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基于OPS-9定位的運動控制系統(tǒng)
(1) 原理
論文所述機器人以OPS-9定位系統(tǒng)為核心,以光學傳感器例如攝像頭和紅外傳感器為輔的機器人感知系統(tǒng),并且為機器人量身打造了上位機,在機械方面使用三輪萬向輪來確保機器人移動的穩(wěn)定性、靈活性和可操作性,另外機器人具有升降結(jié)構(gòu)和抓取結(jié)構(gòu),以確保機器人能夠順利完成任務。
二、設計方案
(1)機械結(jié)構(gòu)
在設計之初,考慮到機器人運行環(huán)境的實際情況,底盤方面選擇穩(wěn)定性較為優(yōu)秀的三輪全向輪,并采用多層底板結(jié)構(gòu)以增強機器人整體強度。升降結(jié)構(gòu)方面采用步進電機加齒輪帶的方式。抓取結(jié)構(gòu)采用電磁閥控制氣動執(zhí)行器的方式。機器人的整體架構(gòu)由玻纖板構(gòu)成,機器人的支撐方式使用的是螺絲和不銹鋼實心管,由此構(gòu)成了機器人的機械結(jié)構(gòu)。
(2)硬件設計
機器人使用的硬件大概分為控制芯片和其它模塊。控制芯片包括STM32F407和STM32F103,其中STM32F407為主控芯片,用于處理各種模塊傳回的數(shù)據(jù)和運行控制算法,STM32F103用于采集和處理紅外傳感器的數(shù)據(jù)。其它模塊包括電機驅(qū)動模塊、攝像頭模塊、OPS-9定位模塊、RS232、TTL、CAN通信模塊、紅外測距模塊等。
(1) 程序設計
首先STM32F407、STM32F103、OPS-9定位模塊、OPENMV攝像頭模塊、直流電驅(qū)動模塊上電初始化,STM32F407主控芯片將其他芯片或者其他傳感器回傳的各類信息通過A/D、D/A或者其他方式轉(zhuǎn)換為機器人所要用到的信息,例如機器人的相對位置、姿態(tài)角、實時速度等信息。
之后,STM32F407主控芯片將各類信息通過I/O口控制LED指示燈來告知使用者機器人此時的狀態(tài),例如機器人處于故障狀態(tài)、斷電狀態(tài)、待發(fā)車狀態(tài)等。待機器人處于待發(fā)車狀態(tài)時,使用機器人上位機將需要機器人所需要完成的任務通過WIFI通訊模塊將信息傳送給STM32F407主控芯片,也可以使用事先在主控芯片的FLASH區(qū)存儲的信息,這些信息包括機器人跑點個數(shù)、跑點策略、跑點順序以及各種應急策略等。
最后,當機器人收到任務信息之后,將運動信息通過各種通訊方式或控制方式控制驅(qū)動用的直流電機、控制爪子開合的繼電器、控制攝像頭方向的舵機、上升或下降用的步進電機等控制設備。
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