基于DSP56800的拟人机器人TH-1手部智能控制节点设计方案.pdf

第四届 Motorola 杯嵌入式处理器(MCU/DSP)
设计大赛——B 组论文



基于 DSP56805 的拟人机器人臂部
智能控制系统设计与实现


参赛者姓名:徐磊参赛编号: B10060 (B 组比赛)
单位:清华大学机械工程系职务:在读硕士研究生
EMAIL: ******@. daming@

2002 年 10 月 4 日
第四届 Motorola 杯嵌入式处理器(MCU/DSP)设计应用大奖赛 B 组论文徐磊(B10060)
摘要
拟人机器人是机构学、运动学、控制理论等学科发展水平的综合体现,是当
前国内外研究的热点问题之一。论文在已有的 TH-1 拟人机器人手臂的机械结构
和机电设计的基础上,基于 Motorola DSP56805 及 PC 机设计并实现了拟人机器
人臂部多关节控制系统。
论文以 DSP56805 为核心设计并实现了拟人机器人 TH-1 臂部关节控制节点的
硬件电路,并在此基础上利用 Codewarrior + Embedded SDK 编制了臂部关节的
DSP 控制程序,控制程序中采用了经典的 PID 控制算法,论文中提出了一种利用
Matlab 模拟仿真来初步确定 PID 控制参数(Kp、Ki、Kd)的方法。
在关节控制节点硬件及软件设计的基础上,论文给出了多节点通过 CAN 总线
进行协调控制的设计与实现,并在 PC 机上利用 VC 实现了多节点主控软件。
最后进行了系统联合调试,结果表明:系统的软、硬件设计合理可行,为后
续的研究工作奠定了基础。

关键词:控制节点、CAN 总线、PID 控制算法、PID 控制参数、DSP56805、Matlab、
VC 、CodeWarrior、Embedded SDK


















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第四届 Motorola 杯嵌入式处理器(MCU/DSP)设计应用大奖赛 B 组论文徐磊(B10060)
目录
第一章绪论…………………………………………………..………………….. 4
…………………………………………..………….. 4
TH-1 臂部机械结构……….…………………………… 5
TH-1 臂部电机及电机驱动电路……………………….. 5
…………………………………………..………………….. 7
第二章拟人机器人 TH-1 臂部关节节点硬件设计…………..…..….…………. 8
……………..………………………………... 8
….…………………..……………………….. 9
…………………………..……………………….. 12
电源电路设计…………………………………………..…. 12
滤波电路、时钟电路、复位电路设计…………………... 14
DSP 接口电路设计……………………………………..…. 14
电机控制接口电路设计………………………………..…. 16
CAN 总线接口电路设计……………………………..…… 16
JTAG 下载电路设计……………………..…………..……………….. 17
…………………………………………..………………….. 19
第三章拟人机器人 TH-1 臂部关节节点软件设计…………..…..….…………. 20
……………..………………………………... 20
…………………..………………………………... 20
初始化模块……………………………………..……..…… 22
主循环模块……………………………..………………….. 22
控制曲线规划模块…………………..…………………….. 24
PID模块……………………….………..………………….. 25
…………………..………………………………... 27
静态配置…...….………..………………………………….. 27
IO 端口操作…...….………..……