嵌入式运动控制器交互系统设计

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基于嵌入式Linux的移动机器人控制系统设计

嵌入式Ｌｎｘ是按照嵌入式操作系统的要求而设计的小ｉｕ型操作系统…，般只有几百Ｋ一Ｂ左右。嵌入式Ｌｎｘ有可裁ｉｕ剪、多任务、多线程的系统特征，有些还具有实时性。一个小型的嵌入式Ｌｎｘ系统只需要引导程序、ｉｕｉｕＬｎｘ微内核、初始化进程３个基本元素。与其他嵌入式操作系统相比，Ｌｎｘｉｕ
摘
要：介绍了一个以嵌入式Ｌｎｘｉ系统为核心的移动机器人控制系统的设计与实现，阐述了运动控制与传感模块、主控制模块、人机交ｕ
互界面和无线通信模块。该系统具有良好的可扩展性和可移植性。在无线通信模块中，集成了Ｚｇｅ协议，从而为无线传感器网络与移动ｉｂｅ
无线通信模块与主控制器通过串口相连，负责机器人与其他无线传感器节点间的通信。运动控制与传感模块负责采集机器人自身装备的电子罗盘和超声波环等传感器的信息，并能接收主控制器模块的命令，控制左右电机的转动，返回采集的传感器信息。它与主控制器也通过串口进行通信。超
ＢａｅｎＥｍｂｄｅｎｘｓｄｏｅｄｄＬｉｕ
ＹＡＮＧｉｚＸａｏ－ｈｕ，ＬＩＷｅｆｎｇｎ－ｅ
（ｃｏｌｆｏｉｔｓｎｉｅｒｇＷｕａｎｖｒｉｆｅｈｏｏｙＷｕａ３０３ＳｈｏＬｇｓｃｇｎｅｉ，ｈｎＵｉｅｓｙｏＴｃｎｌｇ，ｈｎ０６）ｏｉＥｎｔ４
的源代码是开放的，不存在黑箱技术，而且非常灵活，易于
移植到各种硬件平台上。目前，嵌入式Ｌｎｘ已被移植到Ｘ６ｉｕ８、ＡＭ、Ｐ、ｏｅＣ和Ｍｏｏｏａ８ＲＭＩＳＰｗｒＰｔｌ６Ｋ等硬件平台上。ｎＧｒＭｉｉＵＩ

RTEX网络型嵌入式运动控制器设计

林世瑶 ‘ ，吴重阳，李瑞峰
（机器人技术与系统国家重点实验室（哈尔滨Ｊ二业大学），哈尔滨１５０００１）（｛通信作者电子邮箱ｓｕｉｊｉｎｇｄｅｓｏｎ＠ｇｍａｉｌ．ＣＯＩｎ）
摘
要：针对松下Ａ５Ｎ驱动器，采用嵌入式构架以及网络通信模式，提出了基于模块化控制核心（ＡＲＭ＋ＦＰＧＡ）
ＣＯＤＥＮＪＹＩＩＤＵ
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｏｃａ．ｅｎ
ｄｏｉ：１０．１１７７２／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ — ９０８１．２０１３．１２．３６０４
ＲＴＥＸ网络型Байду номын сангаас嵌入式运动控制器设计
￣Ｃ／ＯＳ一１１．Ｆｈｅｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ’ Ｓｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｄｅｓｉｇｎ．ｈａｒｄｗａｒｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎｗｅｒｅｅｘｐｌａｉｎｅｄｉｎｄｅｔａｉｌ．Ｕｐ
（ＡＲＭ＋ＦＰＧＡ）ａｎｄｃｏｕｌｄａｄａｐｔｔｏｔｈｅｎｅｗｒｅａｌ — ｔｉｍｅｎｅｔｗｏｒｋｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｎａｍｅｄＲＴＥＸ．Ｉｔｗａｓｔｒａｎｓｐｌａｎｔｅｄｉｎ

