四足仿生机器人关节运动控制器研究与设计

[摘要]仿生机器人是依据仿生学原理,模仿生物结构、运动特性等设计性能优越的机电系统,已逐渐在反恐防爆、太空探索、抢险救灾等复杂任务环境中突显出良好的应用前景。目前国内外有关机器人控制系统存在问题在于设计中通常用AVR系列微控制器,DSP系列控制器等对机器人系统进行控制。由于四足机器人需要在地面稳定运动,而且对周围环境有很强的适应性,不仅需要实时采集其运动过程中的姿态并且对其做出相应的调整,且需要实时感知足端受到的地面冲击力然后对其控制,而STM32完全满足四足机器人运动控制系统的要求。因此,设计了以其为核心的四足机器人控制系统,并具体地阐述了它的整体设计方案、软件设计与硬件设计最后通过仿真结果证明该设计能够实现精确、实时控制四足仿生机器人。[关键词]仿生机器人;运动控制系统;控制器;STM32;:TM771文献标识码:A:1009-914X(2017)12-0251-02DesignandResearchofJointMotionControllerforFour・leggedBionicRobotMAPeng-bo(SchoolofInformationEngineering,HenanInstituteofTechnology,Xinxiang453000,China)[Abstract]Bionicrobotisbasedontheprincipleofbionics,imitationofbiologicalstructure,sportscharacteristicsandotherdesignperformaneeofthemechanicalandelectricalsystem,hasgraduallyintheanti・teirorismexplosion,spaceexploration,disasterreliefandothercomplexmissionenvironmenthighlightsagoodapplicationprospects.Atpresent,theproblemathomeandabroadisthatthedesignoftheAVRseriesofmicrocontrollers,DSPseriescontrollerisdifficulttocontrolthesmallrobotsystem.Becausethequadrupedrobotneedstobestableonthegroundandhasastrongadaptabilitytothesurroundingenvironment,ithasahigherdemandforthevolumeandweightofthecontrolsystem,andneedstoacquiretheattitudeofthefourstepsinrealtimeandmakeitThecorrespondingadjustment,andtheneedforreal-timeperceptionoffootimpactbythegroundandthenitscontrol.AndSTM32fullymeetthequadrupedrobotmotioncontrolsystemrequirements.Therefore,thefour-footrobotcontrolsystemwithitscoreisdesigned,anditsoveralldesignscheme,softwaredesignandhardwaredesignareexpounded.Finally,thesimulationresultsshowthatthedesigncanrealizetheaccurateandreal-timecontrolofthefour-leggedbionicrobotaims.[Keywords]Bionicrobot;Motioncontrolsystem;Controller;STM32;对机器人产品的强烈需求。在这种情况下,设计制造实用性强,劳动效率高,具有较强的环境适应能力的机器人成为主要设计方向。当前,人们所设计的仿生足类机器人能够灵活运动,能够快速地适应各种复杂的作业环境,发展前景非常广阔。仿生四足机器人是一种典型的足式机器人,具有轮式或履带式机器人不?s着机器人技术的迅猛发展,在很大程度上刺激了人们可比拟的优势:该类机器人具有对复杂地面的良好适应能力;能够实现机身运动轨迹与足端运动轨迹的有效解耦从而保证机身运动稳定;在合理的步态规划下能够保证功率的最小损耗[1-3]O此外,为保证机器人具有足够的自动化程度,要求机载控制系统能够实时地处理各种复杂环境反馈信息,并能准确地发出控制指令,为了保证机器人达到良好的运动特性,本文分别提出结构类似的分层式的控制体系结构,对控制任务进行分担,提高系统实时性。此外,双足机器人步入四足机器人的承载能力强,后者的稳定性更好。而且四足机器人比六足机器人相比,前者的机构更加简单、能够有效地适应作业环境,具有良好的灵活性[4]o所以,本文以四足类机器人作为自己的研究对象,设计和规划四足机器人的运动控制器。三、运动控制器的软件系统设计在设计关节运动控制器的相关软件时应该傲运动控制、CAN通信与数据采集。在系统上电复位后,能够实麗体的初始化程序,它涵盖LM629与CAN通信等零部件的初始化,在此基础上等着接收协调层的相关数据[12]o为了更好地接收数据,增强系统自身的响应能力而运用了中膜式,先要通过数据处理模块,将鹽購LM629所需要的格式。ARM处理器能够把运动轨...

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