基于京微雅格CME-M7的智能機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　1 前言

　　新的科技與技術(shù)已經(jīng)讓現(xiàn)階段工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)高精確度的水平。機(jī)器人的應(yīng)用越來越廣泛，需求越來越大，其技術(shù)研究與發(fā)展越來越深入，這將提高工業(yè)生產(chǎn)率與產(chǎn)品質(zhì)量，為社會(huì)創(chuàng)造巨大的財(cái)富。工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷史工業(yè)機(jī)器人誕生于 20 世紀(jì) 60 年代， 20 世紀(jì) 90 年代得到迅速發(fā)展，現(xiàn)階段最先進(jìn)產(chǎn)業(yè)化的機(jī)器人是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的技術(shù)領(lǐng)域。它是為了適應(yīng)制造業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)，解決單調(diào)、重復(fù)的體力勞動(dòng)和提高生產(chǎn)質(zhì)量而代替人工作業(yè)而產(chǎn)生的。在我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展從初步使用階段到目前自主開發(fā)階段的轉(zhuǎn)變，促進(jìn)了我國制造業(yè)，勘探業(yè)等行業(yè)的發(fā)展。故工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展極為蓬勃與積極。

　　工業(yè)機(jī)器人是由操作機(jī)(機(jī)械本體) 、控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感裝置構(gòu)成;是一種仿人操作、自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。

　　京微雅格首創(chuàng)研發(fā)并已開始產(chǎn)業(yè)化的集FPGA/CPU/SRAM/ASIC/ADC/Flash為一體的“可定制可重構(gòu)可編程”多功能高性能低成本可配置應(yīng)用平臺(tái)(CAP),在經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，被譽(yù)為多種行業(yè)的“萬能芯片”，完全符合工業(yè)機(jī)器人行業(yè)新的發(fā)展趨勢(shì)。

　　又當(dāng)CME 所獨(dú)創(chuàng)的可配制應(yīng)用平臺(tái)(CAP)來成為控制核心，可提供工業(yè)機(jī)器人等這類需要多品種，變化大，又批量的可重復(fù)編程應(yīng)用領(lǐng)域需求。

　　CAP架構(gòu)于此平臺(tái)上后可使工業(yè)機(jī)器人技術(shù)可實(shí)現(xiàn)于計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)運(yùn)算控制。可應(yīng)對(duì)環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又可使機(jī)器持續(xù)工作、高精確度、強(qiáng)化抗惡劣環(huán)境的能力，從而達(dá)到上述要求的優(yōu)點(diǎn)。

　　機(jī)器人技術(shù)是融合了許多學(xué)科的知識(shí)，國內(nèi)已廣泛把機(jī)器人制作比賽作為創(chuàng)新教育的戰(zhàn)略性手段。”大學(xué)生機(jī)器人大賽”、“機(jī)器人相撲大會(huì)”、“機(jī)器人足球賽”等各種類型的機(jī)器人制作比賽，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)造能力、合作能力和進(jìn)取精神，同時(shí)也普及智能機(jī)器人的知識(shí)。提升學(xué)生的開發(fā)技能水平,亦不乏眾多科技界人士參與學(xué)習(xí)與研究開發(fā)。

　　基于CME的可配制應(yīng)用平臺(tái)(CAP)設(shè)計(jì)的機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的基本動(dòng)作、路徑跟蹤、自動(dòng)糾偏、拍攝影像、分析對(duì)象、探測(cè)環(huán)境、實(shí)時(shí)顯示距離等高階功能。

　　CME-M7可配制應(yīng)用平臺(tái)(CAP)是一款集成了更高級(jí)MCU內(nèi)核和高性能FPGA的智能型芯片，通過將FPGA、CPU、SRAM、ASIC、Flash、ADC、LVDS、高速PHY以及模擬單元等功能模塊集成在單一芯片上，CME-M7能夠滿足不同應(yīng)用場(chǎng)合的“可定制可重構(gòu)可編程”設(shè)計(jì)需求，實(shí)現(xiàn)了FPGA的SoC化。

　　CME-M7的FPGA部分采用高達(dá)12K容量的新型LP (Logic Parcel，邏輯包)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了FPGA與高級(jí)MCU內(nèi)核的通信接口，客戶可根據(jù)設(shè)計(jì)需求在FPGA上實(shí)現(xiàn)不同類型接口。同時(shí)，CME-M7的高級(jí)MCU內(nèi)核結(jié)構(gòu)基于FPGA應(yīng)用也進(jìn)行了優(yōu)化，數(shù)據(jù)與程序空間均動(dòng)態(tài)可調(diào)。

　　利用FPGA和CPU可定制可編程可擦寫可重構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)一款核心產(chǎn)品同時(shí)滿足不同行業(yè)應(yīng)用，同類產(chǎn)品之間的差異化設(shè)計(jì)以提高競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。