基于arduino的双足狭窄足竟步机器人程序摘要：随着科技发展，机器人在越来越多的领域得到发展与应用。该文通过作者参加“华北五省机器人机器人大赛”前期准备，以及参赛过程中的经验，简要介绍下基于开源Arduino控制板的类人机器人的驱动与控制，比赛结果表明了该方法的有效性。关键词：Arduino；类人；多自由度；驱动与控制中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1009-3044（2016）07-0181-02对于双足类人机器人控制的研究一直是近些年机器人研究的热点问题。能否精确地执行预设动作，是评价机器人性能的指标之一，而本科生可接触到的传统中小型机器人上，所运用的主控以传统单片机为主，原理是利用定时器和中断的方式来实现对舵机的控制，在舵机数量较少时表现尚可，而在竞赛中所用到的类人舞蹈机器人、类人竞技机器人等上面，往往需要十几个自由度甚至更多，以达到使机器人更加灵活的目的，这样的情况下传统单片机控制起来就没有那么方便了，尤其在要求机器人进行复杂动作，多个舵机同时驱动时，单片机不但精度难以保证，在编程方面也相当复杂。因此本文结合作者的比赛经验介绍时下较为流行的开源Arduino，来实现对双足类人机器人的控制。1Arduino简介Arduino是可编程的，使用功能强大的AVR微控制器，标准板拥有20个I/O引脚（Arduino的变体拥有更多的I/O引脚），并且很便宜。主Arduino使用标准的USB数据线连接到计算机，不仅提供到PC的串行连接，还包括所需的5V电源。其最大的优势在于它秉承开源硬件的思想，程序开发接口免费下载，也可依需自己修改。ArduinoUNO的引脚如图1所示：图1ArduinoUNO控制板I/O口示意图Arduino的硬件是高度模块化的，在核心控制板的外围，有开关量输入输出模块、各种模拟量传感器输入模块、总线类传感器的输入模块，还有网络通信模块，只要在核心控制板上增加网络控制模块，就可以容易地与互联网连接。Arduino还提供了自己的开发环境ArduinoIDE，支持Windows、Linux、MacOS等主流操作系统。Arduino系统是基于单片机开发的，并且大量应用通用和标准的电子元器件，包括硬件和软件在内的整个设计，代码均采用开源方式发布，因此采购的成本较低，在各种电子制作竞赛、电子艺术品创意设计等越来越多地使用Arduino作为开发平台。2主控的选择在“华北五省机器人大赛”前，作者对市面上在售的控制系统进行了数据收集与对比对控制精度及扩展宽容度等多方面参数进行对比，并对其他参赛队伍所选用的主控实际测试后，选择了ArduinoUNOR3的一个变体版Manshow-RC1，后者集成了ArduinoUNOR3及24通道的SoftServo舵机控制系统，其优点在于：集成度更高，极大减小了主控安装于机器人上所占用的空间，一定程度上减小了机器人的自重；拥有24路舵机控制通道，满足了比赛中对机器人灵活度的要求；集成软启动功能，众所周知，PWM类型的舵机其初始位置往往是未知的。传统的启动模式将使舵机以全速运行到目标位置，在很多机器人应用中是非常忌讳的。软启动模式在初始位置未知的情况下可将舵机缓速运行到目标位置，但在短时间内需要较大的电流（当需要控制多个舵机时，可采用分时启动的方式缓解）。在决定使用Arduino之前，作者也曾试验过比较熟悉的51单片机在机器人控制上的效果，结果发现除了在对多个舵机的控制方面表现不足外，在代码编写方面，传统单片机也不及Arduino方便，因为Arduino的编译环境对AVR-GCC库实现了二次封装，使用者即使对C等编译语言不是很熟悉，没有很多单片机基础，进行简单学习后也能很快上手，大大缩短了开发周期，节约了开发成本。并且由于开源的环境，可以根据自己的需求到Arduino论坛上下载已有的代码，然后进行修改，其中包括传感器等模块的库文件及测试程序。以下为作者参赛时所用双足类人舞蹈机器上程序的一段截取：#include"GI2C_V11.h"#include#includeunsignedcharBuf[61+1]；GI2CV11ManShow_RC1（Buf，sizeof（Buf））；constunsignedcharback[][49]PROGMEM={90，90，111，93，90，134，86，104，76，91，83，205，8，93，88，92，88，86，86，119，91，90，88，96，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10，10...