单琳娜,姜重然,陈文平

摘 要:在具有32自由度仿人机器人中,为了每一个关节动作准确,可以采用分布式控制的体系结构。这里采用基于RS 485总线的TMS320F240DSP作为分布式关节控制器,非常适合于在机械臂内的狭小空间内安装,并进行增量码盘和速度检测电路的设计以及相应的软件设计等,完成了6个自由度机械臂分布式关节控制器设计,能够满足仿人机器人技术与系统的运动轨迹的要求。

关键词:仿人机器人;关节控制器;分布式控制系统;DSP

中图分类号:TP24文献标识码:A

文章编号:1004-373X(2009)20-029-03

Design about Joint Controller of Humanoid Robot Based on DSP

SHAN Linna,JIANG Chongran,CHEN Wenping

(School of Information and Electronic Technology,Jiamusi University,Jiamusi,154007,China)

Abstract:Distributed control system structure could be adopted in humanoid rodot with 32 degrees of freedom to ensure motion accuracy of each joint.TMS320F240DSP based on RS 485 bus is adopted as the joint controller,which is quite suit to be installed in the narrow space inner mechanical arms.The circuits of incremental discs and speed detection together with their respective applications are designed.The accomplishment of distributed controller for 6 degrees of freedom mechanical arms fulfills the trajectory requirement of humanoid robot qualification and the system.

Keywords:humanoid robot;joint controller;distributed control system;DSP

0 引 言

仿人机器人具有可移动性,具有很多的自由度,包括双臂、颈部、腰部、双腿等,可以完成更复杂的任务,这些关节要连接在一起,进行统一的协调控制,就对控制系统的可靠性、实时性提出了更高的要求[1] ,以往采用的集中控制系统,控制功能高度集中,局部的故障就可能造成系统的整体失效,降低了系统的可靠性和稳定性,因此考虑采用分布式的控制系统来实现系统的控制功能[2,3]。

考虑到机械臂控制系统控制算法的计算量以及多轴协调控制等问题,采用基于RS 485总线的分布式控制的体系结构,见图1所示。运动规划算法由主计算机来实现[4],同时主计算机还将通过RS 485总线与各关节控制器通信,负责各关节控制器的协调工作。每个关节控制器和一台电机、驱动器、检测反馈装置等构成一个位置伺服系统,负责机械臂某一个关节变量的具体控制任务[5-7]。

图1 分布式控制系统结构框图