空間直線插補(bǔ)三軸聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

周佳明，張 宏

（江蘇理工學(xué)院電氣信息工程學(xué)院，江蘇常州 213001）

計(jì)算機(jī)數(shù)字化控制（CNC）系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)，通過數(shù)字信號(hào)控制執(zhí)行器的開關(guān)量和機(jī)械量，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制運(yùn)動(dòng)單元的速度、加速度、位置等物理量. 肖蘇華[1]采用領(lǐng)域?yàn)檩d體、模型為中心的方法開發(fā)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，針對數(shù)控領(lǐng)域進(jìn)行特性分析，提出了一種面向CNC 系統(tǒng)領(lǐng)域的CNCVFC 元建模方法.近年來，隨著SOC 技術(shù)的普及，核心控制器向小型化的方向發(fā)展，低廉的嵌入式芯片出現(xiàn)井噴現(xiàn)象，嵌入式數(shù)控系統(tǒng)[2]得到快速發(fā)展，越來越多的學(xué)者對嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性開展研究. 張敏[3]分析了嵌入式控制器的重要電路工作原理，設(shè)計(jì)了以STM32 為核心控制器的電路原理圖以及PCB 圖，制作出樣機(jī)設(shè)備，并做了相關(guān)的可靠性試驗(yàn)，通過對數(shù)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析，確定了一種體積小、功能強(qiáng)大、成本低廉的插補(bǔ)系統(tǒng)的研發(fā)方向. 目前，典型開放的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)有Grbl、Marlin、Sprinter，開發(fā)人員只須做好相關(guān)的硬件配置，便可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速移植，并大大降低研發(fā)和生產(chǎn)成本.

另一方面，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和工業(yè)自動(dòng)化的快速發(fā)展，三軸機(jī)械手[4]在數(shù)控機(jī)床[5]、3D 打印[6]、醫(yī)療器械等高精度領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用. 由于機(jī)床的加工精度、加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率在很大程度上取決于數(shù)控驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能和精度，因而要求數(shù)控機(jī)床的核心控制系統(tǒng)具有穩(wěn)定的多軸聯(lián)動(dòng)控制性能[7]，能根據(jù)指令信號(hào)精確地控制各軸步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度，并能按照任務(wù)坐標(biāo)軌跡在三維空間中精確作業(yè). 這些工業(yè)生產(chǎn)的需求，對數(shù)字控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性提出了更高的要求.

基于上述背景，以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的三軸聯(lián)動(dòng)控制和任務(wù)軌跡跟蹤為目標(biāo)，本文設(shè)計(jì)了一種以STM32 單片機(jī)為核心控制器的三軸聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，采用步進(jìn)電機(jī)和三軸運(yùn)動(dòng)平臺(tái)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，能夠根據(jù)任務(wù)坐標(biāo)連續(xù)進(jìn)行空間直線插補(bǔ)，控制末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡.

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與方案設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由STM32F103ZET6 核心控制器、串口通信模塊、光電隔離模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、按鍵控制、LED 指示模塊、三軸機(jī)械手等組成，能夠在空間坐標(biāo)內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確定位，完成任務(wù)路徑跟蹤及相關(guān)作業(yè). 機(jī)械手為通用模塊，通過更換機(jī)械手的末端執(zhí)行器和上位機(jī)指令可以改變其用途和功能，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分揀、3D打印、跟蹤焊接[8]等功能.

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

STM32F103ZET6 核心控制器輸出PWM 脈沖信號(hào)控制步進(jìn)電機(jī)，同時(shí)將任務(wù)路徑與當(dāng)前位置進(jìn)行比較，經(jīng)空間直線插補(bǔ)算法，輸出進(jìn)給信號(hào)控制三軸機(jī)械手末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡. 為了便于人工控制，除上位機(jī)串口外，通過機(jī)械按鍵可控制步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)和停止，LED 指示燈指示電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài).系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示.

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)框圖

1.3 程序流程設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的程序流程如圖2 所示，進(jìn)入主程序后，先對系統(tǒng)時(shí)鐘、步進(jìn)電機(jī)、串口、及相關(guān)外設(shè)進(jìn)行初始化，然后進(jìn)入主循環(huán)程序. 在循環(huán)程序中，重復(fù)進(jìn)行按鍵掃描，當(dāng)檢測到按鍵1 被按下時(shí)，使能步進(jìn)電機(jī)和PWM 脈沖輸出，并點(diǎn)亮電機(jī)狀態(tài)指示燈，開啟定時(shí)器插補(bǔ)中斷，在插補(bǔ)中斷中判斷當(dāng)前位置和預(yù)定路徑位置的偏差并給定相應(yīng)脈沖信號(hào)，進(jìn)行空間直線插補(bǔ)，直到執(zhí)行機(jī)構(gòu)走完任務(wù)路徑，失能步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)狀態(tài)指示燈熄滅；當(dāng)檢測到按鍵2 按下，再次使能步進(jìn)電機(jī)，使末端執(zhí)行器回到初始起點(diǎn)位置，為設(shè)備的下一次使用做準(zhǔn)備.

