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一款基于ARM的多自由度人形教育機器人控制系統(tǒng)的設計

作者:席東河 申一歌 杜娟 高吉珍 時間:2014-12-29 來源:電子產品世界 收藏
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構,設計了控制電路和驅動系統(tǒng),采用1個定時器產生17路PWM驅動信號。重點以實例講解了波形產生及驅動函數的編寫方法和技巧。設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

  多個舵機的驅動需要依據的姿態(tài)數據計算出轉動時間,將其時間數據按一定算法進行排序,并在CPU的控制下設置各舵機的運動和停止時間。

  3.3 舵機整體驅動函數 ManMoveFrame()設計

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

  函數功能:將輸入的各角度轉換為各的高電平時間,按照17個高電平時間從短到長依次調用對應伺服器驅動。共18個入口參數,17個是伺服器角度,1個是動畫停留時間,轉換關系:1度約為0.00814ms。

  函數定義: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]; /*各舵機驅動脈沖時間數組*/

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

  /*MotorTime[1]至MotorTime[16]略;*/

  qsort(MotorTime,17,sizeof(int),Compare); /*對MotorTime數組快排序,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動脈沖低電平*/

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

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

  … else Rleg5(Rleg5Time);} while(T0TC

  3.4 姿態(tài)數據輸入驅動函數ManMoveKeyframeData()設計

  機器人動作的關鍵姿態(tài)是由各舵機轉動位置決定的,需要參照機器人的體態(tài)對17個舵機的自由度關系數據進行設置,驅動函數將如表2所示設置的參數轉換為驅動信號,控制17個舵機的轉動,從而完成機器人行走的動作。表格空白的地方默認數據為0。

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

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

  ID_Max++;/*動作幀數,全局變量,記錄動作幀數,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 機器人動作控制驅動函數ManMoveKeyframeToFrame()設計

  主要功能:把動作幅度較大的姿態(tài)關鍵幀數據結合其下面緊挨的姿態(tài)關鍵幀數據轉換為時間均勻的普通幀驅動參數,供整體驅動使用。入口參數:無。出口參數:無。

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