機械手臂控制器之可程式系統晶片設計與實現

Design and Implementation of a Controller for Robotic Manipulator Using SOPC

本文應用可程式系統晶片（system on programmable chip, SOPC）技術設計與實現一機械手臂控制器以控制機械手臂夾取空間中物體至定點，控制器控制之裝置包括一六軸機械手臂以執行夾物動作、兩組CCD（charge coupled device）模組以擷取物體影像進而判定物體空間座標值。控制器採用ALTERA 公司的Cyclone II FPGA 實現，其中包括：（1）NIOS II 軟核處理器與自定義之PWM 訊號產生周邊：NIOS II 用以執行物體空間座標定位、物體空間座標值轉為機械手臂中伺服馬達之轉動角度的D-H 演算法，此後將轉動角度送至自定義之PWM 訊號產生周邊以產生PWM 訊號驅動機械手臂。（2）CCD 控制模組：此模組使用硬體描述語言設計，控制CCD進行影像擷取，並將擷取之影像轉換為灰階存至FPGA 外的SDRAM 中以供NIOS II 取用。所實現之控制器經實體測試可達控制機械手臂夾物至定點功能。