3T开发基于模型的机器人紧急制动系统

3T的客户是一家领先的荷兰半导体制造设备制造商，对制动系统有严格的要求。为了防止潜在的灾难性碰撞，控制系统必须在不损害机器人的情况下，在0.5秒内以毫米精度停止机器人。一开始，无论是3T还是其客户都不知道是否有可能设计出满足这些要求的制动系统。

在无尘室进行测试并使用真正的机器或原型是昂贵的。此外，在真正的硬件上测试制动系统可能会损坏昂贵的设备。因此，3T工程师需要在初始硬件实施之前验证制动设计。他们认识到编写VHDL^®手工编写代码，就像他们在以前的项目中所做的那样，会要求他们在项目后期花费太多的时间在洁净室进行测试和调试。

3T采用基于模型的设计方法，结合MATLAB、Simulink和HDL Code金宝appr™设计并实现了SCARA紧急制动系统控制器。

半导体制造商向3T工程团队提供了在Simulink中创建的机器人机械模型。金宝app

3T团队用另外两个模型补充了这个机械模型:一个是用Simulink创建的基本控制器模型，另一个是用Simscape Electrical™创建的电子模型。金宝app然后，他们模拟完整的系统模型，并与客户共享模型和初始仿真结果。这种交流为客户提供了一个改进机械模型和对控制器提出改进建议的机会。

3T团队继续在Simulink中改进和完善控制器模型，模拟了数十种场景和参数灵敏度，直到他们确认了设计的可行性。金宝app

由于大多数fpga使用控制算法的定点实现来最有效地运行，因此团队开发了其控制器模型的定点表示，使用定点设计器™来指导字长度和缩放的决策。

然后，该团队使用Simulink中的模型引用将系统模型中的浮点控制器模型替换为定点版本，并使用仿真验证了定点实现。金宝app

他们用HDL Coder从定点控制器模型生成算法VHDL代码。

使用HDL Verifier™，他们将来自FPGA供应商的第三方IP核集成到他们的设计中，并生成了一个测试平台，用于使用Mentor Graphics验证VHDL代码^®ModelSim^®．

在最初的硬件测试之后，团队改进了模型，运行了额外的模拟来测试修改，并为最终的制动系统重新生成了VHDL代码，客户现在正在生产中使用该代码。

3T工程师现在正在使用基于模型的设计和MINT完成类似的项目，薄荷是该公司新的SoC多接口开发板，用于快速原型设计和硬件在环测试。

• 洁净室时间从几周缩短到几天。“通过基于模型的设计，我们在开发早期验证了大部分设计，然后生成了无缺陷的VHDL，”van der Meer说。“结果，我们只需要在洁净室待几天，而不是几周。刹车系统只需要稍作调整，因为在我们第一次测试时，它几乎是完全正确的。”
• 后期需求变更迅速实现。“在最终测试中，出现了限制最大减速的新要求，”van der Meer说。“在Si金宝appmulink中，我们找到了一种使用脉宽调制来解决这一需求的方法。金宝appSimulink和HDL Coder使我们能够在几天内实现解决方案，并防止项目走向失败。”
• 复杂的bug在一天内解决。van der Meer说:“我们遇到了一个严重的设计逻辑错误，要识别和修复它很容易就需要几周甚至几个月的时间。”“我们通过分析MATLAB中的记录数据，并在Simulink模拟中回放这些数据，快速诊断了问题。金宝app我们对模型进行了修复，重新生成了VHDL，并在第二天准备好了更新版本。”