圖2 程序流程圖

2 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)

運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)硬件電路主要包括STM32 單片機(jī)控制模塊、光耦隔離模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、編碼器模塊、電源模塊、按鍵控制模塊和串口通信模塊.

2.1 STM32核心控制器

三軸聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)采用STM32F103ZET6 作為運(yùn)動(dòng)控制器，它是一高性能ARM Cotex-M3 內(nèi)核的32 位微控制器，主頻72 MHz，有144 個(gè)引腳、112 個(gè)IO、512 KB flash 和64 KB SRAM，擁有強(qiáng)大的數(shù)字處理功能，具有運(yùn)行速度快、功耗低的特點(diǎn). 其高級定時(shí)器和通用定時(shí)器可以輸出精準(zhǔn)高頻的PWM 信號(hào)，從而精確控制步進(jìn)電機(jī). 同時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的軌跡運(yùn)算以及和外圍設(shè)備交互、與上位機(jī)及存儲(chǔ)芯片通信[9-10].STM32F103ZET6最小系統(tǒng)如圖3所示.

圖3 STM32F103ZET6最小系統(tǒng)

2.2 光耦隔離模塊

光電耦合器（簡稱光耦）是一種半導(dǎo)體光電子器件，通過電→光→電的轉(zhuǎn)換傳輸電信號(hào)，一般用于隔離和保護(hù)電路. 由于具有體積小、壽命長、抗干擾能力強(qiáng)、輸出與輸入隔離、單向傳輸信號(hào)等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于數(shù)字電路中. 本文設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)采用光耦隔離電路對驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的脈沖信號(hào)輸出進(jìn)行隔離，達(dá)到保護(hù)和隔離控制電路的目的[11].光電耦合電路如圖4所示.

圖4 光電耦合電路

2.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

2.3.1 步進(jìn)電機(jī)

步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或直線位移的控制器件（如圖5），具有快速啟停的能力. 在額定工作條件下，電機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)角位移僅與脈沖信號(hào)的頻率和脈沖個(gè)數(shù)有關(guān). 接收到的脈沖數(shù)越多，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角就越大. 脈沖頻率越高，電機(jī)轉(zhuǎn)速越快，但不能超過最高頻率，否則轉(zhuǎn)矩將迅速降低，電動(dòng)機(jī)停止旋轉(zhuǎn)[12].

圖5 步進(jìn)電機(jī)構(gòu)造圖

混合式步進(jìn)電機(jī)兼具反應(yīng)式和永磁式的優(yōu)點(diǎn)，具有精度高、步距角小、輸出轉(zhuǎn)矩大、動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)，在高精度控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[13].本文選用了3個(gè)57閉環(huán)混合式步進(jìn)電機(jī)作為三軸機(jī)械手驅(qū)動(dòng)電機(jī).

2.3.2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

由于本系統(tǒng)要求的精度較高，步進(jìn)電機(jī)的步距角無法滿足系統(tǒng)的使用要求，因此需要使用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器對步進(jìn)電機(jī)的步距角進(jìn)行細(xì)分. 本系統(tǒng)使用的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)物圖及其型號(hào)參數(shù)如圖6 所示，它是一種將控制器輸出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)角位移的執(zhí)行器件，其輸出的角位移與輸入脈沖數(shù)成比例，轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比. 通過控制脈沖頻率，能夠控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速和定位.

圖6 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及參數(shù)

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與規(guī)劃

3.1 PWM脈沖與速度設(shè)計(jì)

為了能夠穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，需要使用核心控制器STM32 單片機(jī)輸出一定頻率的PWM 脈沖，以控制步進(jìn)電機(jī)的啟停、步進(jìn)方向及其旋轉(zhuǎn)速度[14-15].以本系統(tǒng)使用的三軸機(jī)械手為例，需要控制三個(gè)不同的步進(jìn)電機(jī). 如果要求三個(gè)步進(jìn)電機(jī)的速度相同，則只需使用同一個(gè)通用定時(shí)器或高級定時(shí)器的三個(gè)不同的輸出通道即可.

