基于stm32的機械臂運動控制分析設(shè)計(完整版)
【正文】 SysTick定時器初始化流程圖 TIM定時器STM32微控制器具備高級定時器TIM1和TIM8 2個，通用定時器TIMTIMTIM4和TIM5 4個以及基本定時器TIM6和TIM7 2個，再加上 RTC 和 Systick 定時器，總數(shù)量達到了10個。STM32 CPU 的時鐘源可以來自內(nèi)部高速振蕩器（HSI）、外部高速振蕩器（HSE）或者內(nèi)部鎖相環(huán)（PLL）。 通常對機械臂的驅(qū)動系統(tǒng)的要求有：（1）驅(qū)動系統(tǒng)的質(zhì)量不應(yīng)太重，效率也應(yīng)較高；（2）響應(yīng)速度快；（3）動作靈活，位移偏差以及速度偏差均較??；（4）安全可靠；（5）操作和維護方便；（6）經(jīng)濟合理，占地面積要盡可能的小。在硬件電路的設(shè)計中，電源模塊的設(shè)計是非常重要的，如果不能妥善處理，不但會使電路不能正常工作，嚴重的還可能燒毀電路。（3）系統(tǒng)的穩(wěn)定性和開放性。計算機通過JLink仿真器將程序下載至STM32微處理器，向關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)發(fā)出位置指令，STM32根據(jù)指令輸出PWM 波，從而使機械臂的各個關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)過指定的角度，進而使其按照預(yù)定的軌跡完成搬運任務(wù)。（1）單CPU 集中控制方式：單CPU 集中控制系統(tǒng)必須是一個強大的控制系統(tǒng)，它的全部控制功能是用一臺功能強大的計算機實現(xiàn)的。該設(shè)計根據(jù)機械臂的功能及搬運工作的任務(wù)的特點以及類型，為了使其在一定程度上具有操作的靈活性和運行性能的良好，經(jīng)過多次的比較、討論后，該設(shè)計選用多關(guān)節(jié)型的機械臂，它不僅具有動作的角度大的優(yōu)點，還可以使機械臂在更大的空間內(nèi)的運動。第2章 機械臂控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計作為機械臂的一個重要組成部分，手臂不僅起到支撐被抓物體、手爪和其他關(guān)節(jié)的作用，而且還可以驅(qū)動手爪抓取物體，并根據(jù)事先預(yù)定的位置將物體搬運到指定地點。 機器人運動學(xué)正解指：在已知機器人各關(guān)節(jié)變量θi(i=1,…,n)的基礎(chǔ)上，求解出機器人末端執(zhí)行器的位置矢量p和姿態(tài)矢量n,o,a的過程。只有計算與運動學(xué)正逆解問題相關(guān)的變換關(guān)系在盡可能短時間內(nèi)完成，才能達到快速準(zhǔn)確的目的。首先根據(jù)機械臂系統(tǒng)的控制要求，整體上設(shè)計出單 CPU 的系統(tǒng)控制方案，即通過控制主控制器輸出的 PWM 波的占空比實現(xiàn)對舵機轉(zhuǎn)動的控制，進而實現(xiàn)各個關(guān)節(jié)的位置控制。摘要由于機械臂在各行各業(yè)中得到了愈來愈廣泛的應(yīng)用，機械臂控制的多樣化、復(fù)雜化的需要也隨之日趨增多。 機器人在工作時，要通過空間中一系列的點組成的三維空間點域，這一系列空間點構(gòu)成了機器人的工作范圍，此工作范圍可通過運動學(xué)正解求得。c1,c2,cs3,c4分別表示sinθ1,sinθ2,sinθ3,sinθ4。計算的值。為了避免機械臂在運動過程中發(fā)生不必要的相對運動，臂桿最好設(shè)計成方形或是花鍵等形式。其中機械臂的手臂的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包括腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)四個關(guān)節(jié)以及末端手爪的開合。下位的微處理器根據(jù)指令對各關(guān)節(jié)進行運動控制。（2）采用直流伺服電機驅(qū)動機械臂的各個關(guān)節(jié)，根據(jù)STM32微控制器輸出的PWM 控制信號的占空比來確定直流電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，控制起來簡單，準(zhǔn)確。STM32F103ZET6是基于32位ARM CortexM3內(nèi)核的微處理器，不但支持實時仿真，而且嵌入了512KB的高速閃存。相關(guān)電路如下： 時鐘電路圖 JTAG調(diào)試電路軟件程序的編寫通常是需要多次的修改才適用的，因此一些比較先進的調(diào)試手段便應(yīng)運而生。機械臂控制系統(tǒng)采用雙電源供電模式， DCDC 可調(diào)降壓模塊實現(xiàn)供電。系統(tǒng)初始化時，RCC通過AHB時鐘(HCLK)8分頻后作為Cortex系統(tǒng)定時器(SysTick)的外部時鐘。每個端口又包括16個 GPIO ，都可承受5V的壓降。通過編寫控制程序，使主控制器輸出 PWM 波實現(xiàn)對各個關(guān)節(jié)位置的控制。該設(shè)計中將PA0、PAPAPAPA6作為 PWM 波的輸出口；PAPA5作為 LED 顯示接口；PAPA8作為超聲波傳感器信號的接收發(fā)送接口；PBPB7分別作為串口的發(fā)送接收接口（人機交互）。系統(tǒng)嘀嗒校準(zhǔn)值固定為9000，當(dāng)系統(tǒng)嘀嗒時鐘設(shè)定為9MHz(HCLK/8的最大值)，產(chǎn)生1ms時間基準(zhǔn)。采用庫函數(shù)進行編程。它
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