【正文】 普瑞德科．機(jī)器人控制器與程序設(shè)計[M]．北京：科學(xué)出版社，2022．44?？傊?，我能順利完成這次設(shè)計，要衷心感謝老師洪立的精心指導(dǎo)，同時，在我的設(shè)計過程中，得到了很多同學(xué)的的鼓勵和幫助，在此，向給予我?guī)椭耐瑢W(xué)們表示感謝。致謝畢業(yè)設(shè)計終于結(jié)束了，我的感受是充實，十分的充實。本課題的設(shè)計有待進(jìn)一步的改進(jìn)：在硬件方面，增加位置檢測傳感器形成閉環(huán)控制系統(tǒng)；在軟件方面，開發(fā)應(yīng)用軟件有利于隨意改變小車的運動軌跡。AGV自動導(dǎo)引小車是一種物料搬運設(shè)備，是能在一位置自動進(jìn)行貨物的裝載，自動行走到另一位置，自動完成貨物的卸載的全自動運輸裝置；AGV自動導(dǎo)引小車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般由機(jī)構(gòu)部分、傳感器組、控制部分以及信息處理部分構(gòu)成。BSUB：MOV A，R4 ；取減數(shù) CPL ；減數(shù)符號取反以進(jìn)行加法 MOV R4，ABADD：MOV A，R2 ；取被加數(shù) XRL A，R4 ；兩數(shù)異或 MOV C， ；兩數(shù)同號CY=0，兩數(shù)異號CY=1 MOV A，R2 CLR ；符號位清0 MOV R2，A MOV A，R4 CLR ；符號位清0 MOV R4，A JC JIAN ；兩數(shù)異號轉(zhuǎn)JIAN40 MOV A，R2 ADD A，R4 MOV R6，A RETJIAN：MOV A，R2 ；相減 CLR C SUBB A，R4 MOV R6，A JNB ，QWE MOV A，R6 CPL A ADD A，1 MOV R6，AQWE：RET益出子程序：R7中存放益出值。下面為圓弧插補(bǔ)程序，流程圖如圖315。開 始函 數(shù) 、 變 量 、 中 斷 初 始 化讀 取 預(yù) 設(shè) 路 徑 坐 標(biāo)路 徑 規(guī) 劃 及 軌 跡 插 補(bǔ)讀 取 上 次 運 行 誤 差 序 列AGV平 滑 啟 動 環(huán) 節(jié)軌 跡 檢 測到 第 一 段 軌 跡 終 點 嗎 ？第 二 段 軌 跡 控 制 環(huán) 節(jié)到 終 點 了 嗎 ？存 儲 本 次 軌 跡 控 制 誤 差 序 列 偏 差 自 動 校 正 D/A輸 出結(jié) 束YNYN第 i段 軌 跡 控 制 環(huán) 節(jié) ND/A輸 出偏 差 自 動 校 正Y到 第 段 軌 跡 終 點 嗎 ？圖314 控制系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)圖程序開始：先設(shè)置函數(shù)和變量，并對各芯片進(jìn)行初始化；讀取預(yù)先設(shè)置軌跡的坐標(biāo)；對軌跡進(jìn)行插補(bǔ)；讀取上次的誤差，自動導(dǎo)引小車啟動；進(jìn)行軌跡的檢測；判斷第一段路徑走完沒有；NO則把檢測的實際軌跡和預(yù)先設(shè)置的軌跡相比較產(chǎn)生偏差，接著把偏差送給D/A轉(zhuǎn)換器，從而控制自動導(dǎo)引小車沿預(yù)先設(shè)定的軌跡行走。為對AGV自動導(dǎo)引小車實施控制，需要對硬件進(jìn)行操作。AGV自動導(dǎo)引小車的引導(dǎo)原理是根據(jù)自動導(dǎo)引小車行走的軌跡進(jìn)行編程，數(shù)字編碼器檢測出的電壓信號判斷其與預(yù)先編程的軌跡的位置偏差，控制器根據(jù)位置偏差調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速對偏差進(jìn)行糾正，從而使自動導(dǎo)引小車沿預(yù)先編程的軌跡行走。已知驅(qū)動輪的半徑r = 70mm ,電機(jī)到車輪的減速齒輪的變比為62 : 1 ,電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周發(fā)出500個脈沖,從而可以得到脈沖當(dāng)量應(yīng)為2 * PI * 70/(500 * 62) ,。