一款基于ARM的多自由度人形教育機器人控制系統(tǒng)的設(shè)計

作者：席東河申一歌杜娟高吉珍時間：2014-12-29 來源：電子產(chǎn)品世界

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編者按：　　摘要：針對以往教育機器人自由度少、控制不靈活、教育功能弱的缺點，使用高集成度ARM芯片設(shè)計了一個簡潔的17自由度人形機器人控制系統(tǒng)。規(guī)劃了機器人的軟硬件結(jié)構(gòu)，設(shè)計了控制電路和驅(qū)動系統(tǒng)，采用1個定時器產(chǎn)生17路PWM驅(qū)動信號。重點以實例講解了波形產(chǎn)生及驅(qū)動函數(shù)的編寫方法和技巧。設(shè)計的機器人能夠完成整套體操運動。這種方法在多自由度機器人操控和教學中具有廣泛的借鑒意義。　　1 系統(tǒng)方案設(shè)計　　人形機器人控制系統(tǒng)包括機器人控制器和機器人遙控器兩部分。其中控制器以飛利浦公司的ARM7處理器為核心，包含1

　　多個舵機的驅(qū)動需要依據(jù)機器人的姿態(tài)數(shù)據(jù)計算出轉(zhuǎn)動時間，將其時間數(shù)據(jù)按一定算法進行排序，并在CPU的控制下設(shè)置各舵機的運動和停止時間。

　　3.3 機器人舵機整體驅(qū)動函數(shù) ManMoveFrame()設(shè)計

本文引用地址：http://www.2s4d.com/article/267427.htm

　　函數(shù)功能：將輸入的各伺服器角度轉(zhuǎn)換為各伺服器的高電平時間，按照17個伺服器高電平時間從短到長依次調(diào)用對應伺服器驅(qū)動。共18個入口參數(shù)，17個是伺服器角度，1個是動畫停留時間，轉(zhuǎn)換關(guān)系：1度約為0.00814ms。

　　函數(shù)定義：void ManMoveFrame(int16 Head_Angle,int16 Larm1_Angle,… ,,int16 Rleg5_Angle,uint8 t)

　　{uint8 i,t1; int HeadTime,Larm1Time,Larm2Time, … ,Rleg4Time,Rleg5Time;/*與角度對應的時間變量*/

　　int MotorTime[17]; /*各舵機驅(qū)動脈沖時間數(shù)組*/

　　MotorTime[0]=HeadTime=Head_0+Head_Angle*Angle1;/*頭部驅(qū)動脈沖時間*/

　　/*MotorTime[1]至MotorTime[16]略;*/

　　qsort(MotorTime,17,sizeof(int),Compare); /*對MotorTime數(shù)組快排序，使其值從小到大重排*/ …

　　for(i=0;i<17;i++)/*循環(huán)17次依次比較并輸出驅(qū)動脈沖低電平*/

　　{if(MotorTime[i]==HeadTime) head(HeadTime);/* 如果頭部轉(zhuǎn)動角度小則頭部轉(zhuǎn)動結(jié)束*/

　　else if(MotorTime[i]== Larm1Time) Larm1(Larm1Time); /*如果左肩轉(zhuǎn)動角度小則頭部轉(zhuǎn)動結(jié)束*/

　　… else Rleg5(Rleg5Time);} while(T0TC

　　3.4 機器人姿態(tài)數(shù)據(jù)輸入驅(qū)動函數(shù)ManMoveKeyframeData()設(shè)計

　　機器人動作的關(guān)鍵姿態(tài)是由各舵機轉(zhuǎn)動位置決定的，需要參照機器人的體態(tài)對17個舵機的自由度關(guān)系數(shù)據(jù)進行設(shè)置，驅(qū)動函數(shù)將如表2所示設(shè)置的參數(shù)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動信號，控制17個舵機的轉(zhuǎn)動，從而完成機器人行走的動作。表格空白的地方默認數(shù)據(jù)為0。

　　函數(shù)功能：初始化各伺服器角度/時間數(shù)組，將機器人每姿態(tài)動作的各舵機角度數(shù)據(jù)輸入給各伺服器數(shù)組。共19個入口參數(shù)：1個關(guān)鍵幀號、17個伺服器角度、1個動畫停留時間。

　　函數(shù)定義：void ManMoveKeyframeData(uint16 ID,int16 H_Angle, …,int16 RL5_Angle,uint8 t){

　　ID_Max++;/*動作幀數(shù)，全局變量，記錄動作幀數(shù)，每加入1幀，ID_Max的值就增1*/

　　H[ID]=H_Angle;/*頭的角度*/ … RL5[ID]=RL5_Angle; /*左肩的角度*/

　　T_Key[ID]=t;/*幀動作完成的時間長度*/ }

　　3.5 機器人動作控制驅(qū)動函數(shù)ManMoveKeyframeToFrame()設(shè)計

　　主要功能：把動作幅度較大的姿態(tài)關(guān)鍵幀數(shù)據(jù)結(jié)合其下面緊挨的姿態(tài)關(guān)鍵幀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為時間均勻的普通幀驅(qū)動參數(shù)，供整體驅(qū)動使用。入口參數(shù)：無。出口參數(shù)：無。