[01257969]基于图像技术的工业机器人高速伺服控制系统开发与应用

课题属工业机器人技术领域校企合作项目，开发出拥有自主知识产权的基于图像技术的工业机器人高速伺服控制系统，具备开发价格便宜、结构紧凑、精度高、运行可靠性高，性能达到国内同类产品的先进水平，部分成果已在企业成功推广应用。

1. 关键技术：围绕制约国产机器人技术的视觉定位及伺服驱动的瓶颈问题，通过采用并行工作方式的FPGA实现机器人高速图像并行采集和实时处理，将多路图像并行采集、处理集成在一片FPGA上实现，提高了系统的集成度，降低了成本，实现了工业机器人视觉高速、高精度检测。

设计了一套基于ARM Cortex A8+FPGA的工业机器人高速运动控制系统，利用ARM Cortex A8实现用户信息交互，并在FPGA 中实现多轴矢量并行控制与优化。采用TMS320F28335 DSP设计了一套高速伺服驱动系统，提高了在变负载、变速度条件下机器人关节的高精确定位及轨迹控制，提高了传动机械效率。

创新点：

（1）开发出工业机器人高速视觉图像并行采集、处理系统;

（2）开发出基于Cortex A8+FPGA的工业机器人运动控制，在此平台上实现了一种基于多余点剔除策略和基于神经网络的路径规划方法，提高了多关节机器人的运动效率;

（3）提出了一种基于扰动的反演滑模自适应的运动控制方法，提高了机器人的控制精度;

（4）在机器人关节伺服驱动控制中，研究系统延时对电流带宽影响，设计电流采样以及PWM占空比更新方式，实现电流环带宽不低于1500Hz;根据控制器增益与转动惯量对速度环带宽影响，改善速度环响应，使速度带宽不低于800Hz。

技术指标：

（1）完成了双通道高速图像并行采集、处理的视觉定位系统一套样机，完成多关节机器人运动控制器样机两套样机，完成了高速伺服驱动器一套样机;

（2）形成机器人视觉高速定位、运动控制器成果推广两项;

（3）该项目的应用使移动机械臂视觉采集、处理、伺服定位速度达到每秒25帧，图像采集、处理速度增加10-12%，伺服驱动速度提高8-10%。