基于DSP的DLRHIT型灵巧手控制卡的研究

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1、摘要摘要机器人多指灵巧手是一种仿人手的装置，它具有力觉、触觉、视觉和温度感知能力，可以代替人在危险、恶劣的环境下完成普通装置所不能完成的复杂操作任务。本文研究的DLR/HIT型灵巧手控制卡对机器人多指灵巧手的整体性能有着重要的意义。本文结合国家“863”计划课题“具有多种感知功能的仿人机器人灵巧手及其远程遥控作业的研究”，根据机器人灵巧手对控制平台提出的具体要求，设计了基于DSP的DLR/HIT型灵巧手控制卡及其系统软件，并且进行了模块测试。在硬件方面，该卡采用高性能浮点DSP-TMS320C6711作为控制卡的处理器，实现DL

2、R/HIT型灵巧手的控制算法;采用PCI桥控制器CY7C09449作为主机PCI桥的接口芯片，实现与PC机的数据交换;采用FPGA+LVDS作为通信控制器，实现与DLR/HIT型灵巧手的高速串行通信，从而构成了高性能的DLR/HIT型灵巧手控制平台硬件系统。在软件方面，使用WinDriver开发了基于PCI接口的设备驱动程序，使用VisualC++开发了基于WINDOWS2000的用户应用程序，使用CCS开发了基于DSP的灵巧手控制API函数库，从而构成了全面的DLR/HIT型灵巧手控制平台软件系统。最后，对整个硬件软件系统进行

3、了所有模块的测试，并且实现了基于非接触式霍尔位置传感器的手指关节位置P工D控制算法，验证了控制卡的功育旨。关键词数字信号处理器;现场可编辑门阵列;PCI总线;灵巧手哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractMulti-fingeredrobotdextroushandisahumanlikedevice,whichhasmanySensingcapabilities,suchastactile,vision,andtemperaturesensing.Itcanhelppeopletodocomplicatedtasks,w

4、hichisverydifficultforanormal1DOFgripper,underhazardousenvironment.ThisthesiswilldevelopaDLR/HITdextroushandcontrolcard.Thisisaveryimportantpartofthesystem.Accordingtotherequirementofthenational`863'project`StudyontheMultisensoryHumanoidDextrousRobotHandanditsTeloper

5、ation",acontrolcardhasbeendesignedafterinvestigatingDLR/HITdextroushandElectronicsandcommunication.Itshardwareiscomposedofthese:Digitalsignalprocessorhasstrongoperationcapability,whichiswideusedforhumanoiddextrousrobothandcontrol.WemakeuseofTMS320C6711todesignthedext

6、rousrobothandcontrolsystem.DataprocessedwithTMS320C6711istransmitedtocomputer.TheinterfacebetweenTMS320C6711andcomputerareusedPCIbus.WeuseFPGAandLVDSchipsforhighspeedserialcommunication.Themaximumrateofdatatransmitlinerateis50Mb/S.Sothespeedishighenoughforrealtimedat

7、atransmit.WeprogramVirtualDeviceDriverandapplicationprogramwithVC++6.0andWinDriver.WeprogramhandcontrolAPIlibrarywithCCS.Thesoftwarecanconvenieniencedisplayresultprocesseddiferentarithmetic.Inthelastpartofthisthesis,IfocusonsomeimplementationproblemsoftheTestingSyste

8、m.Thejointpositioncontrolinfreespacehasbeenexperimented,andtheresultsverifiedthevalidityofthecardfunction.KeywordsFPGA,PCIBus,DSP，d