嵌入式四轴运动控制器的设计

方式存在着缺点：运动控制卡需要插入计算机主板
的ＰＩ者ＩＡ插槽，因此每个具体应用都必须配Ｃ或Ｓ置一台ＰＣ机作为上位机，这无疑对设备的体积、成本和运行环境都有一定的限制，难以独立运行和小型化『针对这些问题，文设计了一种基于Ｐ０２】。本Ｃ１４
设备裁减掉，兼顾功能而又节省成本。该控制器是
一
种可以脱离上位机单独运行的一种独立型运动控
制器，具有良好的应用前景。
１嵌入式四轴运动控制器的硬件平台
设计
嵌入式四轴运动控制器的硬件主要包括两个部分：Ｍ主控板和ＤＰ运动控制板，两块控制板ＡＲＳ这
０引言
运动控制器是运动控制系统的核心部件，当前市场上主要是基于ＰＣ机的运动控制器，通过将ＰＣ
机的信息处理能力和开放式的特点与运动控制卡的运动轨迹控制能力有机地结合在一起 …。但是这种
模块的方式嵌入到ＡＲＭ主控板的架构，把不需要的
中图分类号：Ｔ２３Ｐ７文献标识码：Ａ文章编号：１０－１４２０）２０７０９０（０８０—０４－３０３
Ｄｅｉｎｏｈ－ｘｓｅｂｄｄｄｍｏｉｏｎｒｌｒｓｇｆｔｅ４ａｅｍｅｅｔｏｎｃｔｏｌｅ
ｓｆｏｔｒｌｔｍｅ４ａｅｔｎｃｎｒｌｒＳｅｔｂｉｈｄｔｅｍｏｉｎｃｎｒｌｕｃｉｎｗａｅｐａｆｏｒｏｔ．ｘｓｍｏｉｏｔｌｓａｌｅ。ｈｔｏｔｏｎｔｆｈｏｏｅｉｓｏｆｏｌｒｒｓｇｅａｄｍｏｏｅ，ｈｐｌａｉｎｓｆｉａｙｉｄｅｉｎｄ，ｎｒｖｒｔｅａｐｉｔｏｔｒｆｈｙｔｍｅｅｏｅ．ｅｂｓｅｃｏｗａｅｏｅｓｓｅｉｄｖｌｐｄＴｈｔｓ４ａｅ一ｘｓｅｍｂｄｅｔｎｃｎｒｌｒｎｓｔｆｅｒｑｅｔｆｈｔｎｃｎｒｌｙｔｍｒｅｄｄｍｏｉｏｔｌａｉｙｔｅｕｓｅｍｏｉｏｔｓｅｆｏｏｅｃａｓｈｏｔｏｏｓｏｈｇｈｓｅｄａｄｈｇｃａｙｉｐｅｎｉｈａｃｕｒｃ．Ｋｅｙｗｏｒｓｄ：ｍｏｉｎｃｎｒｌｒＰＣ１４ＢｓＡＲＭ：ｔｏｔｏｌ；０ｕ；ｏｅＭＣＸ３１Ａｓ４

基于嵌入式OS的包装机械运动控制器设计方法

第３第２期Ｏ卷
２０Ｉ１年６月
计
算
技
术
与自动
化
Ｖｏ．Ｏ．．Ｉ３Ｎｏ２
ＣｏｕｉｇＴｅｈｏｏｙａｄＡｕｏｔｎｍｐｔｃｎｌｇｎｔｍａｉｎｏ
Ｊｎｕ．２０１１
文章编号：０３６９（０１０－０７－０１０ — １９２１）２０５４
基于嵌入式ＯＳ的包装机械运动控制器设计方法
黄晓红陈治明，
（．东轻工职业技术学院，东广州５００Ｉ２惠州学院电子科学系，１广广１３０．广东机械中的关键部分。提出一种基于嵌入式操作系统的包装机械运动控帑器的运】
ＨＵＡＮＧａ — ｏｇ．ＸｉｏｈｎＣＨＥＮｈ — ｎ。Ｚｉｍｉｇ
（．ａｇｏｇＩｄｓｒｃｎｃｌｌｇ，Ｇｕｎｚｏ５００Ｃｈｎ；１ＧｕｎｄｎｎｕｔｙＴｅｈｉａｌｅＣｏｅａｇｈｕ１３０，ｉａ
为一种趋势。而运动控制在包装机械的设计中是
Ｉ引言
包装机械是发展包装工业的基础，化工、在建材、品、品等包装工业中都具有独特的作用［。药食１］
一
个很重要的方面，本文将介绍一种基于嵌入式操
作系统的包装机械运动控制器的设计和实现方法。
２系统总体结构

