【正文】 直到第 7 位時 ， 站 3 的報文才被丟失。這種優(yōu)先級一旦在系統(tǒng)設(shè)計時被確立后就不能再被更改。在幾個站同時需要發(fā)送數(shù)據(jù)時 ， 要求快速地進(jìn)行總線分配。我們可以很容易地在 CAN 總線中加進(jìn)一些新站而無需在硬件或軟件上進(jìn)行修改。 圖 CAN 總線應(yīng)用系統(tǒng) 當(dāng)一個站要向其它站發(fā)送數(shù)據(jù)時 ， 該站的 CPU 將要發(fā)送的數(shù)據(jù)和自己主機(jī) CAN 控制器 CAN 收發(fā)器 CAN 收發(fā)器 CAN 控制器 CAN 收發(fā)器 CAN 控制器 節(jié)點 1 節(jié)點 2 CAN 收發(fā)器 CAN 控制器 節(jié)點 3 CANBus 工學(xué)學(xué)士論文 硬件設(shè)計與選型 的標(biāo)識符傳送給本站的 CAN 芯片 ， 并處于準(zhǔn)備狀態(tài) ； 當(dāng)它收到總線分配時 ，轉(zhuǎn)為發(fā)送報文狀態(tài)。對每個節(jié)點來說 ， 無論數(shù)據(jù)是否是發(fā)給自己的 ， 都對其進(jìn)行接收。 通過 CAN 總工學(xué)學(xué)士論文 硬件設(shè)計與選型 線 ， 傳感器、控制器和執(zhí)行器由串行數(shù)據(jù)線連接起來。 13)FLASH 存儲器多達(dá) 60KB， RAM 多達(dá) 2KB。 9)可編程電壓檢測器。 6)16 位精簡指令結(jié)構(gòu) (RISC)， 150us 指令周期。 2)超低功耗： 活動模式 280uA1Mz， ；待機(jī)模式 ；掉電模式 (RAM 數(shù)據(jù)保持 )。這種方式只需要一臺 PC 機(jī)和一個 JTAG 調(diào)試器，而不需要仿真器和編程器。 MSP430 系列單片機(jī)的這些片內(nèi)外設(shè)為系統(tǒng)的單片解決方案提供了極大的方便。如果晶體振蕩器在用作CPU 時鐘 MCLK 時發(fā)生故障， DCO 會自動啟動，以保證系統(tǒng)正常工作；如果程序跑飛，可用看門狗將其復(fù)位。 2)強(qiáng)大的處理能力 MSP430 系列單片機(jī)，為 16 位 RISC 結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式 (7 種源操作數(shù)尋址、 4 種目的操作數(shù)尋址 )、簡潔的 27 條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令 ；大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運(yùn)算；還有高效的查表處理方法；有較高的處理速度，在 8MHz 晶體驅(qū)動下，指令周期為125us。 MSP430 系列單片機(jī)具有豐富的片內(nèi)外設(shè)，有極其廣闊的應(yīng)用范圍。工學(xué)學(xué)士論文 硬件設(shè)計與選型 3 硬件設(shè)計與選型 MPS430 單片機(jī) 概述 MPS430 單片機(jī)系列概述 TI 公司的 MSP430 系列單片機(jī)是 一 種超低功耗的混合信號控制器，其中包括一系列器件，它們針對不同的應(yīng)用而由各種不同的模塊組成。并根據(jù)從上位機(jī)傳來的操作指示，發(fā)出相應(yīng)的控制信號。 首先，接收上位機(jī)命令 ， 監(jiān)視機(jī)器人狀態(tài)。 控制器除了接收上位機(jī)發(fā)出的命令外，主要負(fù)責(zé) 控制驅(qū)動器和完成以速度為反饋信號的閉環(huán)控制。操作 作者向遠(yuǎn)端機(jī)器人發(fā)出的指令既可以是低級的運(yùn)動指令，也可以是高級的任務(wù)級指令 。例如，可以采用最優(yōu)程序來選擇最快或最短路徑到達(dá)目的地。這時雖然可以任意地指定姿態(tài)，但只能沿 x 和 y 軸而不可能沿 z 軸給部件定位。 為了說明這個問題，考慮一個三自由度機(jī)器人，它只能沿 x， y 和 z 軸運(yùn)動。為了完全定位空間的物體，除了確定 物體上的所選點的位置外，還須確定 該物體的姿態(tài)。 工學(xué)學(xué)士論文 設(shè)計概述 機(jī)器人的自由度 正如在工程力學(xué)課程中學(xué)到的，為了確定點在空間的位置，需要指定三個坐標(biāo)，就像沿直角坐標(biāo)軸的 x， y 和三個坐標(biāo)。 控制系統(tǒng) 的任務(wù)是根據(jù)機(jī)器人 的作業(yè)指令程序以及從傳感器反饋回來的信號支配機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)去完成規(guī)定的運(yùn)動和功能。工業(yè)機(jī)器人與外部設(shè)備集成為一個功能單元，如加工制造單元、焊接單元、裝配單元等。 感受系統(tǒng)由內(nèi)部傳感模塊和外部傳感模塊組成，用以獲取內(nèi)部和外部環(huán)境狀態(tài)中有意義的信息。每一大件都有若干自由度，構(gòu)成一個多自由度的機(jī)械系統(tǒng)。