智能控制 - 實驗教學方案

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本實驗箱以三軸高精度機械臂爲載體，首先在功能上通過3個不同的配件體現其應用擴展性，其次，對主控芯片，一方面通過嵌入式的基礎組件進行學習，另一方面也引入了當前廣泛應用的實時操作系統Free RTOS，學生基於當前平臺，既可以學習基礎開發示例，也可以進行高階二次開發。

機械結構

1. 結構與材料
   • 鋁合金材料加表面氧化處理
   • 旋轉底座
   • 3軸結構
2. 物理參數
   • 機械臂尺寸：160280443mm
   • 機械臂重量約1.6kg
   • 可夾取物體重量約500g

硬件參數

1. 控制芯片
   • 主控芯片：STM32F407ZGT6
2. 通信接口
   • 2路串口通信接口
   • 2路舵機接口
   • 1路藍牙（CC2540）通信接口
   • 8路輸入信號接口
   • 3路42步進電機驅動接口
   • 7路驅動（500MA）輸出信號接口
   • 3路編碼器信號接口
   • 1路CAN總線接口
   • 1路Zigbee（CC2530）通信接口
3. 核心器件
   • 24V適配器
   • 3個高精度軸承（平面軸承51109，無空程）
   • 3個42步進高精度減速電機（42步進電機，步距角1.8度，精度5%）
   • 3個500線光電編碼器
   • 高精度CNC機械臂
   • 高精度行星減速箱（長度38.5，減速比1:13.7，齒輪額定許用負載40，齒輪許用瞬時負載60）
4. 配件參數
   • 舵機夾取套件（TBSN-K15耐燒舵機扭力15KG.cm，合金機械爪）
   • 寫字配件（帶壓力自動調節裝置）
   • 氣動吸盤套件（12V電壓，3W功率，可吹氣）
   • 鋁合金工具箱（50CM42CM22.5CM）

實驗支撐

嵌入式基礎實驗

1. GPIO實驗
2. Delay實驗
3. OLED實驗
4. Timer實驗
5. 編碼器實驗

步進電機控制實驗

1. 步進電機基礎控制
2. 步進電機進階控制之一
3. 步進電機進階控制之二
4. 點到點控制實驗

FPGA 基礎開發實驗

1. FPGA GPIO輸入輸出實驗
2. FPGA TCL腳本實驗
3. FPGA 外設接口實驗
4. FPGA FSMC接口實驗
5. FPGA SDRAM讀寫實驗
6. FPGA FIFO實驗

Free RTOS基礎開發實驗

1. rtos內核安裝配置實驗
2. rtos任務管理實驗
3. rtos任務調度實驗
4. rtos消息和事件實驗
5. rtos信號量實驗
6. rtos低功耗模式實驗

綜合控制應用實驗

1. 機械臂聽寫實驗（寫字配件：英文聽寫、數值心算）
2. 舵機實驗（舵機夾取套件）
3. 吸盤實驗（氣動吸盤套件）