外文翻譯--獨(dú)立車輪裝配機(jī)器人 中文版.doc

摘要-流動實(shí)驗(yàn)室是分布在美國猶他州州立大學(xué)的控制系統(tǒng)課程機(jī)電一體化ECE5320和ECE7750的學(xué)生制造的。串行服務(wù)器連接到一個獨(dú)立的3軸機(jī)器人車輪總成嵌入式控制器。這輪之間的任何上網(wǎng)功能的計(jì)算機(jī)上啟用的溝通。網(wǎng)真控制體系和原型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（NCS）的開發(fā)和測試。這個系統(tǒng)是適當(dāng)?shù)男薷?，以適應(yīng)課程實(shí)驗(yàn)室的需求，從而使學(xué)生設(shè)計(jì)，調(diào)試和測試在其選定的時間和地點(diǎn)的實(shí)時實(shí)驗(yàn)室的項(xiàng)目。這方面的一個遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室全功能演示可以在這里找到：/people/smartwheel/CompleteInfoPage.htm導(dǎo)言在為遠(yuǎn)程教學(xué)和遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖褂玫目缭绞竭h(yuǎn)程呈現(xiàn)系統(tǒng)，是通過互聯(lián)網(wǎng)的興起導(dǎo)致，提升了移動通信技術(shù)和高速計(jì)算機(jī)的可用性。這些事態(tài)發(fā)展讓其他領(lǐng)域大大受益，如國家儀器公司的LabVIEW的1和Quanser的Wincon的控制系統(tǒng)領(lǐng)域的教育和專有平臺已在教學(xué)實(shí)驗(yàn)室使用。位于猶他州州立大學(xué)計(jì)算機(jī)系電氣工程提供了一個分布式控制系統(tǒng)2研究生水平的課程設(shè)計(jì)，執(zhí)行和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，和分布參數(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題，這當(dāng)然涉及。該部門還提供了機(jī)電一體化3，當(dāng)然其中涉及的原則，接口和信號的運(yùn)動傳感器和執(zhí)行器，建模，分析，離散時間系統(tǒng)辨識空調(diào)，數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法。本文介紹了一種低成本解決方案，遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室在美國猶他州州立大學(xué)的機(jī)電一體化和分布式控制系統(tǒng)的課程發(fā)展。本文分為八個部分。第-II的滿足了從教學(xué)的角度遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室的需要。第三型給出了關(guān)于“智能輪”制度，是要在控制植物實(shí)驗(yàn)課的背景資料。第至四提供了目標(biāo)和課程實(shí)驗(yàn)室的整體結(jié)構(gòu)。第-V的描述了系統(tǒng)的硬件和軟件架構(gòu)。第第六提供如何在課程的學(xué)生可以執(zhí)行實(shí)驗(yàn)室“在這去”的詳情。最后，第至第七和第至第八總結(jié)的結(jié)果，并概述了未來項(xiàng)目的目標(biāo)。二。教學(xué)動機(jī)至關(guān)重要的是，工程學(xué)科，特別是在控制系統(tǒng)方面，包括一動手實(shí)驗(yàn)室組件擴(kuò)展課堂經(jīng)驗(yàn)。但是，安裝，操作和維修設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室成為資源密集型，耗時和昂貴。虛擬實(shí)驗(yàn)室提供成本效益的替代方案，但他們往往不能模型的實(shí)際效果，并不能代替的經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際系統(tǒng)。遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室提供比傳統(tǒng)和虛擬實(shí)驗(yàn)室具有明顯的優(yōu)勢。除了降低成本，更有效的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，減少了維護(hù)，靈活和自學(xué)使用，有能力，使學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)，他們將同一種通常獲得與使用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)置多功能，實(shí)時世界設(shè)備。應(yīng)用程序調(diào)用一個遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)“到有次優(yōu)”（SBBT）是美國俄勒岡州立大學(xué)4開發(fā)。這種解決方案集成，如數(shù)據(jù)收集設(shè)施，實(shí)時視頻和音頻流，安全和穩(wěn)定的措施，調(diào)控的幾個特點(diǎn)訪問和協(xié)作支持所有這些使遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生愉快和身臨其境的體驗(yàn)。三。植物背景資料圖。1。移動臺的智能車輪大會。