基于ARM与FPGA的嵌入式开放性运动控制器的设计与开发

插补算法，其具体的算法流程图如图５所示：其中（
为总轴的
累加寄存器，ｉ（＝１２３）Ｒｉ，，… 为各个实际轴的累加寄存器，Ｃｒｐｅ为总轴当前的运动速度，ｕＳｅｄＤ为运动总轴要运行的距离，Ｄ（＝１２，… ）ｉ，３为ｉｎａｄＤｅｅｏｍｅｔｏｎＯｐｎＥｂｄｅｓｇｎｖｌｐｎｆａｅｍｅｄｄＭｏｉｎＣｏｔｏｌｒＢａｅｎＡＲＭｎＧＡｔｎｒｌｓｄｏｏｅａｄＦＰ
ＷａｉＴｎｏｊｎＨｈｏＨａｇＷｅｆｇｎＬｎａｇＨｕｕｅＣａｕｎｉｎａ（ｈｎｈｉｉｏｎｎｖｒｔ，ｈｎｈｉ０２０ｈｎ）ＳａｇａａｔｇＵｉｓｙＳａｇａ０４，ＣｉａＪｏｅｉ２
信息。在该系统中ＦＧＰＡ通过双口ＲＭ从ＡＭ处获取规划好的ＡＲ
情况类似，这里不再详述）
４运动控制器插补
算法的设计
常见的插补方法有数
字脉冲相乘法，点比较逐
运动代码，而后通过插补算法将运动代码转化成一定数目且频率
可调的脉冲来驱动步进电机完成相应的运动，同时ＦＧＰＡ将运动
法，最小偏差法，字积分数
法，目标点跟踪法。其中数字积分法具有逻辑功能强的特点，以实现一次、可
图３ＦＧＡ从ＡＭ读运动ＰＲ
信息时ＦＧＡ程序流程Ｐ

基于ARM的双CPU协调运动控制系统

ｓｎｈｏｉａｉｎｃｎｒｌａｄｃｍｐｅｏｔｌａｇｒｈｙｃｒｎｚｔｏｔｏｎｏｌｘｃｎｒｌｏｉｍ．Ａｉｎａｈｐｏｌｍ，ｌ－ｏｅｐｏｅｓｎｅｈｏｏｙｗａｐｌｄｏｔｅｏｏｔｍｉｇｔｔｅｒｂｅｍｕｔｃｒｒｃｓｉｇｔｃｎｌｇｓａｐｉｔｈｉｅｅｅｄｄｍｏｉｎｃｎｒｌｓｓｅａｄｄｓｇｐｒａｈｏｔｏｏｒｉａｉｎｃｎｒｌｓｓｅｗｔｕｌＣＵｂｓｄｏｍｂｄｅｔｏｔｙｔｍ，ｎｅｉｎａｐｏｃｆｍｏｉｎｃｏｄｎｔｏｔｙｔｍｉｄａＰａｅｎＡＲＭａｒｐｓｄｏｏｏｏｈｗｓｐｏｏｅ．Ｆｒｔ，ｈｔｃｕｅｏｈｕｌＣＵｍｏｉｎｃｎｒｌｓｓｅｗａｎｒｄｃｄＴｈｎｔｅｒａｉｉｇｐｏｅｓｏｔｎｃｎｒｌｗｔｕｌＣＰｉｌｔｅｓｒｔｒｆｔｅｄａＰｔｏｔｏｙｔｍｓｉｔｏｕｅ．ｅｈｅｌｎｒｃｓｆｍｏｉｏｔｏｉｄａＵｓｙｕｏｚｏｈ
（ｏｌｅｏｏｕｅ，ｎｚｎ）ＣｌｇｆｍｐｔｒＨａｇｈｕＤａｚＵｉｓｙＨａｇｈｕ３ＣｉａｅＣｅｔ１１０８
ＡｂｔａｔＡｓｔｅｈｒｗａｅｒｓｕｃｆｓｎｌｍｂｄｅＣＵｗａｅｙｌｔｄ，ｔｗｓｈｒｏｍｅｔｔｅｒｑｉｍｅｔｏｌ — ｘｓｓｒｃ：ｈａｄｒｅｏｒｅｏｉｇｅｅｅｄｄＰｓｖｒｉｅｉａａｄｔｅｈｅｕｒｍｉｅｎｓｆｍｕｔａｉｉ

