六轴自动焊锡机器人运动控制器的需求分析

    设计一种以 DSP+FPGA 为架构的异构多核六轴自动焊锡机器人的运动控制器，实现六轴联动。自动焊锡机是以直角坐标机器人的架构为基础，代替人工焊锡的一种装置。运动控制器的硬件设计，包括 DSP与FPGA 等芯片的硬件连接、输入输出接口电路以及与上位通信接口的设计。软件设计，通过C语言编写插补实例程序并测试输出波形。系统测试，通过编码器反馈的位移数据，分析运动控制器六轴控制的能力。运动控制器性能稳定，开放性好，具有一定的市场价值和前景，成功用于六轴自动焊锡机器人的控制。

     运动控制是对机械运动机构的位置、速度或者电机轴数的控制和管理，使其按照预定的轨迹或者其他已知的运行轨迹和规定的运动参数进行准确的、平稳的、快速的运动。一个运动控制系统主要由上位机、运动控制器、驱动器、电机以及相应的机械运动机构等几个部分组成。运动控制器是整个运动控制系统的核心部件，因此设计廉价、稳定的运动控制器至关重要。
    运动控制器的硬件架构目前主要有以下三类，一种是以微处理器为核心，如单片机、ARM7 等，此类运动控制器电路简单，开发周期短，计算能力弱等特点；一种是微处理器加专用运动控制芯片模式，如“DSP+专用芯片”构成的运动控制器（如 MCX314AS），此类运动控制器能充分利用专用芯片的资源，缩短开发周期。另外一种是 DSP+CPLD/FPGA，如美国 Delta Tau Data System 公司推出的 PMAC 系列，此类运动控制器计算能力强，开放性好，通用性强，开发周期适中，同时具有很好的稳定性。
    焊锡机器人是代替人工焊接一种装置，它是以直角坐标机器人发展起来的。市场上大多数的焊锡机器人为四轴的，即以 X、Y、Z 三个轴为基础，在某一轴上加一个旋转轴。这种机器人的局限性比较大，可以在一个几何平面内自由移动，不能全局运动。而六轴自动焊锡机器人的比四轴机器人多了两个关节，有了更多的“行动自由度”，这便让它具有类似人类手臂和手腕的能力，运动起来更加流畅。
    六轴自动焊锡机器人的控制核心为运动控制器，它决定了控制轴数的能力。典型的直角坐标机器人只能控制三个轴，即 X 轴、Y轴、C 轴，只能简单的实现一些简单的直线运动。随着运动控制技术的发展，自动人焊锡机器人能实现的运动轨迹由简单的直线运动到复杂的曲面运动。六轴自动焊锡机器人由X轴、Y轴、Z轴，两个旋转轴 U 轴、V轴，平台运动轴 W 轴，六个轴联合控制。轴数的增多，对运动控制器的要求也就增大。因此提出了一种 DSP（TMS320F28335）和FPGA（XC3S500E）作为控制核心，实现控制六轴的运动控制器方案。

    网站：www.szsuhan.diytrade.com
    博客：http://suhan.bmlink.com