HIT/DLR Ⅱ靈巧手是機器人宇航員的末端執(zhí)行器,可以替代宇航員在非結構化環(huán)境中執(zhí)行任務。現(xiàn)有的HIT/DLR Ⅱ采用層次化的硬件結構,主控制器位于PCI板卡上,整個靈巧手系統(tǒng)比較龐大,控制器未能集成到靈巧手的機械結構中。本項目在現(xiàn)有的HIT/DLR Ⅱ平臺下,進一步簡化靈巧手硬件結構,將實時控制器集成到手掌上。在此基礎上設計了新的主機通訊接口,使用了Ether CAT協(xié)議,極大的提高了靈巧手的平臺移植性。首先設計了基于手掌的控制平臺硬件結構。之前手掌電路板的FPGA無法滿足控制需求,新的手掌控制平臺采用了Cyclone V So C FPGA。并以So C FPGA為核心設計了電路板的DDR3內存模塊、Ether CAT通訊模塊以及電源系統(tǒng)。另外,手掌電路板還保留了手指通訊的LVDS電路。設計了So C FPGA內部電路,包括HPS以及PPSe Co通訊模塊。完成了手掌PCB的布局布線,并驗證了DDR3模塊的信號完整性。然后完成了基于手掌控制平臺的軟件設計。分析了LAN9252從站專用芯片的硬件組成以及從站代碼的程序結構。設計了Ether CAT通訊的對象字典,并用SSC工具生成了... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 國際靈巧手研究綜述
        1.2.1 Schunk五指靈巧手
        1.2.2 Robonaut2靈巧手
        1.2.3 Shadow靈巧手
        1.2.4 HIT/DLR II靈巧手
        1.2.5 靈巧手綜述簡析
    1.3 柔順控制器綜述
        1.3.1 阻抗控制器
        1.3.2 變參考位置柔順控制器
        1.3.3 變阻抗柔順控制
    1.4 本課題主要研究內容
第2章 基于手掌的控制平臺硬件設計
    2.1 引言
    2.2 硬件電路設計
        2.2.1 SoC FPGA引導啟動
        2.2.2 ESC電路設計
        2.2.3 電源系統(tǒng)設計
    2.3 FPGA內部電路設計
    2.4 PCB布局布線
        2.4.1 PCB布局設計
        2.4.2 PCB布線
        2.4.3 DDR3布線仿真
    2.5 本章小結
第3章 基于手掌的實時控制器軟件設計
    3.1 引言
    3.2 EtherCAT從站程序設計
        3.2.1 EtherCAT從站控制器
        3.2.2 EtherCAT從站代碼
        3.2.3 從站代碼生成
    3.3 實時控制器設計
        3.3.1 SOC EDS套件
        3.3.2 實時控制程序設計
    3.4 控制平臺通訊實驗
        3.4.1 實驗平臺搭建
        3.4.2 EtherCAT主站通訊實驗
        3.4.3 PPSeCo手指通訊實驗
    3.5 本章小結
第4章 自適應力控制器設計
    4.1 引言
    4.2 靈巧手阻抗控制器設計
        4.2.1 HIT/DLR II手單指運動學和動力學研究
        4.2.2 阻抗控制器設計
    4.3 靈巧手單指變剛度力控制器設計
    4.4 本章小結
第5章 變剛度力控制器的MATLAB仿真
    5.1 引言
    5.2 MATLAB仿真系統(tǒng)搭建
    5.3 變剛度柔順控制器仿真
        5.3.1 位置內環(huán)仿真
        5.3.2 阻抗控制器仿真
        5.3.3 變剛度力控制器仿真
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀學位期間發(fā)表的學術論文
致謝



本文編號：3154727