机器人工程专业的考研方向

机器人工程专业的考研方向
1. 机器人视觉与感知研究：该方向主要关注机器人的视觉系统和感知能力的研究。

涉及图像处理、目标检测与识别、图像分割、三维重建等领域。

重点探索在复杂环境下机
器人感知、导航和交互的技术与方法。

2. 机器人运动控制与规划研究：该方向研究机器人的运动控制与规划算法，包括刚
体运动学、运动学转化、逆运动学、路径规划、控制器设计等。

目标是提高机器人的精确
控制能力，使机器人能够完成复杂任务，如灵活操作、协作与多机器人协同等。

3. 机器人智能与学习研究：该方向研究机器人智能化和学习能力的提高，主要包括
机器人认知、决策、学习算法、自主任务规划等。

致力于开发能够在未知环境中自主学习
和适应的机器人系统，可应用于自主导航、机器人与人类交互、机器人智能服务等领域。

4. 人机交互与机器人依附研究：该方向关注人与机器人之间的有效交互和紧密依附。

研究内容包括自然语言处理、情感识别、人机交互技术、虚拟现实与增强现实等。

目标是
提高机器人与人类的智能化交互方式，实现更加自然和高效的人机共生合作。

5. 机器人集成与系统设计研究：该方向研究机器人系统的整体设计与集成，包括硬
件结构、软件架构和系统整合等。

涉及嵌入式系统、机器人控制接口、传感器融合、系统
集成测试等方面。

目标是设计和搭建高效稳定的机器人系统，提高机器人的整体性能和可
靠性。

以上是机器人工程专业的考研方向，每个方向都有不同的研究内容和目标，学生可以
根据自己的兴趣和实际情况选择适合自己的方向进行深入研究。

自动化控制系统设计方案

自动化控制系统设计方案一、引言自动化控制系统是现代工业生产中不可或缺的关键技术之一。

本文旨在提供一个详细的自动化控制系统设计方案，以满足任务名称中所描述的内容需求。

二、系统概述本自动化控制系统设计方案旨在实现一个用于控制工业生产过程的自动化系统。

该系统将涉及多个设备和传感器，并通过计算机软件进行集中控制和监控。

系统的主要目标是提高生产效率、降低成本和确保产品质量。

三、系统组成1. 控制器：本系统将采用一台高性能的嵌入式控制器作为核心控制单元。

控制器将负责接收和处理传感器数据，并根据预设的逻辑和算法进行控制操作。

2. 传感器：系统将使用多种传感器来监测和采集生产过程中的各种参数，例如温度、压力、湿度等。

传感器将通过信号转换器将模拟信号转换为数字信号，并传输给控制器进行处理。

3. 执行器：系统将使用各种执行器来实现对生产过程的控制。

例如，电动阀门、电机、气缸等。

控制器将通过输出信号控制执行器的运动，以实现对生产过程的调节和控制。

4. 通信网络：系统将采用以太网或其他适用的通信网络，将传感器和执行器与控制器连接起来。

这样可以实现实时数据传输和远程监控。

5. 人机界面：系统将配备一个直观易用的人机界面，以便操作员能够监控和控制整个系统。

人机界面将显示实时数据、报警信息和操作界面，操作员可以通过界面进行参数设置和操作命令。

四、系统功能1. 实时监测：系统将实时监测生产过程中的各种参数，例如温度、压力、湿度等。

监测数据将通过人机界面显示，并可以进行趋势分析和报警处理。

2. 控制调节：系统将根据预设的逻辑和算法对生产过程进行控制和调节。

例如，根据温度的变化自动调节加热器的功率，以保持温度在设定范围内。

3. 报警处理：系统将根据设定的阈值进行报警处理。

当监测到异常情况时，系统将发出声音或光信号，并在人机界面上显示详细的报警信息，以便操作员及时采取措施。

4. 数据存储和分析：系统将对监测数据进行存储和分析。

操作员可以通过人机界面查看历史数据，并进行趋势分析和统计分析，以便进行生产过程的优化和改进。

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ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｕｌｔｓ・应用成果
嵌入式运动控制器交互系统设计