在本系統(tǒng)中，定時(shí)器選用高級定時(shí)器TIM8，PWM 模式選用模式2，已知STM32F103ZET6 的高級定時(shí)器TIM8 的時(shí)鐘頻率為72 MHz，設(shè)PWM 周期為T（μs），則每隔時(shí)間T產(chǎn)生一次插補(bǔ)中斷，那么可以建立等式：

其中：psc為預(yù)分頻系數(shù)，arr為計(jì)數(shù)器重裝載值.

由上式可知，PWM 的周期與預(yù)分頻系數(shù)psc和計(jì)數(shù)器重裝載值arr成正比，又因?yàn)轭l率是周期的倒數(shù)，則PWM 的頻率與預(yù)分頻系數(shù)psc和計(jì)數(shù)器重裝載值arr成反比，一般來說，可以通過改變計(jì)數(shù)器重裝載值arr來控制PWM 的脈沖頻率，改變頻率就可以改變步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度；但這個(gè)頻率必須小于步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)頻率，否則電機(jī)無法啟動(dòng).

3.2 任務(wù)軌跡規(guī)劃

在三軸機(jī)器人完成給定的任務(wù)之前，需要進(jìn)行軌跡規(guī)劃，軌跡規(guī)劃時(shí)一般將連續(xù)的路徑軌跡進(jìn)行離散化，用離散點(diǎn)“內(nèi)插”或“逼近”任務(wù)軌跡. 當(dāng)離散的數(shù)據(jù)點(diǎn)相對分散時(shí)，離散點(diǎn)之間的間隔較大，該間隔成為插補(bǔ)盲區(qū)，從而產(chǎn)生了實(shí)際軌跡和理論軌跡的誤差. 在提出的多項(xiàng)式中，對理想笛卡爾軌跡進(jìn)行了均勻采樣. 采樣點(diǎn)的數(shù)目被步進(jìn)電機(jī)步距角大小和細(xì)分驅(qū)動(dòng)器的精度限制，其精度越高，能夠設(shè)置的采樣點(diǎn)就越多[16-17]. 如圖7 所示，設(shè)在笛卡爾坐標(biāo)系中，空間中的任意一點(diǎn)為P(xe，ye，ze)，只要設(shè)定一條路徑曲線公式，便可通過采樣獲得多個(gè)離散的三維坐標(biāo)點(diǎn)，再由通訊接口將離散點(diǎn)發(fā)送給核心控制器完成相應(yīng)動(dòng)作.

圖7 空間示意圖

基于三維直角坐標(biāo)空間的軌跡規(guī)劃比較直觀，通常能直觀地看到末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡，也能達(dá)到較高的精度.本文使用MATLAB模擬了一條笛卡爾坐標(biāo)系下的光滑軌跡，如圖8所示.

圖8 三維軌跡示意圖

根據(jù)三軸機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型以及相關(guān)參數(shù)，可將空間中軌跡的離散坐標(biāo)點(diǎn)轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)及旋轉(zhuǎn)角度，在STM32 的軟件程序中生成離散的三維位置信息坐標(biāo)，作為目標(biāo)終點(diǎn)信號(hào)控制各軸上的步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng).

4 空間直線插補(bǔ)

插補(bǔ)概念源于數(shù)值分析數(shù)學(xué)中的插值，它是一種在已知離散點(diǎn)范圍內(nèi)構(gòu)造新數(shù)據(jù)點(diǎn)的方法. 插補(bǔ)指的是數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)電機(jī)的特性，用微小折線段來近似替代連續(xù)曲線的過程. 這種方法在數(shù)控系統(tǒng)及相關(guān)行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，是數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的重要組成部分. 數(shù)控系統(tǒng)中刀具的移動(dòng)與步進(jìn)或伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)相關(guān)，脈沖通常作為步進(jìn)或伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來源，因而在數(shù)控系統(tǒng)中的插補(bǔ)過程稱為脈沖增量插補(bǔ)，常見脈沖增量插補(bǔ)算法有數(shù)字積分法、逐點(diǎn)比較法和Bresenham 法等. 為了使插補(bǔ)算法更具一般性，通常將曲線軌跡按照特定的規(guī)則或算法打斷成若干段連續(xù)的微小直線段，而后采用直線插補(bǔ)算法完成插補(bǔ)過程[18-19].

