单片机1633 蜘蛛机器人运动平衡调控系统的研究

项目介绍

研究意义 轮式移动方式在平坦的地形上运动时，具有运动速度迅速、平稳性好等优势,其结构设计和控制方式也较简单。但在崎岖不平的路面或是松软地面上其能耗将大大增加，移动效率随之降低，车轮的优势也不复存在。为了改善轮子对松软地面和不平地面的适应能力，履带式移动方式应运而生，但履带式机器人在不平地面上行驶时仍然存在机身晃动严重的问题。而在崎岖路面上运动时，步行机器人具有独特优势，在这种背景下多足步行机器人的研究蓬勃发展起来，其运行时平衡调节系统就变得非常重要。 主要内容 本课题主要研究基于运动平衡学的蜘蛛机器人的调控系统。蜘蛛机器人运动平衡调控系统主要由单片机、蜘蛛机器人的趾关节控制、运动速度及平衡调整几个部分组成。蜘蛛机器人的每个关节将有舵机进行控制。由于考虑到将对机器人进行闭环运动控制，即舵机需要反馈舵机齿轮的坐标以便于我们搭建运动模型，我们需要采用总线舵机进行对机器人关节的控制。 设计方案或技术路线 本设计中的机器人关节进行运动控制系统主要包括控制电路设计和控制程序设计。控制电路设计主要是对STM332最小系统设计与分析和STM32控制程序的需要用到的STM32资源分析，控制程序主要是基于KEIL环境下采用C语言进行编程。 方案一：采用传统的PWM舵机 传统的PWM舵机内部有一个非常简单的设置：小型直流电机，电位器和控制电路。电机通过齿轮连接到控制轮上。当电机旋转时，电位器的电阻会发生变化，因此控制电路可以精确地调节电机的运动量和方向。 当电动机的轴是在所希望的位置时，电源供应到电动机被停止。如果不是，则电动机以适当的方向转动。通过信号线通过电脉冲发送所需位置。电机的速度与其实际位置和所需位置之间的差值成比例。因此，如果电机接近所需位置，它将缓慢转动，否则它将快速转动。这称为比例控制。 通过控制电路板接收来自信号线的PWM控制信号控制电机转动。电机带动一系列齿轮组。经过减速齿轮组减速后输出轴带动舵盘旋转。舵机的输出轴和位置反馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动电位器，电位器将会输出一个电压的信号到控制板，进行反馈，然后控制电路板根据所在位置决定电机转动的方向和速度，从而达到目标。通过控制线 发送可变宽度或脉冲宽度调制（PWM）的电脉冲来控制舵机。存在最小脉冲，最大脉冲和重复率。舵机通常只能在任一方向上转90°，共转动180°。电机的中性位置定义为伺服在顺时针或逆时针方向上具有相同的潜在旋转量的位置。发送到电动机的PWM 确定轴的位置，并且基于通过控制线发送的脉冲的持续时间; 该转子将转向所需的位置。舵机希望每20毫秒（ms）看到一个脉冲，脉冲长度将决定电机转动的距离。例如，1.5ms脉冲将使电机转到90°位置。短于1.5ms将其沿逆时针方向移向0°位置，任何长于1.5ms的位置都会使舵机构顺时针方向朝180°位置转动。 方案二：采用总线舵机 总线伺服舵机即串行总线智能舵机具有方便布线，可反馈舵机信息，控制角度大，用指令控制方便写程序等优点，串行总线智能舵机具有极简布线，开机回中位功能，数据反馈功能，磁编码更稳定可控，开放协议功能，可以接入你想要的功能，如触摸感应，语音通话，距离感应器等等。真正解决了底层解放的生态模式。