MiniZed和Mighty機器人

2512858 2022-12-05 | zip | 0.02 MB | 次下載 | 免費

資料介紹

描述

在最近的Mini but Mighty build-along 展示了帶有板載 Zynq 處理器的 Avnet MiniZed 如何控制電機之后，我開始想知道我們能做到多“強大”。

我們跟進的項目將 Zynq 的 3.3V 低功耗 IO 升級為能夠以高達 2A 的電流驅動 12V 電機。相當令人印象深刻，但讓我們再大一點！

五金件

我最近很幸運能夠玩（抱歉，努力控制）一個相當大的工業機器人手臂。這不是一個小愛好伺服驅動機器人。它是一個完整的 6 軸機器人手臂，伸展范圍約為一米，能夠以驚人的速度擺動 5 公斤的有效載荷！我們認為小型 MiniZed 能夠勝任控制它的工作嗎？好吧，讓我們找出答案！

嗯，首先你需要一個機械臂。我使用的是 Universal Robots UR5e，但任何具有標準 24V 輸入的機器人都可以。

我們如何控制它？

在微控制器/FPGA 世界中，我們習慣于使用 3.3V 的小信號，而工業世界則喜歡在 24V 下工作。有一個 IEC 61131-2 標準，所以我們在這里做的事情應該適用于很多大型設備。不幸的是，我們用于構建的 H 橋只能在高達 12V 的電壓下工作，因此我們必須自己創建一些東西。不過別擔心，這不會很困難。

構建我們的自定義 PMOD

我們的 MiniZed 有 3.3V 輸出。我們的機器人使用 24V 電源。我們需要一些東西來翻譯信號。幸運的是，這并不像聽起來那么困難。由于它是相當現代的機器人，它具有 IEC 61131-2 標準的 3 類輸入，這意味著它在 24V 時僅吸收幾毫安的電流。我們僅以一種方式從 MiniZed 向機器人發送信號，因此我們的定制 PMOD 僅需要一個電阻器（適合與 LED 一起使用）和每個通道的光隔離器。這是我們的電路圖。右側是我們可能在機器人中找到的近似值。您會明白為什么我們只需要一個晶體管來驅動它。

我們的定制 PMOD 設計

將這個電路焊接到一塊條板上真的不需要很長時間。唯一可能有所改進的是大約 90 度的接頭銷，因此它與 MiniZed 平齊。有時最好只使用手頭的東西。

修改 Mini but Mighty 代碼

Adam Taylor 最初的 Mini but Mighty 示例使用了一個 GPIO 和一個 PWM 輸出。這里我們使用 4 個 GPIO。我們需要在 Vivado（用于硬件設計）和 Vitis（用于軟件）中進行一些小的修改。

為了使本指南簡潔明了，我不會重復原文中的所有內容。一旦您完成了這項工作，我將只解釋差異。

Vivado 的變化

Vivado 中沒有太多變化。在原始項目使用一個 GPIO 的地方，我們只需要選擇 4 個。我們不再需要 TTC（三重定時器計數器），但保留它也沒有壞處。不要忘記像您一樣將這些新的 GPIO 設置為外部與單一的。我已經敲響了以下所需的更改：

啟用 4 個 GPIO 引腳

我們的 4 個 GPIO 引腳暴露在外

為了將這些連接到外部世界，我們需要將它們映射到 PMOD 1 上的前 4 個引腳。我將不只是告訴您使用哪些引腳，而是解釋如何找到它們。這是為了防止您想做一些稍微不同的事情。您需要 MiniZed 的原理圖，網址為http://zedboard.org/support/documentation/18891

在這里您可以看到它們是 L15（與原來的一樣）、M15、L14 和 M14。

這導致我們更新我們的約束文件以啟用這些。完成這些更改后，只需導出硬件并按照原始指南啟動 Vitis。

# MiniZed PMOD 1 pins 1-4 as GPIO output
set_property PACKAGE_PIN L15 [get_ports GPIO_O_0[0]]
set_property PACKAGE_PIN M15 [get_ports GPIO_O_0[1]]
set_property PACKAGE_PIN L14 [get_ports GPIO_O_0[2]]
set_property PACKAGE_PIN M14 [get_ports GPIO_O_0[3]]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports GPIO_O_0[0]]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports GPIO_O_0[1]]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports GPIO_O_0[2]]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports GPIO_O_0[3]]

葡萄的變化

我們需要在 Vitis 中進行的更改是使用所有四個 GPIO。我們還可以放棄用于處理 PWM 的定時器相關代碼。在更改之前，我特意在源代碼管理下檢查了原始代碼，因此您可以準確地看到添加和刪除的內容。

我不確定的一件事是為什么我們在代碼中訪問第一個 GPIO 引腳作為引腳 54。我猜 0-53 號針腳用于 MIO 針腳，54 號以上用于 EMIO 映射針腳，盡管我還沒有找到記錄它的地方。不管為什么，3 個額外的 GPIO 是引腳 55-57。

您可以在https://github.com/FredMurphy/MiniZed_MightyRobot找到 Vivado 和 Vitis 的所有源代碼

將其連接到機器人

我們需要做的第一件事是檢查 GPIO 是否連接到機器人并被視為更改輸入。一點 8 芯 CAT5E 以太網電纜被證明是有用的，我將我們的 4 個輸出（加上 24V）連接到機器人上的 4 個數字輸入。

在這里你可以看到我的第一個 GPIO 被檢測為數字輸入 1 上的高輸入。它只是屏幕上的一個小復選框，但它意味著大事！

我們的GPIO被機器人識別

機器人端的IO連接。所有條紋線都是 24V，顏色是輸入。

機器人編碼

與 Zynq 相比，為機器人編程是輕而易舉的事。基礎知識主要涉及設置幾個航路點并告訴它到達那里的速度。如果你想讓它做更高級的東西，它還有更多的東西，但它真的沒有那么難。這是示教器上顯示的我們的機器人程序。您可以在源代碼存儲庫中看到這一切。

機器人編程 - 與 Zynq 相比非常簡單

我使用了一個非常簡單的程序，它將每個 GPIO 映射到一個序列。顯然，可以做得更多。我們的 4 個輸入為我們提供了 16 種組合可供使用 - 盡管將它們組合為 4 位并行總線并不是內置的。機器人不直接支持 PWM，但它有一個 0-12V 模擬輸入，所以我可以保留原始 PWM 輸出，對其進行平滑處理并用它來控制機器人的速度。

如果您想了解有關工業機器人編程的更多信息，可以在此處使用模擬來完成。您必須創建一個帳戶，但除此之外都是免費的。