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随着科学技术的发展,机械臂在机械加工领域和日常生活中得到了广泛的应用。运动控制系统作为机械臂的一个重要组成部分,已经成为机械臂研究领域的热点之一。由于当前大多数机械臂运动控制系统的运动控制模块采用硬件实现,所以其成本比较高,开放性和可扩展性不足。针对此情况,本论文设计了一款基于PC+FPGA的开放式机械臂运动控制系统,完成了软件式运动控制系统的设计。
本论文对机械臂运动控制系统的软硬件设计做了详细介绍,并通过实验测试其性能和稳定性。本论文主要研究工作如下:
第一,论文首先对整个机械臂运动控制系统的组成进行了分析。然后针对技术要求,提出了基于PC的机械臂运动控制系统的软硬件设计方案。
第二,根据硬件设计方案,对机械臂运动控制系统的主要硬件结构进行分析、选型和电路设计,其中包括:PC硬件的选择、FPGA器件的选择、FPGA外围电路设计、FPGA内部控制模块设计等。
第三,论文首先对实时补丁RTAI进行了简要的介绍。然后对Linux/RTAI的系统结构和RTAI的实现机制分别做了详细分析。
第四,根据软件设计方案,对机械臂运动控制系统软件进行设计,设计主要分为五个模块:驱动模块、硬件抽象层模块、运动控制模块、任务规划模块和图形界面模块的设计。
第五,通过实验测试了驱动接口板的性能和稳定性,并测试了机械臂运动控制系统的性能。