与实现

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六轴工业机器人控制系统的设计与实现

作者：严均 周煌辉

来源：《科技资讯》2019年第33期

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摘; 要：随着工业机器人在工业领域的应用不断拓展，作为工业机器人核心组成部分的控制系统成为研究的热点。该文简要阐述了工业机器人的构造以及控制系统在工业机器人整体设计中的重要性，在现有工业机器人控制系统的基础上，探讨了六轴工业机器人控制系统的设计龙源期刊网

与实现，包括六轴工业机器人控制系统的硬件架构、关节伺服电机与驱动器以及工控机软件系统的设计等。

关键词：工业机器人; 控制系统; 六轴机器人; 控制系统设计

中图分类号：TP242 ; ;文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）11（c）-0078-03

Abstract： With the continuous expansion of industrial robot applications in the industrial

field， the control system as the core component of industrial robot has become a hot research topic.

This paper briefly expounds the construction of industrial robots and the importance of control

systems in the overall design of industrial robots， and discusses the design and implementation of

six-axis industrial robot control systems， including the hardware architecture of six-axis industrial

１８０　机械设计与制造　

Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　第１０期　２０１５年１０月　

分布式移动机器人控制系统设计与实现　

白亮亮，平雪良，陈盛龙，蒋毅　

（江南大学机械工程学院江苏省食品先进制造装备技术重点实验室，汀苏无锡２１４１２２）　

摘要：移动机器人是近年来研究热点，针对＂－３前移动机器人控制系统存在问题，提出了一种低成本的开源移动机器人　控制系统方案。以控制芯片ＡＲＭ　Ｃｏｄｅｘ—Ａ９和ＳＴＭ３２Ｆ４０７为基础，将开源机器人操作系统（ＲＯＳ）移植到开源嵌入式系　

统当中，设计了基于ＲＯＳ的分布式上位机控制软件和基于ＲＴ—Ｔｈｒｅａｄ实时操作系统的下位机程序，完成了移动机器人　控制系统的搭建，实现了移动机器人的分布式控制。移动机器人所使用软硬件均开源，成本低、性能高、可扩展性好　实验　

结果表明，该控制系统具有较好的稳定性和实时性。　

关键词：ＲＯＳ；移动机器人；嵌入式；实时操作系统；分布式　中图分类号：ＴＨ１６；ＴＰ２４２．３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—３９９７（２０１５）１０—０１８０—０４　

Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｒｏｂｏｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ＢＡＩ　Ｌｉａｎｇ－ｌｉａｎｇ，ＰＩＮＧ　Ｘｕｅ－ｌｉａｎｇ，ＣＨＥＮ　Ｓｈｅｎｇ－ｌｏｎｇ，ＪＩＡＮＧ　Ｙｉ　

（Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｆｏｏｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｔ、ｔ‘ｌｌａｌ｜ｉｃａ　

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｗｕｘｉ　２１４１　２２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｏｂｉｌｅ　ｒｏｂｏｔ　ｉｓ　ａ　ｎｅｗ　ｈｏｔ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ，　ｍｅｄ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔａｇｅ　ｏ厂ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｍｏｂｉｌｅ　ｒｏｂｏｔ　ｃｏｌｌｔｒｏ　ｓ）＇ｓｔｅｍ，（１ｎ（Ｉ，，　ｌｏｗ－ｃｏｓｔ　ｏｐｅｎ　ｓｏｕｒｃｅ　ｍｏｂｉｌｅ　ｒｏｂｏｔ　ｃｏｎｔｒｏｆ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ＡＲＭ　Ｃｏｄｅｘ—Ａ９　ａｎｄ　ＳＴＭ３２Ｆ４０７　ｃｈｉｐ，ｔｈｅ　ｏｐｅｎ　

第９卷第１期　２０１０年２月　江南大学学报（自然科学版）　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｊｉａｎｇｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ｖｏ１．９　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．　２０１０　