1左、右輪的速度為 [1] (319)??22rRBA??????????? ?? (320)??122r??????????? ??35 控制軟件的設(shè)計根據(jù)機(jī)器人的線速度和角速度的表達(dá)式(312) 和(316) ,可以計算狀態(tài)量x、y 和φ: （321）12q??? （322）B??? (323)??02trldtb??? （324）0costrlxt??? (325)??00intrlyt?采用數(shù)值積分方法進(jìn)行近似檢測: 將區(qū)間 劃分成若干充分小的子區(qū)??間 ， 則只要子區(qū)間 相對于移動機(jī)器人的運動??10t??21,ntt?? 1it?36速度選擇得充分小,或者控制周期比較短,則檢測精度可以達(dá)到使用的要求。J小車在轉(zhuǎn)彎時以速度 勻速轉(zhuǎn)彎；小車兩主動輪之間的距離為 B；小車兩主?動輪中心（假設(shè)小車質(zhì)量分布均勻）與轉(zhuǎn)彎圓心的距離即轉(zhuǎn)彎半徑為 R；車輪半徑為 r；兩輪的速度分別為 ；小車與行駛路面的摩擦系數(shù)為 。已知車輪驅(qū)動速度，求機(jī)構(gòu)本體移動速度和旋轉(zhuǎn)角速度。C3637具有一個高速、帶CSIf寬為kHz、輸出低阻抗的誤差放大器，既可以作為一般的快速運放，亦可作為反饋補(bǔ)償運放。由允許電機(jī)最大電流 決定 。UC3637最具特色的是三角波振蕩器，三角波產(chǎn)生電路如圖312所示。在此采用PWM芯片UC3637和H功率橋放大電路來驅(qū)動伺服電機(jī)，其UC3637原理如圖311所示，根據(jù)上述原則選擇切換頻率為30KHz。即應(yīng)使得31 (34)?2ATRfL?其中 為電內(nèi)阻。即 (33)3192CTkfLJ??其中J為轉(zhuǎn)動慣量， 為設(shè)定的位置誤差。即 (31)TMf?其中 ， 為力矩常數(shù)， 為PWM電源電壓， 為電感， 為電機(jī)4MCfkULT?CULT靜摩擦力矩。采用PWM技術(shù)的優(yōu)點是，PWM具有較高的切換頻率，這有助于克服伺服電機(jī)的靜摩擦力矩，與其線性功率放大器相比，功耗低且效率高，因而在伺服系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)運用。REFV10V??? 電機(jī)驅(qū)動芯片選擇電機(jī)驅(qū)動采用PWM技術(shù)來驅(qū)動直流伺服電動機(jī)。 模擬電流輸出端，OUTI 2OUTI和 有一個常數(shù)差： 常數(shù)，此常數(shù)對應(yīng)一個固定基準(zhǔn)電壓的滿12OUTII??量程電流。 控制信號，低電平有效，和 一起決定第二級數(shù)據(jù)鎖存是否有效。 寫信號1，作為第一級鎖存信號，必須IL和 同時有效。CSWR1AGNDDI9DI8DI2DI3DI4DI5 DI6DI7VREFRfbDGNDVcBYTE1/BYTE2WR2XFERIout2Iout1DAC120811098765432 20141516171819131212423221(LSB)DI0DI1 DI1(MSB)DI1030為高電平時，選中數(shù)據(jù) 輸入到8位輸入寄存器；當(dāng)BYTE14DII?為低電平時，選中數(shù)據(jù) 輸入到 4位輸入寄存器； 片選30 CS信號，低電平有效，和輸入鎖存信號 一起決定第一級數(shù)據(jù)鎖存是否有效。所謂直通方式，輸入寄存器和DAC寄存器都接成直通方式，即信號均有效，數(shù)據(jù)被直接送入數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行數(shù)/模12ILEWRXFE?CS轉(zhuǎn)換。所謂雙緩沖方式，就是把DAC1208的兩個鎖存器都接成受控鎖存方式。所謂的單緩沖方式就是使DAC1208的兩個輸入寄存器中有一個處于直通方式，而另一個處于受控的鎖存方式。 