位于猶他州州立大學(xué)的研究中心自組織與智能系統(tǒng)（CSOIS）設(shè)計(jì)并開發(fā)了幾個原型概念為基礎(chǔ)的一個重點(diǎn)扶持機(jī)器人車輛被稱為“智能車輪?！边@是一個獨(dú)立的具有3個獨(dú)立的軸輪模塊機(jī)器人即轉(zhuǎn)向軸，驅(qū)動器軸，Z軸。當(dāng)多個智能車輪連接到機(jī)箱，由此產(chǎn)生的車輛被稱為一個全方位的汽車5。CSOIS有一個獨(dú)立的智能輪組件（如圖所示。1）轉(zhuǎn)向和驅(qū)動馬達(dá)，Z軸直線驅(qū)動器配備的運(yùn)動，驅(qū)動電機(jī)和驅(qū)動器，驅(qū)動器和轉(zhuǎn)向反饋，微控制器編碼器電路，和配電裝置。聰明的車輪總成進(jìn)行了改進(jìn)，并在上述兩個課程使用增加。預(yù)期的成果是使學(xué)生能夠設(shè)計(jì)和測試的車輪轉(zhuǎn)向和驅(qū)動軸自己的控制器。大會還兼作示范制度6展示能力的智能車輪在原地向游客和參觀者，到CSOIS網(wǎng)站。四。系統(tǒng)概述A：實(shí)驗(yàn)室簡介由于這兩種課程包括前面提到的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究（不同層次），有必要建立一個實(shí)驗(yàn)室的組成部分，以增加課堂上的理論。一個網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是一種反饋控制系統(tǒng)中，控制回路通過通信網(wǎng)絡(luò)isclosed7。至關(guān)重要的是，遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)為這個實(shí)驗(yàn)室使用。在這種情況下，植物和反饋傳感器是該大學(xué)內(nèi)的研究中心，位于該控制器位于遠(yuǎn)程學(xué)生的計(jì)算機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)之間的設(shè)備/傳感器和控制器IP網(wǎng)絡(luò)。然而，對于這樣一個專門的實(shí)驗(yàn)室專用設(shè)備是非常昂貴的規(guī)劃和安裝非常耗時。一個低成本解決方案，其中一個系列服務(wù)器是用來制造智能四輪大會teleoperable，構(gòu)思和實(shí)施。B：分布式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室在這個過程中，學(xué)生須設(shè)計(jì)并測試一個車輪的智能網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向軸。串行端口的智能輪的嵌入式控制器（RS232）的是連接到一個以太網(wǎng)集線器通過串口服務(wù)器，以太網(wǎng)之間的轉(zhuǎn)換和RS232格式的郵件。車輪上的微控制器編程，以被調(diào)查的位置編碼和傳輸，通過它的串行端口這些值。它也接受通過串口速度值，并將其轉(zhuǎn)換成脈沖寬度調(diào)制它（PWM）信號來驅(qū)動電機(jī)。具有上網(wǎng)功能的電腦在任何遠(yuǎn)程位置的學(xué)生將安裝一個虛擬COM驅(qū)動程序，是為了交流與智能輪的串行服務(wù)器。他可以在計(jì)算機(jī)上，傳輸速度值將會向智能控制器輪他的計(jì)劃，計(jì)算編碼器接收從智能輪讀數(shù)?；ヂ?lián)網(wǎng)引入了隨機(jī)的時間延遲和干擾。這些網(wǎng)絡(luò)引起的影響也須考慮而設(shè)計(jì)的，通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，如網(wǎng)絡(luò)預(yù)測和延遲補(bǔ)償使用控制器。該控制系統(tǒng)的性能進(jìn)行檢查，通過分析和繪圖在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上的編碼數(shù)據(jù)。任何基于Windows的環(huán)境可能被用于發(fā)展。圖。2顯示了用戶對網(wǎng)絡(luò)控制原型在VisualBasic開發(fā)的智能四輪轉(zhuǎn)向軸實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)接口。設(shè)定點(diǎn)（轉(zhuǎn)向角度）和控制器收益（PID控制器）是用戶可選擇的，用戶可以通過觀察角位置的情節(jié)，在現(xiàn)實(shí)上的圖形顯示的時間出現(xiàn)的系統(tǒng)性能。網(wǎng)際網(wǎng)路攝像頭實(shí)時視頻和音頻流使學(xué)生意見，并聽取了實(shí)時控制面板上的時間之輪的議案。C：機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)方案由于這是一個在本科層次的課程，學(xué)生可以設(shè)計(jì)和測試，但不考慮網(wǎng)絡(luò)誘導(dǎo)影響到他們的設(shè)計(jì)簡單PID對他們上網(wǎng)的電腦和驅(qū)動軸轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)控制器。這是建議延長大會的智能車輪為在2006年機(jī)電一體化中的運(yùn)用。圖。2。屏幕截圖的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)原型應(yīng)用。D：演示系統(tǒng)車輪上的智能微控制器也有它的控制算法為指導(dǎo)，推動和Z軸自己的一套。