除锈爬壁机器人控制系统的方案设计书VIP免费

除锈爬壁机器人控制系统的设计1前言控制系统是船舶壁面除锈爬壁机器人的重要组成部分，其负责完成对除锈爬壁机器人的行走和转向功能的控制，使机器人能够按照预定的轨迹去工作，因此对除锈爬壁机器人控制系统提出如下基本要求:矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。(1)控制系统方便、可靠性高、操作灵活，便于操作人员使用;(2)通过功能按键可以设定机器人的多极移动速度，并可实时调整运动方向和运动速度，实现机器人在船体表面上的全方位移动;聞創沟燴鐺險爱氇谴净。(3)由于船舶除锈现场环境恶劣，除锈爬壁机器人的工作环境制约了其控制方式，本系统采用简单实用、可靠性高的有线遥控，其控制距离需大于30米。(4)控制系统能实现除锈爬壁机器人的简单作业，保证机器人在爬行过程中的除锈质量。2除锈爬壁机器人控制系统的总体方案除锈爬壁机器人在船体表面上的行走和转向是通过左右两个交流伺服电机的驱动来实现的。当左右两个伺服电机的转速与转向相同时，爬壁除锈机器人在船体表面上实现直线行走。电机正转时，机器人前进;电机反转时，机器人后退。当左右两个伺服电机的转向相反时，除锈爬壁机器人在船体表面上实现转向。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。综合考虑各种控制形式的优缺点，结合船舶除锈的实际情况，爬壁机器人的控制系统采用上下位机二级分布式控制方式，以保证即使在无操作人员参与的情况下，下位机酽锕极額閉镇桧猪訣锥。也可以按照上位机通过串口预先给定的指令和参数实现自主作业，从而使船舶壁面除锈爬壁机器人具有高效除锈、自动化水平高和减少操作人员操作强度的性能;操作人员也以通过观测船体表面的实际锈蚀状况，根据除锈爬壁机器人的实际作业情况，随时切换到人工操作状态，以提高机器人的实时性、实用性和高效性。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。在本控制系统中，上位机和下位机都是基于单片机而设计的。上位机是以AT89C51单片机系统为核心的控制系统，主要由AT89C51单片机、矩阵键盘以及标准的RS一485接口构成，其作用是通过各功能按键向下位机发送指令，以实现对爬壁机器人伺服电机的远程控制。下位机控制器安装于机器人本体的背面，控制器内部装有两个伺服电机驱謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。动器、直流电源模块、和控制电路板。下位机控制电路板也是以AT89C51单片机系统为核心，主要由AT89C51单片机、8155扩展1/0接口电路、D尽、转换与运算放大电路、数字量输入输出接口电路、电源转换电路以及与上位机进行通讯的RS一485标准接口构成，其作用是根据上位机传送的初始化参数和动作指令进行动作，控制左右两个伺服驱动器，驱动左右两个交流伺服电机运动，从而控制除锈爬壁机器人的行走和转向。图1为除锈爬壁机器人控制系统总体框图。图1除锈爬墙机器人控制系统总体结构框图3除锈爬壁机器人控制系统的硬件设计3.1下位机控制系统的硬件设计下位机控制系统是爬壁机器人控制系统的核心部分，其主要功能是实现对左右伺服电机的运动控制以及与上位单片机控制系统之间进行通讯，以完成对机器人作业的控制。整个下位机控制硬件主要由两个伺服电机驱动器和下位单片机控制电路板构成。下位单片机控制电路板主要输出模拟量电压信号来控制左右两个伺服驱动器，进而控制左右两个伺服电机的运转，从而达到控制除锈爬壁机器人行走与转向的目的，同时它又担负着和上位机控制器之间的通讯任务，将上位机传送过来的控制指令处理后，再将相应的电压信号传递给伺服驱动器，从而实现遥控操作的功能。整个下位机电路板由AT89C51单片机、8155FO口扩展电路、D/A转换与运算放大单元、数字量输入输出接口电路、电源转换电路以及与上位机进行通讯的RS一485标准接口电路构成。厦礴恳蹒骈時盡继價骚。3.1.1交流伺服电机驱动器根据前面对伺服电机的选型可知，本课题选用的是调速范围宽、响应快、抗干扰性强的安川SGAMH一04AAA21型交流伺服电机，与之相匹配的伺服驱动器型号为SGDM一04AD。该伺服驱动器有三种控制模式:速度控制模式、转矩控制模式和位置控制模式。本系统采用速度控制模式，可通过伺服驱动器的用户参数Pn300将速度指令电压设定为士10V，其电机转速与指令电压成线性关系，速度指令电压与电机转速对应关系如表1所...