开放式PC+DSP机器人控制系统设计与应用

"基于PC+DSP模式的开放式机器人控制系统及其应用研究" 这篇博士学位论文主要探讨了基于PC+DSP（个人计算机+数字信号处理器）模式的开放式机器人控制系统的设计与实现，以及其在农业机械化工程中的应用潜力。作者武传宇在导师赵匀和胡旭东的指导下，针对农业机器人领域的挑战和问题进行了深入研究。 首先，论文指出，农业机器人的普及受到成本过高和智能水平不足的限制。为解决这些问题，研究提出了开放式结构的农业机器人控制系统。开放式的控制系统旨在降低成本，提高系统的可扩展性和适应性，以满足农业生产的智能化需求。 论文的核心内容包括以下几个方面： 1. 对开放式控制器的概念、特性以及相关的OSACA、OMAC和OSEC规范进行了深入分析，明确了实现开放式机器人控制器所需的硬件和软件条件。同时，论文列举了当前开放式机器人控制器的实现模式，并重点讨论了PMAC（Programmable Machine Control）在运动控制中的优势，提出采用PMAC与IPC（Industrial Personal Computer，工业个人计算机）结合的方式构建基于PC+DSP的开放式控制器。 2. 论文详细探讨了开源操作系统Linux，分析了Linux内核的分时操作机制以及实时扩展的可能性。特别地，对实时Linux（RT-Linux）进行了全面分析，阐述了其实现实时扩展的基本原理和方法。 3. 在RT-Linux环境下，开发了PMAC驱动程序，实现了RT-Linux与PMAC控制卡之间的通信。此外，还编写了集成控制操作软件，使得用户能够与机器人进行交互操作，实现了PC+DSP开放式控制器的功能。 4. 最后，论文展示了如何利用开放式控制器对PUMA 560机器人进行控制。设计了一种控制策略，即使用PC+DSP控制器替换原有的控制器，但保留原系统的功率驱动部分，以保持或提升系统性能。为了方便研究和比较，新系统保留了原系统的控制部分，并引入了切换开关，使得新老系统可以独立运行。 通过这项研究，作者不仅为农业机器人的成本降低和智能化提供了新的解决方案，也为未来机器人控制系统的设计和优化提供了理论依据和实践经验。