六個子系統(tǒng)是驅(qū)動系統(tǒng)、機(jī) 械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、感受系統(tǒng)、機(jī)器人 ——環(huán)境交互系 統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，可用圖 來表示。 4)以機(jī)器 人為基礎(chǔ)的重組裝配系統(tǒng) 這些研究主要包括：開放式模塊化裝配機(jī)器人；面向機(jī)器人裝配的設(shè)計技術(shù)；機(jī)器人柔性裝配系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)；可重構(gòu)機(jī)器人柔性裝配系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)；裝配力覺、視覺技術(shù)；智能裝配策略及其控制技術(shù)。 我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展?fàn)顩r 我國工業(yè)機(jī)器人起步于 20 世紀(jì) 70 年代初，經(jīng)過 30 多年的發(fā)展， 90年代進(jìn) 入了適用化期，先后研制出了點焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運(yùn) 、包裝、碼垛等各種用途的工業(yè)機(jī)器人，并實現(xiàn)了一批機(jī)器人應(yīng)用工程，形成了一批機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地 ，為我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。 1970 年，日本機(jī)器人實現(xiàn)國產(chǎn)化。此后，由于美國機(jī)器人協(xié)會、制造工工學(xué)學(xué)士論文 緒論 程師協(xié)會積極主動地進(jìn)行機(jī)器人技術(shù)推廣工作，且美國為了高效生產(chǎn)，適應(yīng)市場多變的需要，以機(jī)器人為核心的柔性自動化生產(chǎn)線恰好具有這些優(yōu)點，所以機(jī)器人技術(shù)得以迅猛發(fā)展。將機(jī)器人的技術(shù) (如傳感技術(shù)、智能技術(shù)、控制技術(shù)等 )擴(kuò)散和滲透到各個領(lǐng)域，便形成了各式各樣的新機(jī)器 ——機(jī)器人化機(jī)器。 20 世紀(jì) 80年代，將具有感覺、思考、決策和動作能力的系統(tǒng)稱為智能機(jī)器人。米拉克隆公司的理查德 這兩種工業(yè)機(jī)器人 的控制方式和數(shù)控機(jī)床大致相似，但外形特征迥異，主要有類似人的手和臂組成。與此同時，另一家美國公司 ——AMF 公司也開始研制工業(yè)機(jī)器人，即Versatran(Versatile Transfer)機(jī)器人，如圖 所示。這就是所謂的示教再現(xiàn)機(jī)器人，現(xiàn)有的機(jī)器人差不多都采用這種控制方式。它在能上、下、左、右動作的攝像機(jī)平臺上裝有兩臺攝像機(jī)，通過立體觀測而得到空間信息。示教方法有直接示教與遙控示教。兩者基本是類似的，但從動機(jī)械手要大些，是用經(jīng)過放大的力進(jìn)行作業(yè)的機(jī)器人；主動機(jī)械手要小些。娛樂機(jī)器人包括彈奏樂器的機(jī)器人、舞蹈機(jī)器人、玩具機(jī)器人等 (具有某種程度的通用性 )，也有根據(jù)環(huán)境而改變動作的機(jī) 器人。 機(jī)器人的分類 機(jī)器人的分類方法很多，這里依據(jù)兩個有代表性的分類方法列舉機(jī)器人的分類。機(jī)器人系統(tǒng)不僅由機(jī)器人組成，還需要其他裝置和系統(tǒng)連同機(jī)器人一起來共同完成必需的任務(wù)。在上述兩個系統(tǒng)中，操作器的 “手 ”都能在空中運(yùn)動并可以運(yùn)動到工作空間的任何位置，它們都能承載一定的負(fù)荷，并都用一個中央控制器控制驅(qū)動器 。 embedded工學(xué)學(xué)士論文 目錄 目錄 1 緒論 ........................................................................................ 1 機(jī)器人和機(jī)器人學(xué) .....................................................................................1 機(jī)器人的分類 .............................................................................................1 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展 .....................................................................................2 2 設(shè)計概述 ................................................................................ 