4.1 逐點(diǎn)比較法

逐點(diǎn)比較法[20]是插補(bǔ)算法中應(yīng)用最廣泛的一種. 它既可用作直線插補(bǔ)也可以作圓弧插補(bǔ)，其逼近誤差小于一個(gè)脈沖當(dāng)量，輸出脈沖的速度變化小，輸出脈沖均勻，調(diào)節(jié)方便且操作直觀，因此被廣泛應(yīng)用于具有多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床[21]. 本文采用逐點(diǎn)比較法對第一象限點(diǎn)的線性插補(bǔ)原理進(jìn)行分析，再過渡到任意象限的直線插補(bǔ)，分別給出計(jì)算過程和計(jì)算公式.逐點(diǎn)比較法的直線插補(bǔ)步驟如圖9所示.

圖9 逐點(diǎn)比較法步驟

4.2 第一象限內(nèi)的插補(bǔ)

4.2.1 偏差判別

偏差判別就是判斷當(dāng)前加工點(diǎn)和理論加工點(diǎn)之間的相對位置偏差，決定下一步X、Y軸的運(yùn)動(dòng)方向.如圖10所示，建立平面直角坐標(biāo)系，要加工的空間軌跡為線段OE，OE是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為起點(diǎn)、以E(Xe，Ye)為終點(diǎn)的平面直線段，點(diǎn)P(Xi，Yi)表示加工點(diǎn)位置. 為使問題簡化，設(shè)Xe、Ye、Ze均在第一象限，設(shè)加工點(diǎn)與OE的偏差為Fi，則：

圖10 偏差判別

若Fi=0，表示動(dòng)點(diǎn)P在直線OE內(nèi)；

若Fi＞0，表示動(dòng)點(diǎn)P在直線OE的上方；

若Fi＜0，表示動(dòng)點(diǎn)P在直線OE的下方.

4.2.2 坐標(biāo)進(jìn)給

坐標(biāo)進(jìn)給就是根據(jù)計(jì)算出的偏差，控制指定坐標(biāo)軸進(jìn)給一個(gè)脈沖，逼近理論值，減小誤差.

如圖11所示，當(dāng)Fi=0時(shí)，動(dòng)點(diǎn)P在直線內(nèi)，可向+X方向進(jìn)給一步，也可向+Y方向進(jìn)給一步，此處規(guī)定向+X方向進(jìn)給；當(dāng)Fi＞0 時(shí)，動(dòng)點(diǎn)+Y在直線上方，應(yīng)該向+X方向進(jìn)給一步；當(dāng)Fi＜0 時(shí)，動(dòng)點(diǎn)P在直線下方，應(yīng)該向+Y方向進(jìn)給一步.

圖11 坐標(biāo)進(jìn)給

4.2.3 偏差計(jì)算

當(dāng)Fi≥0 時(shí)，加工動(dòng)點(diǎn)向+X方向進(jìn)給一步，生成一個(gè)新的動(dòng)點(diǎn)Pi+1，設(shè)其坐標(biāo)為(Xi+1，Yi+1)，則新動(dòng)點(diǎn)的偏差值Fi+1計(jì)算公式為：

又因?yàn)閯?dòng)點(diǎn)Pi+1的坐標(biāo)可由P點(diǎn)表示：

將公式（2）、（3）代入公式（1）中，經(jīng)化簡可得新的偏差遞推公式：

同理可得，當(dāng)Fi＜0，加工動(dòng)點(diǎn)向+Y方向進(jìn)給一步后的新偏差值遞推公式為：

4.2.4 終點(diǎn)判別

終點(diǎn)判別就是要判斷是否到達(dá)加工終點(diǎn)，如果到達(dá)終點(diǎn)則停止插補(bǔ)，如果沒有到達(dá)終點(diǎn)則回到第一個(gè)步驟，不斷重復(fù)整個(gè)過程，直到到達(dá)軌跡終點(diǎn).常用的終點(diǎn)判別方法有投影法，終點(diǎn)坐標(biāo)法和總步長法.本文選取總步長法做插補(bǔ)終點(diǎn)判別.

4.3 任意象限的插補(bǔ)

由第一象限直線插補(bǔ)公式可推導(dǎo)出其它任意象限的直線插補(bǔ)公式，偏差計(jì)算公式基本相同，利用坐標(biāo)系的絕對值來計(jì)算誤差值. 任意象限的插補(bǔ)如圖12 所示，設(shè)L1、L2、L3、L4 分別表示第1、2、3、4 象限的直線，則任意象限直線插補(bǔ)的X、Y軸進(jìn)給方向如表1所示.

