pb-211機(jī)器人是保加利亞生產(chǎn)的一種噴漆機(jī)器人，機(jī)器人的控制系統(tǒng)采用示教再現(xiàn)方式。由于控制系統(tǒng)的元件老化，以及機(jī)器人大功率集成驅(qū)動(dòng)單元的研究和實(shí)際應(yīng)用的需要，對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，提出了基于can總線的上、下位微機(jī)控制系統(tǒng)。

手）、控制柜，液壓站三部分組成。

由可以看出，通過(guò)對(duì)6個(gè)伺服閥的開(kāi)口方向和開(kāi)口大小的控制可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的各種動(dòng)作。

1控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)對(duì)機(jī)器人位置的精確控制是機(jī)器人控制系統(tǒng)所要完成的主要任務(wù)。為了達(dá)到實(shí)時(shí)控制性能好、伺服控機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)11機(jī)器人是關(guān)節(jié)式機(jī)器人，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如所示，它具有六個(gè)自由度，即六個(gè)關(guān)節(jié)，其中旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)a，d，f的軸線垂直于xoy平面，b，c，e的軸線平行于x0y平面，采用電液伺服驅(qū)動(dòng)，伺服驅(qū)動(dòng)電路集成在下位機(jī)控制系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步集成有望將can總線與伺服驅(qū)動(dòng)電路集成在伺pb-211機(jī)器人液壓系統(tǒng)原理簡(jiǎn)圖動(dòng)；手腕具有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)軸，分別由三個(gè)擺動(dòng)液壓伺服馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，機(jī)器人液壓系統(tǒng)原理簡(jiǎn)圖如所示。六個(gè)位置傳感器負(fù)責(zé)檢測(cè)機(jī)器人六個(gè)關(guān)節(jié)狀態(tài)，采用這種控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)各個(gè)關(guān)節(jié)的單獨(dú)控制，下位機(jī)6個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)是并行工作的，每個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)本關(guān)節(jié)的控制和反饋信號(hào)的處理，同時(shí)采用中斷方式和上位機(jī)聯(lián)系，接受上位機(jī)的控制信號(hào)和向上位機(jī)傳送各關(guān)節(jié)的位置信號(hào)。單片機(jī)控制系統(tǒng)（2）負(fù)責(zé)檢測(cè)環(huán)境狀態(tài)。

2控制系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)：（1）上位機(jī)的組成和主要功能上位機(jī)是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部分，主要包括兩個(gè)部分：①工業(yè)級(jí)pc，選用研華的ipc-610；和下位機(jī)進(jìn)行通訊的can卡，can卡選用研華的pcl-841.pcl-841是具有兩個(gè)can接口的板卡，可以在傳感器的電且整個(gè)統(tǒng)由幾械本體（機(jī)械msdi！v：elbasiatfearc+d+持can2.0b傳輸協(xié)議。上位機(jī)具備以下幾個(gè)主要功能：0機(jī)器人控制系統(tǒng)的初始化；餅幾器人運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃，綜合優(yōu)化控制算法的實(shí)現(xiàn)；示教再現(xiàn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；③口下位機(jī)通訊；（1）下位機(jī)控制系統(tǒng)的主要功能既口上位機(jī)通訊，接受上位機(jī)指令并向上傳送數(shù)據(jù)；運(yùn)瑜出控制信號(hào)控制伺服閥；這采集位置傳感器信號(hào)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)閉環(huán)控制。

下位機(jī)結(jié)構(gòu)框圖can通訊模塊。can總線通訊模塊主要負(fù)責(zé)上、下位機(jī)通訊，下位機(jī)接受上位機(jī)的指令，同時(shí)向上位機(jī)發(fā)送各關(guān)節(jié)的位置狀態(tài)信息。can通訊模塊主要由控制器、總線收發(fā)器等組成。控制器采用philips公司生產(chǎn)的sa10⑴及其配套的82c250can收發(fā)器。由于can總線協(xié)議采用crc校驗(yàn)，并可提供相應(yīng)的錯(cuò)誤處理功能，保證了數(shù)據(jù)通信的可靠性。

sa1000是一種獨(dú)立的can控制器，它是philips公司的pca82c200cm控制器的替代產(chǎn)品，在軟件和引腳上都是與它前一款pca82c200獨(dú)立can控制器兼容的。sa1000具有basiccan工作方和pelican工作方式（擴(kuò)展特性方式），pelican工作方式支持具有很多新特性的can2. 0b協(xié)議，工作方式通過(guò)時(shí)鐘分頻寄存器中的can方式來(lái)選擇。

89c52及其外圍設(shè)備。為了滿足控制和簡(jiǎn)化電路的需要，下位機(jī)的主控制器選用了atmel公司生產(chǎn)的89c52芯片，選用12m外圍晶振以滿足控制系統(tǒng)速度要求。89c52內(nèi)部有256字節(jié)的ram，可以滿足can最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單的控制算法需要，為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制算法的需要，外擴(kuò)了一個(gè)8k的ram. 89c52及外圍設(shè)備和can通訊模塊共同組成了can最小系統(tǒng)，如所示。在實(shí)際應(yīng)用中總線控制器sa1000和總線收發(fā)器82c250之間采用了光電隔離以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

③數(shù)據(jù)采集模塊。數(shù)據(jù)采集模塊主要是負(fù)責(zé)采集各個(gè)關(guān)節(jié)上的傳感器信號(hào)，經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)液壓伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。a/d轉(zhuǎn)換芯片選用ad678.（半4下位機(jī)的硬件設(shè)計(jì)和elecwcpublishing系統(tǒng)和外部環(huán)噪聲d678進(jìn)行米樣前要進(jìn)行低通濾波，濾波選用5階低通濾波芯片max280，使用簡(jiǎn)單方便。

單通道系統(tǒng)仿真框圖在沒(méi)有加pid控制算法情況下，仿真曲線如0所示，從圖中可以看出系統(tǒng)在開(kāi)始時(shí)振蕩劇烈，超調(diào)量達(dá)到44.6%，調(diào)節(jié)時(shí)間ts=0.395s，不能滿足控制要求。采用pid控制，選擇合適的pid參數(shù)，仿真曲線如1所示，系統(tǒng)為過(guò)阻尼系統(tǒng)，沒(méi)有超調(diào)，調(diào)節(jié)時(shí)間ts= 0.15s.由以上兩圖可以看出，采用了pid控制系統(tǒng)的品質(zhì)得到了明顯的改善，滿足控制要求。

系統(tǒng)仿真表明該控制算法簡(jiǎn)單，減少了下位機(jī)的運(yùn)算負(fù)擔(dān)，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5結(jié)論基于can總線的并行單片機(jī)控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、性能價(jià)格比高等優(yōu)點(diǎn)。基于can總線控制系統(tǒng)的并行單片機(jī)系統(tǒng)的機(jī)器人控制器，使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了雙速率運(yùn)行，同時(shí)滿足了系統(tǒng)對(duì)計(jì)算時(shí)間和液壓伺服系統(tǒng)控制頻率的要求。仿真表明本控制方案可行、正確、控制系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，并為下位機(jī)的復(fù)雜控制奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)can總線與伺服控制器集成為液壓系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制和大功率機(jī)器人驅(qū)動(dòng)部件的研究奠定了基礎(chǔ)。