基于ARM 的漿果采摘機(jī)械手運(yùn)動控制研究

　　2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　機(jī)器人控制系統(tǒng)一般需要滿足以下幾個基本要求。

　?、?a class="contentlabel" href="http://www.2s4d.com/news/listbylabel/label/控制">控制系統(tǒng)的小型化、輕型化和模塊化；

　　②控制系統(tǒng)的實(shí)時性；

　　③系統(tǒng)的穩(wěn)定性和開放性。

　　為此將本控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成由主控制模塊、驅(qū)動模塊和反饋模塊三部分組成，如圖2 所示。

　　2.1 主控制模塊設(shè)計(jì)

　　為了能夠滿足機(jī)器人控制需求，同時兼顧機(jī)器人對控制器體積、重量、功耗等敏感特性的要求，主控制模塊采用Samsung 公司基于ARM920T 核（適用于實(shí)時環(huán)境） 的低功耗、16/32bit、高性能的RISC 微處理器S3C2410，其主頻為266MHz。操作系統(tǒng)則選用源碼公開、專為ARM 設(shè)計(jì)，可靠性高的實(shí)時、多任務(wù)內(nèi)核arm-Linux。

　　要使微處理器能夠正常工作，必須對其外圍進(jìn)行擴(kuò)展，圖3 所示為實(shí)現(xiàn)整個ARM 主控制模塊的硬件系統(tǒng)原理圖。

　　電源模塊負(fù)責(zé)為整個模塊提供穩(wěn)定、干凈的直流電源。JTAG 調(diào)試單元用來實(shí)現(xiàn)程序的在線調(diào)試。串行通信模塊則通過RS232 通訊標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)主控制模塊與上位機(jī)的通訊。為使系統(tǒng)能夠運(yùn)行較大的程序（如LINUX內(nèi)核和文件系統(tǒng)），在微處理器外圍擴(kuò)展了32M 字節(jié)的SDRAM 內(nèi)存芯片。擴(kuò)展了16M 字節(jié)的FLASH 芯片作為程序和數(shù)據(jù)的存儲設(shè)備，以保證掉電時程序和數(shù)據(jù)不會丟失。

　　2.2 驅(qū)動模塊設(shè)計(jì)

　　本機(jī)器人系統(tǒng)采用直流電機(jī)控制，電機(jī)驅(qū)動芯片選用ST 公司的L298。L298 是ST 公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動芯片。該芯片的主要特點(diǎn)是工作電壓高，輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；內(nèi)含兩個H 橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可用來驅(qū)動直流電動機(jī)、步進(jìn)電動機(jī)、繼電器和線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)TTL 邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作；有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。