杨晓花
（福州大学至诚学院福建福州３５０００２）
【摘
要】本文基于ＡＲＭ芯片与ＤＳＰ处理器，设计了嵌入式运动控制器交互系统，构建了具有多轨迹运动控制能
１引言
嵌入式运动控制器交互系统是运动控制系统核心
２嵌入式运动控制器设计思路开发的嵌入式运动控制器交互系统采用ＡＰＪＶ［与ＤＳＰ分步设计．ＡＲＭ控制板与ＤＳＰ控制板通过１７０接口实现数据交互。嵌入式运动控制器交互系统是采用Ｌｉｎｕｘ操作系统设计操控平台，软件交互采用ＯｒＩ伍ｍｂｅｄｄｅｄ可触控设计，编程语言选择Ｃ＋＋完成平台设计，通过标准化通信接口实现与机械的人机交互，
ＥｍｂｅｄｄｅｄＭｏｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＩｎｔｅｒａｃｔｉｖｅＳｙｓｔｅｍＤｅｓｉｇｎ
ＹａｎｇＸｉａｏ－ｈｕａ
（ＺｈｉｃｈｅｎｇＣｏｌｌｅｇｅＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｕｊｉａｎＦｕｚｈｏｕ３５０００２）
部分，目前实现运动控制器的方法主要包括单片机加微处理器、专用芯片处理器和基于ＰＣ总线的ＤＳＰ或者ＦＰＧＡ处理器。其中．单片机加微处理器作为控制器核
心精度低、运行速度慢，适用于对运动轨迹不复杂的运
ｐｏｃｒｅｓｓｉｎｇｖｉａｆ／０ｂｕｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒｍｏｔｉｏｎｐｏｒｅｓｃｓｉｎｇａｎｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｔｈｏｕｒｇｈｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｔｈｅｍｏｄｕｌａｒｍｏｔｉｏｎｃｏｎｔｏｌｒｆｕｎｃｔｉｏｎｓｈｔｅ
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】ＥｍｂｅｄｄｅｄＭｏｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｂａｓｅｄｏｎＡＲＭａｎｄＤＳＰｐｒｏｃｅｓｓｏｒｓ，ＡＲＭｐｒｏｅｓｃｓｉｎｇａｎｄＤＳＰ
ｍｏｔｉｏｎｃｏｎｔｏｒｌｓｙｓｔｅｍｗｉｈｔｍｕｌｉｔ－ｔｒａｃｋｃａｐａｂｉｌｉｔｙａｎｄｇｏｏｄｓａｌｃａｂｉｌｉｔｙｗｈｉｌｅ，ＡＲＭａｎｄＤＳＰ－ｓｔｅｐｄｅｓｉｇｎ，ｒｅｄｕｅｃｓｙｓｔｅｍｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｄｉｆｉｃｕｌｙｔ，ｅａｓｙｓｙｓｔｅｍ
运动下载指令。系统平台结构如图１所示。
较强的信息里能力，适用于多轨迹运动控制，但是其设
备体积大，设计成本高。因此，本文提出一种基于ＡＲＭ处理器加ＤＳＰ处理器为核心的嵌入式运动控制器系统。该系统具有多轨迹运动控制能力和良好的扩展性，同时设计成本较低。
ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅａｎｄｄｅｂｕｇｇｉｎｇ．
【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】ｅｍｂｅｄｄｅｄ；ｍｏｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｉｎｔｅａｒｃｔｉｖｅｓｙｓｔｅｍｓ
动控制系统中，专用芯片处理器作为运动控制器核心结构简单，不具备交互功能，只用于单一运动控制中，基于ＰＣ总线的ＤＳＰ或者ＦＰＧＡ处理器作为控制器核心具有
人机交互硬件控制采用嵌入式ＡＲＭ处理器，ＤＳＰ数字信号处理器和ＦＰＧＡ可编程逻辑门阵列，完成对机械的
力的交互系统架构，优化了系统的扩展性并提出了ＡＲＭ与ＤＳＰ分步设计模式，降低了开发与维护成本。同时，建立
实现运动控制的实时交互模型。通过状态检测、插补等实时进程实现运动控制的实时交互，以提高交互的实时性与准确性。【关键词】嵌入式；运动控制器；交互系统