基于FPGA的三轴并联型机器人控制的实现

李洋

中国海洋大学

摘要：

三轴并联型机器人属于少自由度并联型机器人,其机械结构简单、承载能力强、刚度大、结构稳定等优点使得其被广泛应用于汽车装配、食品包装、电子元器件贴装等领域。三轴并联型凭借巨大的市场价值及广泛的应用领域成为研究热点。　　三轴并联型机器人需对大量计算进行实时处理,其中比较复杂的部分是其空间位置反解运算,位置反解运算计算公式复杂包括三角函数运算、开方运算、乘除法运算等。本论文针对其计算公式复杂的特点,提出了一种基于FPGA的全流水线设计的实现,为该领域增添了新的实现途径。论文主要包括六个部分:选题背景及意义、运动平台分析、系统总体方案设计、系统硬件设计、系统软件设计和系统测试。　　论文的第一部分介绍了并联机器人的国内外研究现状及应用情况,阐述了论文研究背景及研究意义。　　论文的第二部分对三轴并联型机器人运动平台进行了全面分析,建立了动静平台坐标系,进行了位置正解、反解分析及工作空间分析。　　论文的第三部分论述了三轴并联型机器人控制系统的总体方案设计。根据三轴并联型机器人的应用领域确定了控制系统的主要参数,并对控制方案进行了比较选择,最终确定了三轴并联型机器人控制系统总体方案及流程。　　论文的第四部分简要的描述了系统的硬件设计。主要介绍了关键器件的选型及各部分主要电路的设计。　　论文的第五部分论述了控制系统的 FPGA逻辑设计,是论文的关键部分。FPGA的逻辑设计主要完成三轴并联型机器人控制所需的大量实时运算,是本设计的难点。　　论文的第六部分论述了系统的测试并对结果进行了分析。

关键词：三轴并联型机器人;控制系统;硬件设计;现场可编程门阵列

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：电子与通信工程

导师姓名：刘金涛;张凯临

学位年度：2014

语种：中文

分类号：TP242

页数：69

在线出版日期：2015-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）