基于USB技术的教学机器人控制器通信的研究-机械电子工程专业论文.docxVIP

基于 USB 技术的教学机器人控制器通信的研究 摘 要 EDUROBOT-680-II 机器人是上海交通大学机器人研究所研制的 5 自由度教学机器人 设计一套高效的主机与运动控制器之间的通信 机制是开发教学机器人控制系统的一个重要工作 USBUniversal Serial Bus 通用串行总线作为一种最近兴起的计算机串行总线 具有速度快 使用容易 容易扩展 可靠性高等优点 克服了教学 机器人主机与运动控制器间采用并行口通信时速度慢 扩展性差等 缺陷 故作者提出了用 USB 实现教学机器人主机与运动控制器之间 双向通信的方案 为把 USB 技术应用到实时通信和工业控制中做了 一些研究工作 本文首先介绍了国内外工业机器人和教学机器人的发展状况 接 着介绍了 EDUROBOT-680-II 教学机器人控制系统结构 然后对 USB 技术进行了系统的介绍 包括 USB 的系统组成和结构 USB 总线上 的数据流格式 USB 的传输类型 USB 控制请求 USB 设备描述符 USB 设备列举 USB 设备驱动程序等 接着重点阐述了 USB 技术在教 学机器人控制器通信中的应用 包括用 USB 实现计算机双机通信的 方法 制定了一套适用于 USB 的教学机器人控制器通信协议 用动 态链接库实现了教学机器人通信函数的模块化等 同时用程序演示 了使用 USB 接口时教学机器人主机与运动控制器间的通信过程 最 后介绍了教学机器人上层控制软件的结构设计 提出了底层控制系 统的一些改进设想 本课题的研究结果证明了 USB 不但能作为计算机与一般外设的接 口 也可用于实时通讯和控制上 本文提出的用 USB 技术实现教学 机器人主机与运动控制器间的双向通信 为机器人上下位机通信提 供了一种新颖 方便和可靠的解决方案 扩展了 USB 的应用领域 本文的研究工作为教学机器人性能的进一步提高打下了基础 关键词 USB 教学机器人 机器人控制器 通信协议 RESEARCH ON CONTROLLER’S COMMUNICATION IN TEACHING ROBOT BASED ON USB ABSTRACT EDUROBOT-680-II robot is a 5DOFs teaching robot developed by Research Institute of Robot SJTU. Supplying an efficient communication principle is a key task for developing the teaching robot’ s control system. Being a new serial bus, USB is speedy, user- friendly, extensible, and reliable, which avoids the disadvantage of parallel communication adopted by the teaching robot which is slow and inextensible, so this paper puts forward the project of realizing the 2-way communication between the teaching robot’ s host and controller through USB bus. For this purpose, the author has done some basic research to apply USB to real-time communication and industrial control. In this paper, the author firstly summaries the industrial and teaching robot’ s development in domestic and aboard; Secondly the author introduces some basic knowledge of the teaching robot’ s control system structure; Then the USB is systemically explained, including the USB’ s system structure, the format of data stream in the USB bus, the types of USB transfer, USB control requests, USB device’ s descriptors,