TMS320F206DSP的冗余度TT-VGT機器人
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3 TMS320F206 DSP運動學(xué)程序設(shè)計
對于TT-VGT機器人的位姿逆解,采用DSP匯編語言設(shè)計的程序流程進行求解,如圖4所示。
為了保證該程序的執(zhí)行速度和計算精度,采取了以下算法：
（1）由于匯編語言指令系統(tǒng)中沒有三角函數(shù)等數(shù)學(xué)函數(shù)指令,這些函數(shù)的計算只有通過級數(shù)展開算法實現(xiàn),但計算量太大。考慮到三角函數(shù)的周期性,建立了一人1024點的正弦函數(shù)和余弦函數(shù)表,其分辨率完全能滿足精度要求。
（2）由于TMS320F206 DSP芯片為定點運算器件,因此需要將浮點運算轉(zhuǎn)換為定點運算。為保證計算精度,將數(shù)據(jù)定標設(shè)定為可動態(tài)調(diào)節(jié),數(shù)據(jù)表達能力為從Q13（-4～+3.9998779）到Q0（-32768～+32767）。
（3）采用并行指令,充分利用TMS320F206四級流水線操作,來提高程序運行速度。
如：
MAC ;乘并累加
APAC ;累加
SACH +,3,AR2 ;將計算結(jié)果左移3位后,存于當(dāng)前輔助寄存器（AR）所指的存儲器單元中,并將AR內(nèi)容加1,最后,將AR2設(shè)定為當(dāng)有AR。
（4）對運算過程進行優(yōu)化,既要減少計算量,又要防止計算溢出;在混合運算中采用“先除后加”、“加減交叉”的方法。
（5）盡量采用移位運算代替乘除運算,以提高運行速度和計算精度。
通過以上方法,實現(xiàn)了機器人運行學(xué)計算的實時性和準確性。
4 仿真計算
以四重四面體為例,建立如圖5所示的基礎(chǔ)坐標系XYZ,末端參考點H位于末端平臺EFG的中點。設(shè)參考點H在基礎(chǔ)坐標系中從點（0.522689,-0.818450,0.472752）直線運動到點（0.771439,-0.965700,0.721502）,只實現(xiàn)空間的位置運動,不實現(xiàn)姿態(tài)。動態(tài)的整個時間T設(shè)為5秒,運動軌跡分為等時間間隔的100個區(qū)間。設(shè)各定長構(gòu)件長度為1m。
中間變量q曲線和中間變量q誤差曲線如圖6和圖7所示。從誤差曲線可看出,采用TMS329F206DSP芯片進行的運動學(xué)計算精度較高。經(jīng)過實測,該計算程序運行時間為34ms。（TMS320F206芯片指令周期為25ns）,可見其實時性較強。
本文提出的采用TMS320F206 DSP的芯片進行冗余度TT-VGT機器人運動學(xué)計算方案,充分利用了DSP并行特性進行機器人位姿逆解計算,在程序設(shè)計中采用了多種技巧優(yōu)化計算。仿真結(jié)果表明,該方案計算誤差較小,實時性強。因此,可將其應(yīng)用于機器人控制系統(tǒng),實現(xiàn)機器人計算和控制任務(wù)一體化,從而大大縮小機器人體積、降低成本、增強靈活性、具有較強的先進性和實用性。
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