类人足球机器人控制系统的设计与实现　

胡金东，　刘国栋　，　程南瑞　

（江南大学通信与控制工程学院，江苏无锡２１４１２２）　

摘　要：基于机器人复杂的决策控制和步态管理，采用了个人数字助理（ＰＤＡ）和数字信号处理器　

（ＤＳＰ）组合，并以Ｗｉｎｄｏｗｓ　Ｍｏｂｉｌｅ作为软件平台。具体分析了控制系统的硬件设计和软件设计方　

法。真实环境中的实验及比赛结果证明，该控制系统可以实现机器人的复杂控制。　

关键词：类人机器人；主控制器；运动控制卡　

中图分类号：ＴＰ　２４２．６　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１—７１４７（２０１０）０１—００５６—０５　

Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｕｍａｎｏｉｄ　Ｓｏｃｃｅｒ　Ｒｏｂｏｔ　

ＨＵ　Ｊｉｎ－ｄｏｎｇ，ＬＩＵ　Ｇｕｏ－ｄｏｎｇ　，　ＣＨＥＮＧ　Ｎａｎ—ｒｕｉ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｘｉ　２１４１２２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ａ　ｎｏｖｅｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｈｕｍａｎｏｉｄ　ｓｏｃｃｅｒ　ｒｏｂｏｔ，Ｗｅ　ｕｓｅ　

ａ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｅｒｓｏｎａｌ　ｄｉｇｉｔａｌ　ａｓｓｉｓｔａｎｔ（ＰＤＡ）ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｓｉｇｎａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ（ＤＳＰ）ｉｎ　ｖｉｅｗ　

ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　ｇａｉｔ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．Ｔｈｉｓ　ｄｅｓｉｇｎ　ｕｓｅｓ　Ｗｉｎｄｏｗｓ　Ｍｏｂｉｌｅ　ａｓ　

第２７卷第８期　・７５０・　电子测量与仪器学报　ｊｏＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＥＬＥＣＴＲｏＮＩＣ　ＭＥＡｓＵＲＥＭＥＮＴ　ＡＮＤ　ｌＮｓＴＲＵＭＥＮＴ　ｌｆ＿２７Ⅳ０．８　２０１３年８月　

ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１　１８７．２０１３．００７５０　

两轮自平衡机器人控制系统设计与实现　

林文建　钟　杭　黎福海　肖祥慧　钱馨然　

（１．湖南大学电气与信息工程学院长沙４１００８２；２．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春１３００００）　

摘要：提出了一种使用ＰＩＤ优化ＬＱＲ的两轮自平衡机器人控制方案。首先建立自平衡机器人的动态模型，使用卡尔曼　滤波实现加速度计及陀螺仪的信息融合，然后设计了一种具有ＰＩＤ动态调节及ＬＱＲ跟踪功能的ＰＩＤ—ＬＱＲ控制器，解决了　机器人在大角度范围内不能快速稳定地达到设定状态效果的问题，最后搭建了以Ｋ６０微控制器为核心的机器人软硬件平　台。仿真结果表明当设定速度为１ｍ／ｓ时，ＰＩＤ—ＬＱＲ控制器比ＬＱＲ控制器动态响应速度减少接近１　Ｓ。实际应用测试结果　表明当机器人受冲击后，重新回到平衡位置的时间减少接近ｌｓ，平衡位置的扰动大小减小５０％左右。　关键词：两轮自平衡机器人；动态模型；ＰＩＤ—ＬＱＲ控制器；Ｋｒ０微控制器　中图分类号：ＴＰ２７３　文献标识码：Ａ　国家标准学科分类代码：５１０．８０５０　

Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｔｗｏ－ｗｈｅｅｌｅｄ　ｓｅｌｆ－ｂａｌａｎｃｉｎｇ　ｒｏｂｏｔ　

Ｌｉｎ　Ｗｅｎｊｉａｎ‘Ｚｈｏｎｇ　Ｈａｎｇ　Ｌｉ　Ｆｕｈａｉ　Ｘｉａｏ　Ｘｉａｎｇｈｕｉ　Ｑｉａｎ　Ｘｉｎｒａｎ　

（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４　１００８２，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｏｐｔｉｃｓ，Ｆｉｎｅ　Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　１３００００，Ｃｈｉｎａ）