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　　本節(jié)制系統(tǒng)采用ARM(Advanced RISC Machine)微措置器，其與單片機(jī)和DSP 等對(duì)比具有很強(qiáng)的通用性，以其高速度、高性?xún)r(jià)比和低功耗等利益被普遍應(yīng)用于各個(gè)規(guī)模。

　　1 節(jié)制系統(tǒng)功能要求

　　漿果采摘機(jī)械人的首要執(zhí)行部門(mén)———機(jī)械手分為手臂和手腕兩部門(mén)。機(jī)械手若何遁藏障礙物并能切確達(dá)到果實(shí)方針的位置是由機(jī)械手的自由度抉擇的，凡是機(jī)械手在空間的位置和行為規(guī)模首要取決于手臂部門(mén)的自由度，為了使機(jī)械手能夠達(dá)到空間的任一指定位置，其手臂部門(mén)至少應(yīng)具有3 個(gè)自由度。手腕部門(mén)自由度主若是用來(lái)調(diào)整結(jié)尾執(zhí)行器在空間的姿態(tài)，為了使結(jié)尾執(zhí)行器在空間也能取得肆意要求的姿態(tài),在理論上要求手腕部門(mén)也應(yīng)具有3 個(gè)自由度。

　　節(jié)制系統(tǒng)的使命是從上位機(jī)接管指令，驅(qū)動(dòng)各自由度所對(duì)應(yīng)的電機(jī)，從而使采摘機(jī)械手達(dá)到指定位置進(jìn)行功課。

　　2 節(jié)制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　機(jī)械人節(jié)制系統(tǒng)一般需要知足以下幾個(gè)根基要求。

　?、俟?jié)制系統(tǒng)的小型化、輕型化和模塊化;

　?、诠?jié)制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性;

　?、巯到y(tǒng)的不變性和開(kāi)放性。

　　為此將本節(jié)制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成由主節(jié)制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊和反饋模塊三部門(mén)組成。

　　2.1 主節(jié)制模塊設(shè)計(jì)

　　為了能夠知足機(jī)械人節(jié)制需求，同時(shí)兼顧機(jī)械人對(duì)節(jié)制器體積、重量、功耗等敏感特征的要求，主節(jié)制模塊采用Samsung 公司基于A(yíng)RM920T 核(合用于實(shí)時(shí)情形) 的低功耗、16/32bit、高機(jī)能的RISC 微措置器S3C2410，其主頻為266MHz。操作系統(tǒng)則選用源碼公開(kāi)、專(zhuān)為ARM 設(shè)計(jì)，靠得住性高的實(shí)時(shí)、多使命內(nèi)核arm-Linux。要使微措置器能夠正常工作，必需對(duì)其外圍進(jìn)行擴(kuò)展。

　　電源模塊負(fù)責(zé)為整個(gè)模塊供給不變、清潔的直流電源。JTAG 調(diào)試單元用來(lái)實(shí)現(xiàn)軌范的在線(xiàn)調(diào)試。串行通信模塊則經(jīng)由過(guò)程RS232 通信尺度實(shí)現(xiàn)主節(jié)制模塊與上位機(jī)的通信。為使系統(tǒng)能夠運(yùn)行較年夜的軌范(如LINUX內(nèi)核和文件系統(tǒng))，在微措置器外圍擴(kuò)展了32M 字節(jié)的SDRAM 內(nèi)存芯片。擴(kuò)展了16M 字節(jié)的FLASH 芯片作為軌范和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)設(shè)備，以保證失蹤電時(shí)軌范和數(shù)據(jù)不會(huì)丟失蹤。

　　2.2 驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)

　　本機(jī)械人系統(tǒng)采用直流電機(jī)節(jié)制，電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片選用ST 公司的L298。L298 是ST 公司出產(chǎn)的一種高電壓、年夜電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片的首要特點(diǎn)是工作電壓高，輸出電流年夜，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A;內(nèi)含兩個(gè)H 橋的高電壓年夜電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電念頭、步進(jìn)電念頭、繼電器和線(xiàn)圈等感性負(fù)載;采用尺度TTL 邏輯電平旌旗燈號(hào)節(jié)制;具有兩個(gè)使能節(jié)制端，在不受輸入旌旗燈號(hào)影響的情形下許可或禁止器件工作;有一個(gè)邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部門(mén)在低電壓下工作;可外接檢測(cè)電阻，將轉(zhuǎn)變量反饋給節(jié)制電路。

　　2.3 反饋模塊設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)的電機(jī)使用光電編碼器進(jìn)行測(cè)速。光電編碼器具有低慣量、低噪聲、高分辯率和高精度等特點(diǎn)，適合于節(jié)制直流電機(jī)。將編碼器發(fā)生的脈沖旌旗燈號(hào)經(jīng)變換獲得電念頭速度用于速度反饋形成速度閉環(huán)，同時(shí)可以對(duì)脈沖旌旗燈號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)和運(yùn)算，從而獲得采摘機(jī)械手的位置和速度。

　　3 節(jié)制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　節(jié)制系統(tǒng)中節(jié)制使命的實(shí)現(xiàn)由應(yīng)用軌范來(lái)完成，應(yīng)用軌范設(shè)計(jì)的口角將直接抉擇整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)制質(zhì)量和節(jié)制效率。為了更好地進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試以及功能擴(kuò)展，節(jié)制系統(tǒng)軟件也采用了模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)主軌范首要分為初始化模塊和運(yùn)行模塊兩年夜部門(mén)。

　　3.1 初始化模塊

　　初始化模塊需要完成的工作是：異常向量表界說(shuō)、倉(cāng)庫(kù)初始化、系統(tǒng)變量初始化、間斷系統(tǒng)初始化、I/O 初始化和外圍初始化等操作。

　　3.2 運(yùn)行模塊

　　運(yùn)行模塊經(jīng)由過(guò)程間斷形式進(jìn)行，搜羅測(cè)速模塊、PID節(jié)制模塊和PWM 波輸出模塊。首要工作流程為：首先判定是否有新的速度指令，若有，則判定出速度巨細(xì)和標(biāo)的目的，并將其轉(zhuǎn)換成軌范中劃定的統(tǒng)一形式，以便利進(jìn)行PID 節(jié)制;然后判定是否有新的傳感器反饋值，若有，則計(jì)較出電機(jī)的速度巨細(xì)，并執(zhí)行電機(jī)的PID 節(jié)制軌范，接著挪用電機(jī)驅(qū)動(dòng)軌范，改變PWM 占空比，輸出PWM 波，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度節(jié)制。

　　4 竣事語(yǔ)

　　基于A(yíng)RM 的行為節(jié)制系統(tǒng)是漿果采摘機(jī)械人系統(tǒng)的一個(gè)主要組成部門(mén)。ARM 微措置器機(jī)能好、功耗低、體積小、移植性較好。以ARM 微措置器為焦點(diǎn)的行為節(jié)制系統(tǒng)可以經(jīng)由過(guò)程硬件平臺(tái)的改良和進(jìn)級(jí)、軟件算法的再生和模塊化使整個(gè)節(jié)制系統(tǒng)具備可移植性，具有必然應(yīng)用價(jià)值。