圖38 DAC1208的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖39 DAC1208的引腳圖DAC1208內(nèi)部對輸入數(shù)據(jù)具有兩級緩存：8位輸入寄存器、4位輸入寄存器和12位DAC寄存器，這三個寄存器可以分別選通。1/2LSB時所需要的時間，當(dāng)輸出的模擬量為電流時，這個時間很短。???????線性度 指 DAC的實際轉(zhuǎn)換特性曲線和理想直線之間的最大偏移差。??????轉(zhuǎn)換精度 以最大的靜態(tài)轉(zhuǎn)換誤差的形式給出。分辨率 指最小輸出電壓與最大輸出電壓之比。 AT89C5174HC388259AU0UU主從U48259A圖37 8259A的級聯(lián) 數(shù)摸轉(zhuǎn)換器的選擇 將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的器件稱為數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(digitalanalog converter),簡稱為DAC。在 8259A的主從式級聯(lián)SPENSPEN方式中，中斷的優(yōu)先級設(shè)置類似于單片機(jī)的情況。主片的 接高電平。本次設(shè)計采用兩片8259A進(jìn)行級聯(lián)：主片的 引腳連接從片的中斷請求2IRINT，如果某一個引腳下面沒有連接從片，則可以直接連接外部中斷請求；而主片、從片的中斷響應(yīng)信號 和數(shù)據(jù)信號 互相連在一起。它有兩個用處：當(dāng)作為PEN輸入時，用來決定本片8259A是主片還是從片。在采用主從式級聯(lián)的多片8259A20CS的系統(tǒng)中，主從片的 對應(yīng)連接在一起。0A：接收設(shè)備的中斷請求。W：片選信號，低電平有效。INTA：讀信號，低電平有效，通知8259A將某個寄存器的內(nèi)容送到數(shù)據(jù)總線RD上。INT：中斷請求，和 CPU的INTR引腳相連，用來向CPU提出中斷請求。每一個 8259A 芯片都能直接管理 8 級中斷，最多可以用 9 片8259A 芯片級連，由其構(gòu)成級連機(jī)構(gòu)可以管理 64 級中斷。8259A 作為一種可編程中斷控制器，是一種集成芯片。 中斷的擴(kuò)展AT89C51 單片機(jī)是使用兩個級聯(lián)的8259A 中斷控制器來控制中斷的。在中斷服務(wù)程序中,這四個計數(shù)器分別對兩臺伺服電機(jī)的正/ 反脈沖進(jìn)行計數(shù),所得到的計數(shù)值減掉上一次的計數(shù)值,就可以得到在這一時間周期內(nèi)的各路脈沖數(shù)。3U6芯片中計數(shù)器0和計數(shù)器1用于左輪電機(jī)正反轉(zhuǎn)計數(shù)，并處于工作方式3。8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖34所示；引腳如圖35所示。8253可編程定時器／計數(shù)器可由軟件設(shè)定定時與計數(shù)功能，設(shè)定后與CPU并行工作，不占用CPU時間，功能強(qiáng)，使用靈活。本系統(tǒng)中使用了兩塊8253計數(shù)器,每塊芯片具有三個16 位計數(shù)器。編碼器的脈沖輸出為差動形式,鑒向電路接收差動形式的脈沖信號,鑒向后輸入到8253計數(shù)器。其電路圖見圖33中的(a)所示。安裝在電機(jī)旋轉(zhuǎn)軸上的數(shù)字編碼器在電機(jī)運轉(zhuǎn)時能夠產(chǎn)生相位相差 90度的兩路脈沖信號，電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向可以由鑒向電路對此兩路脈沖進(jìn)行鑒向后獲得，其原理如圖 32所示。連接在電機(jī)上的數(shù)字編碼器在電機(jī)運轉(zhuǎn)時發(fā)出的脈沖信號，經(jīng)過自行設(shè)計和制作的脈沖鑒向電路，可以得到電機(jī)的運轉(zhuǎn)方向；來自鑒向電路的正反方向的脈沖信號進(jìn)入到兩塊8253計數(shù)器進(jìn)行計數(shù)，以獲得電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度和位移；