在這種情況下，微控制器接受規(guī)定從游戲桿對或?yàn)槿齻€軸的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的每個點(diǎn)和控制輪根據(jù)其板上的控制程序。此功能使摩天輪的能力，令參觀者展示就地和對CSOIS網(wǎng)站訪客時，車輪不被該課程的實(shí)驗(yàn)室。圖。3顯示了用戶對于智能輪的臨場感控制系統(tǒng)的接口。適合握手，控制之間的協(xié)調(diào)和仲裁協(xié)議的操縱桿，遠(yuǎn)程呈現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)控制模式，并確?？深A(yù)測的行為，當(dāng)多個用戶試圖訪問系統(tǒng)。五，系統(tǒng)描述A：建筑該獨(dú)立智能輪演示系統(tǒng)架構(gòu)6，如圖所示。4。督導(dǎo)電機(jī)，驅(qū)動電機(jī)，線性致動器控制轉(zhuǎn)向軸，驅(qū)動軸和z軸的智能輪分別。該指導(dǎo)和驅(qū)動馬達(dá)控制PWM和方向信號從各自的馬達(dá)驅(qū)動。督導(dǎo)電機(jī)耦合到絕對編碼器，可以測量絕對角位置的車輪。電機(jī)驅(qū)動器連接到一個正交編碼器測量的是輪的相對運(yùn)動。線性致動器將整個轉(zhuǎn)向柱向上或向下沿直線下滑。線性電位器提供了有關(guān)的z轉(zhuǎn)向柱位置反饋。z軸控制盒的線性驅(qū)動器上的命令，從數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器（DAC）的電壓值基礎(chǔ)，從線性電位器反饋。圖。3。屏幕截圖的臨場感控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。圖。4。智能車輪系統(tǒng)概述。車輪節(jié)點(diǎn)數(shù)字接口板的Tattletale模型8（TT8）組成，一按發(fā)病計(jì)算機(jī)公司8摩托羅拉的MC68332的微處理器為基礎(chǔ)的微控制器。它還提供了串行通信，電機(jī)驅(qū)動器，DAC，絕對和正交編碼器，電源和調(diào)節(jié)，電平轉(zhuǎn)換，光隔離，硬件看門狗單元電路接口。該指導(dǎo)和驅(qū)動馬達(dá)驅(qū)動一50A8DD每個PWM伺服放大器系列從高級運(yùn)動控制（或電機(jī)驅(qū)動器）。該調(diào)制器（PWM）脈沖寬度占空比決定了信號的方向和邏輯電平信號電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度決定的方向。提供了兩個操縱桿，以便使游客來控制的3輪的原位軸。在此期間，該系統(tǒng)被認(rèn)為是在操縱桿模式。其中一人（搖桿-1）是一個3軸操縱桿，其中的X軸是用來設(shè)置驅(qū)動器速度和捻軸用于設(shè)置車輛行駛速度。另一個單軸操縱桿（搖桿-2）用于設(shè)定Z-軸的位置。與通過諸如串口服務(wù)器，用來轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)格式，反之亦然的RS232格式的郵件稱的智能滾輪設(shè)備遠(yuǎn)程操作進(jìn)行通信。的DE-311系列服務(wù)器艾技術(shù)在系統(tǒng)中使用選定其成本低，帳戶9易于安裝的軟件驅(qū)動程序，和吞吐量（50bps至230.4Kbps的）。阿DLinkDCS5300互聯(lián)網(wǎng)智能相機(jī)近四輪直接傳送流（在640*480分辨率可達(dá)每秒30幀）視頻大會和車輪運(yùn)動的智能遠(yuǎn)程操作員的音頻位于10。它允許多達(dá)20個用戶，查看實(shí)驗(yàn)室活動，而其中只有一個是與植物相互作用。遠(yuǎn)程操作員可以溝通，無論是在網(wǎng)真系統(tǒng)模式，在此期間，對車輪的機(jī)載控制算法控制的3對設(shè)置從遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)接收點(diǎn)的基礎(chǔ)上車輪的軸；或在網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室模式，在此期間，在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制算法命令輪的軸線上采樣編碼反饋，從車輪上的微控制器收到的資料為基礎(chǔ)。B：機(jī)械硬件描述一種智能四輪大會橫截面視圖（無Z軸驅(qū)動器的功能），如圖所示。5。懸架的轉(zhuǎn)向支持整個車輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和電子系統(tǒng)。督導(dǎo)主軸直接連接到轉(zhuǎn)向電機(jī)。的枷鎖拴在轉(zhuǎn)向主軸驅(qū)動裝置。的枷鎖還設(shè)有電力和通訊電纜，下到車輪。定制滑環(huán)允許關(guān)于無限轉(zhuǎn)動方向盤軸輪。大會的整個驅(qū)動器包括驅(qū)動器主軸，電機(jī)，故障安全制動和編碼器是封閉的內(nèi)輪殼。驅(qū)動電機(jī)是科爾摩根模型QT的6407無框電機(jī)和力矩電機(jī)是一種MicroMo轉(zhuǎn)向系列永磁直流電動機(jī)GNM5440。保本-560電腦光學(xué)制品正交編碼器是用來測量車輪的相對位置。絕對編碼器用于測量絕對的身體固定轉(zhuǎn)向電機(jī)角度位置的坐標(biāo)是從電子系統(tǒng)模型40h后順序。Z軸驅(qū)動功能