8 工業(yè)機(jī)器人的基本組成 .............................................................................8 機(jī)器人的自由度 .......................................................................................10 課題組總框架 ...........................................................................................10 控制器的功能及設(shè)計思路 .......................................................................11 3 硬件設(shè)計與選型 ..................................................................... 13 MPS430 單片機(jī)概述 .................................................................................13 CAN 總線接口設(shè)計 ..................................................................................16 光電編碼器的反饋信號 ...........................................................................35 伺服驅(qū)動器的控制 ...................................................................................38 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 ........................................................................ 44 集成開發(fā)調(diào)試環(huán)境 .....................................................................44 主程序設(shè)計 ...............................................................................................45 CAN 總線通訊程序設(shè)計 ..........................................................................47 5 設(shè)計總結(jié) ................................................................................ 50 參考文獻(xiàn) .................................................................................... 52 致謝 ........................................................................................... 54 工學(xué)學(xué)士論文 緒論 1 緒論 機(jī)器人和機(jī)器人學(xué) 人們從一開始制作物品時，就有用各種方式 制作機(jī)器人的想法。軟件部分也主要包括主程序，總線通訊程序和 自動 控制程序等。工學(xué)學(xué)士論文 摘要 摘要 隨著科技的發(fā)展，機(jī)器人越來越廣泛的 應(yīng)用于工業(yè)和生活。在硬件方面，微處理器采用 TI 公司的 MSP430 系列超低功耗的混合信號控制器 MSP430F449，采用 CAN 總線與上位機(jī)通訊，并經(jīng)過隔離放大信號實現(xiàn)對驅(qū)動器的控制并采集光電編碼器反饋的信號。 controller。它們都具有許多連桿，這些連桿通過關(guān)節(jié)依次連接，這些關(guān)節(jié)有驅(qū)動器驅(qū)動。 機(jī)器人學(xué)是人們設(shè)計和應(yīng)用機(jī)器人的技術(shù)和知識 [1]。機(jī)器人學(xué)是一門交叉學(xué)科，它得益于機(jī)械工程 、電氣與電子工程、計算機(jī)科學(xué)、生物學(xué)以及其他學(xué)科。 極限作業(yè)機(jī)器人主要是指用在人們難以進(jìn)入的核電站、海底、宇宙空間進(jìn)行作業(yè)的機(jī)器人，也包括建筑、農(nóng)業(yè)機(jī)器人等。在這種場合，相當(dāng)于人手操縱的部分稱為主動機(jī)械手，進(jìn)行類似動作的部分稱為從動機(jī)械手。示教再現(xiàn)機(jī)器人同盒式磁帶的錄放一樣，機(jī)器人將所教的操作過程自動地 記錄在磁盤、磁帶等存儲器中，當(dāng)需要再現(xiàn)操作時，可重復(fù)所教過的動作過程。 1997 年7 月 4 日， “火星探險者 ”(Mars Pathfinder)在火星上著陸，著陸體是四面體形狀，著陸后三個蓋子的打開。工學(xué)學(xué)士論文