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运动控制器是多自由度仿人机器人系统的核心部分,其主要功能是控制仿人机器人机械结构实现规定的动作。国内外运动控制器生产厂商和高校都在致力于研究开发可控轴数多,响应速度快,控制精度高的运动控制器,同时,也将减小控制器的体积、降低控制器的价格作为研究目标。美国泰道(Delta Tau Data Systems, Inc)公司生产的PMAC卡运动控制器可以作为当前开放式数控系统控制器的典型代表,基于DSP+FPGA设计的PMAC卡运动控制器能够控制32轴,控制精度高,但是控制多于8轴时需要扩展,控制系统体积增大、价格高。国内运动控制器生产厂商固高公司生产的运动控制器能够控制21轴,但也需要扩展,而且价格高、体积大。因此,研究和开发控制轴数多、精度高、价格低且体积小的运动控制器具有重要意义。通过研究分析仿人机器人运动机理及实现运动的逻辑要求,归纳总结了仿人机器人运动时所需的运动指标,确定了以STM32+CPLD相结合的嵌入式运动控制系统总体方案。利用Altium Designer6软件对控制系统电路原理图进行设计,根据原理图绘制PCB板,焊接元件制作实验板。按照仿人机器人运动控制器的性能指标,对控制系统中的硬件电路进行仿真,检验硬件电路满足20个自由度的设计要求。利用Proteus构建电路对压力传感器、陀螺仪等传感器输出的模拟量信号进行仿真,并利用卡尔曼滤波对模拟信号中的噪声滤掉,能够有效的进行跟踪,削弱抖振,最大跟踪误差为1.21mV,误差为0.8%,满足了跟踪精度要求。利用虚拟串口模块发送串口指令,检测系统指令响应时间,多自由度同时联动最大时滞时间小于0.2s,满足控制实时性的要求。系统采用可移植的硬、软件设计。硬件以STM32+CPLD为核心,可以在STM32处理器预留的资源上扩展出数字输入,数字输出,AD输入等常用功能模块。STM32具有64个可屏蔽中断, μC/OS-Ⅱ操作系统能够处理56个任务,根据控制对象的不同,在软件设计中将每个任务根据优先级的不同而建立,提升了系统的响应速度和处理能力。将该运动控制器应用于工业、智能控制行业,在对控制对象进行运动分解之后,可结合控制对象的电气特性,对嵌入式运动控制器在控制中进行二次开发,达到了嵌入式运动控制器在现场中应用的目标。