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【知识】仿人机器人相关知识大汇集

2016-07-13 11:41
逆光飞舞
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  四、仿人型机器人控制系统设计的几个问题

  1.引言

  仿人型机器人由于具有类人的基本外形,在实际的生活中,能够代替人完成很多工作,因此对仿人型机器人的研究具有实用价值,各国都在投入巨大的人力物力进行研发[1]。仿人型机器人具有多自由度的机械结构要求,因此需要对机器人的各个关节通过电机来完成转动动作。这对于电机驱动控制提出了很高的性能要求。本文提出了一种基于STM32单片机的仿人型机器人控制系统方案,可以同时对机器人关节所需的16路舵机进行驱动控制。

  2.硬件解决方案

  本控制系统的硬件部分共分为5个模块,其硬件系统模块图如图1所示。

  主控制器采用STM32F103xB增强型系列单片机,该系列单片机使用了高性能的ARMCortexTM-M332位的RISC内核,工作频率为72MHz,内置高速存储器(128K字节的闪存和20K字节的SRAM),增强型I/O端口[2]。这些性能使得STM32F103系列微控制器非常适合应用于小型仿人型机器人的控制系统。由于仿人型机器人的体型限定,因此我们在设计舵机控制板时采用了STM32F103系列的小型贴片封装型号STM32F103CBT6。以得到体积较小的舵机控制电路板,如图2所示。

  为了实现对多自由度复杂结构的仿人型机器人进行动作控制,需要较多控制路数的舵机控制板。由于舵机的角度控制是采用PWM波形输出,当单片机IO口的输出脉冲宽度变化时,舵机舵盘角度发生改变,如图3所示[3],因此在舵机控制板电路设计中,充分利用了STM32单片机的IO口数量多且具有PWM输出的技术优势[4]。共设计了16路舵机控制口,可以保证16个机器人关节同时动作。舵机驱动IO接口分布在PCB板的两侧,便于插拔。

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