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码垛机器人作为工业生产中重要的搬运工具,极大地提高了生产效率,而运动控制系统是其最核心的部分。ARM处理器具有成本低、功耗低、运行速度快和外部资源丰富等优点,而FPGA处理器具有数据处理速度快、可实时在线编程和可靠性高等优点。为了克服传统码垛机器人控制精度低和运行效率不高等缺点,对基于ARM+FPGA的码垛机器人的运动控制系统展开研究,对推动码垛机器人技术向前发展有着重大意义。本文将圆柱坐标型码垛机器人作为研究对象,并根据它的机械结构和作业要求,选取ARM和FPGA作为硬件平台,构建以ARM+FPGA为核心的码垛机器人运动控制系统,采用模糊PID位置控制算法实现对伺服电机组的协同控制。本文的主要研究内容如下:(1)对比了几种码垛机器人的控制系统框架,结合圆柱坐标型码垛机器人的机械结构和控制要求,构建了一种以ARM和FPGA为控制核心的运动控制系统,并采用模糊PID位置控制算法实现对伺服电机组的协同控制。在控制系统中,ARM主要负责通讯处理,电机加减速计算,而FPGA的任务主要是对伺服电机组进行实时控制。(2)针对ARM+FPGA的码垛机器人运动控制系统方案,对运动控制系统模型进行了推导,最终建立了数学模型。再利用MATLAB软件,搭建了PID和模糊PID对比仿真模型。最终的仿真结果表明,模糊PID控制算法的响应超调量小,响应时间短,更加适合作为码垛机器人的运动控制算法。(3)将模糊PID位置控制算法在FPGA上采用模块化设计方法进行实现。利用Quartus II 13.0软件,釆用Verilog HDL语言对误差生成模块、模糊量化模块、地址生成模块、查表生成模块、查表输出模块、PID运算模块进行了设计并进行了仿真验证。在ARM微机系统中,对控制系统的控制界面进行了设计,并对ARM与FPGA之间的通信以及FPGA与上位机的之间的通信进行了设计。此外,还对电机加减速模块进行了分析与设计。本文构建了基于ARM+FPGA的码垛机器人运动控制系统,经过对系统各模块的仿真验证,该系统控制精度高、运行速度快,符合设计要求。