圖12 任意象限

表1 任意象限插補(bǔ)規(guī)則

4.4 空間插補(bǔ)原理

如圖13(a)所示，建立空間直角坐標(biāo)系，設(shè)加工軌跡OE是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為起點(diǎn)，以E(Xe，Ye，Ze)為終點(diǎn)的空間直線段.設(shè)、Ye、Ze均為正值，將坐標(biāo)系中的直線OE分別作兩個(gè)二維平面的投影，并以X軸為基軸建立兩個(gè)平面坐標(biāo)系XOY和XOZ，投影到二維平面XOY和XOZ后如圖13(b)、13(c)所示，三維空間中的插補(bǔ)就可以分解成二維平面的插補(bǔ).

圖13 二維平面的投影

由上文可知，在XOY坐標(biāo)系中，設(shè)偏差為Fi，新動(dòng)點(diǎn)偏差為Fi+1，則可列出以下公式：

同理，在XOZ坐標(biāo)系中，可設(shè)偏差為Si，新動(dòng)點(diǎn)偏差為Si+1，則滿足：

當(dāng)Fi≥0、Si≥0時(shí)，需要沿方向進(jìn)給一步，使加工點(diǎn)Xi加1，由于在XOY坐標(biāo)平面和XOZ坐標(biāo)平面內(nèi)含有X軸，故都應(yīng)該進(jìn)行一次偏差計(jì)算，即：

當(dāng)Fi＜0時(shí)，則沿+Y方向進(jìn)給一步，使加工點(diǎn)Yi加1，由于只在XOY坐標(biāo)平面含有Y軸，只需在XOY坐標(biāo)平面內(nèi)進(jìn)行以下偏差計(jì)算：

當(dāng)Fi≥0、Si＜0，則沿+Z方向進(jìn)給一步，使加工點(diǎn)Zi加1，由于只在XOZ坐標(biāo)平面含有Z軸，故只須在XOZ平面內(nèi)進(jìn)行偏差計(jì)算：

在計(jì)算偏差的同時(shí)，也須進(jìn)行一次終點(diǎn)判別，以確定是否到達(dá)程序加工終點(diǎn).

4.5 空間插補(bǔ)程序流程

空間直線插補(bǔ)算法其計(jì)算流程[22]如圖14 所示，Xe、Ye、Ze分別表示X、Y、Z三軸的終點(diǎn)坐標(biāo)，F(xiàn)i、Si分別表示投影到XOY和XOZ平面的偏差，End等于終點(diǎn)坐標(biāo)值之和，即表示總步長，用于終點(diǎn)判別.

圖14 空間直線插補(bǔ)流程圖

5 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果

（1）實(shí)驗(yàn)操作過程

①搭建硬件平臺(tái)，對各個(gè)模塊進(jìn)行接線.

②將上位機(jī)編譯的程序?qū)懭隨TM32單片機(jī).

③打開電源使系統(tǒng)上電，觀察到指示燈點(diǎn)亮.

④按下按鍵1，觀察三軸機(jī)械手是否按照指定路徑運(yùn)動(dòng).

⑤按下按鍵2，觀察三軸機(jī)械手是否能夠返回到初始位置.

（2）實(shí)驗(yàn)結(jié)果

按下按鍵1后，啟動(dòng)狀態(tài)指示燈點(diǎn)亮，三軸機(jī)械手按照任務(wù)軌跡平穩(wěn)運(yùn)行，到達(dá)終點(diǎn)位置后電機(jī)停止，狀態(tài)指示燈熄滅；按下按鍵2后，啟動(dòng)狀態(tài)指示燈再次點(diǎn)亮，三軸機(jī)械平穩(wěn)運(yùn)行，到達(dá)初始位置后停止，狀態(tài)指示燈熄滅.整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程平穩(wěn)可靠，達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期要求，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖15所示.

圖15 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場圖

6 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的基于STM32 單片機(jī)和空間直線插補(bǔ)的三軸聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對三軸機(jī)械手進(jìn)行空間直線插補(bǔ)，能夠精確穩(wěn)定地控制末端執(zhí)行器跟蹤任務(wù)路徑坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的三軸聯(lián)動(dòng)控制.該系統(tǒng)硬件電路實(shí)現(xiàn)簡單，成本低，可靠性高，軟件程序邏輯清晰且易于移植. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)具備可實(shí)現(xiàn)性，在工業(yè)生產(chǎn)中用途廣泛，對提高工業(yè)生產(chǎn)效率具有重要意義，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值.