【正文】 ......... 15 MC9S08AC60 微控制器 ..................................................................................... 15 74LS373 鎖存電路 ............................................................................................ 17 運動控制模塊原理 ........................................................................................... 19 運動控制的軟件 ................................................................................................. 20 主程序節(jié)選 ............................................................................................... 20 單個舵機初始化程序： ........................................................................... 21 5 小型雙足步行機器人觸摸感應(yīng)模塊 ........................................................................... 22 MPR084 控制器 ................................................................................................ 22 觸摸感應(yīng)模塊原理 ............................................................................................. 23 6 運動控制模塊與感應(yīng)模塊之間數(shù)據(jù)傳送 ................................................................... 24 7 軟硬件調(diào)試及改進方案 ............................................................................................... 25 III 關(guān)節(jié)調(diào)試 ............................................................................................................. 25 整機調(diào)試 ............................................................................................................. 25 改進方案 ............................................................................................................. 25 技術(shù)總結(jié) ........................................................................................................................... 26 個人總結(jié) ........................................................................................................................... 27 參考文獻 ........................................................................................................................... 28 附錄Ⅰ ............................................................................................................................... 29 1 1 緒論 機器人概述 機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置。 機器人一般由執(zhí)行機 構(gòu)、驅(qū)動裝置、檢測裝置和控制系統(tǒng)等組成。一種是集中式控制，即機器人的全部控制由一臺微型計算機完成。 日本在 雙足步行機器人方面處于世界領(lǐng)先地位，早稻田大學(xué)的加騰一郎教授從70年代就開始仿人機器人的研究，有仿人機器人之父的美稱。這是我國自主研制的仿人機器人在國際上首次成功模仿人類的復(fù)雜動作。機器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化在中國具有一定的現(xiàn)實基礎(chǔ)和廣闊的市場前景。通過這三個模塊可以實現(xiàn)機器人的觸摸感應(yīng)、站立姿態(tài)、穩(wěn) 定行走、鞠躬、拍手等動作。本課題研制的雙足行走機器人從結(jié)構(gòu)上來說有四個部分組成：機械本體、驅(qū)動部分、控制部分、 觸摸感應(yīng) 部分。一種特定的腿的排序形式稱為一種步態(tài)。液壓驅(qū)動方式雖然具有驅(qū)動力矩大、系統(tǒng)響應(yīng)速度快等特點，但是成本高，重量大，工藝復(fù)雜，并且存在發(fā)熱問題。舵機外觀圖如圖 31所示。對于脈寬調(diào)制信號的脈寬變換，常用的一種方法是采用調(diào)制信號獲取有源濾波后的直流電壓但是需要 50Hz 的信號，對運放器件的選擇有較高要求，從電路體積和功耗考慮不易采用。舵機的輸出軸和位置反饋電位計是相連的，舵盤轉(zhuǎn)動的同時，帶動位置反饋電位計，電位計輸出一個電壓信號到控制電路板，進行信號反饋，然后控制電路板根據(jù)所在位置決 定電機的轉(zhuǎn)動方向和速度，達到目標停止。 圖 35 M51660 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 36 M51660控制電路 14 舵機工作的穩(wěn)定性 舵機電路中使用一個線性的比例電位器作位置檢測，此電位器是合成碳膜電位器，電阻體是經(jīng)過研磨的碳黑、石墨、石英等材料涂敷于基體表面，是目前應(yīng)用最廣泛的電位器。在電源電壓充足的情況下，啟動驅(qū)動電路，測量電源電壓其波動值應(yīng) 不超過 10％，波動越小越好。不過因電位器引起的抖舵故障處理起來還是十分簡便的。從而實現(xiàn)雙足步行機器人整體運動的平穩(wěn)性，以及實現(xiàn)所規(guī)定的動作。同一個定時器的所有動作都以這個經(jīng)過分頻的頻率作為參考，所以相互之間都有確定的關(guān)系，可以通過讀取計數(shù)器的值確定延時時間。 17 通道被設(shè)置為 PWM 輸出時（邊緣對齊或中央對齊），周期和占空比是可以改變的。 當 LE 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。 /* enable interrupts */ PTADD=0XFF。 /* enable interrupts */ PTADD=0XFF。) { __RESET_WATCHDOG()。 圖 53 觸感應(yīng)模塊電路原理圖 24 6 運動控制模塊與感應(yīng)模塊之間數(shù)據(jù)傳送 運動控制模塊與觸 摸感應(yīng)模塊之間的數(shù)據(jù)通訊是使用 I/O 口直接進行的，MCF51JM128 芯片上的 PORTB0、 PORTB PORTB2 三個端口直接接到 MC9S08AC60 芯片上的 PORTA PORTA PORTA5 端口。后查閱資料，初步估計是硬件電路中所選擴展芯片 74LS373 驅(qū)動能力不夠所引起。 其次，基于 S08AC60 微控制器，開發(fā)了仿人型雙足步行機器人的運動控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了仿人型雙足步行機器人的一些簡單的類人動作：站立、搖頭、行走、招手等動作。就我個人而言，這次創(chuàng)新設(shè)計給了我很多的這樣的啟示。我開始試著自己學(xué)習一些自己認為需要 的東西，有意識有目的地去學(xué)習。 /*選第二個 373*/ TPM1SC=0X0E。 /*通道 2，脈寬為 */ TPM1C3SC=0X28。 /* feeds the dog */ } /* loop forever */ } 2).搖頭動作子程序 ： void nod (void) { unsigned int i。 /*定時器一，中斷屏蔽，內(nèi)部總線頻率， 64分屏 */ TPM1MOD=1187。 /*周期為 20MS*/ TPM1C0SC=0X28。i=65534。 /*通道 5，邊緣 PWM，設(shè)置比較輸出 */ TPM1C4V=0X5E。i++) { TPM1SC=0X0E。 /*通道 5，脈寬為 */ TPM2SC=0X0E。 /*中斷允許，內(nèi)部總線頻率， 64分屏 */ 32 TPM1MOD=1187。 /*中斷允許，內(nèi)部總線頻率， 64 分屏 */ TPM2MOD=1187。 /*周期為 20MS*/ TPM1C0SC=0X28。 /*周期為 20MS*/ TPM2C0SC=0X28。i=50000。 /*通道 2，邊緣 PWM，設(shè)置比較輸出 */ TPM1C2V=0X5E。/* feeds the dog */ } for(。 /*通道 1，邊緣 PWM，設(shè)置比較輸出 */ TPM1C1V=0X6B。 /*通道 5，邊緣 PWM，設(shè)置比較輸出 */ TPM1C5V=0X5E。 /*通道 0，脈寬為 */ TPM1C1SC=0X28。 /*通道 4，脈寬為 */ TPM1C5SC=0X28。 /*通道 3，脈寬為 */ TPM1C4SC=0X28。 /*周期為 20MS*/ TPM1C0SC=0X28。 /*通道 4，邊緣 PWM，設(shè)置比較輸出 */ TPM1C4V=0X5B。 /*通道 0，邊緣 PWM，設(shè)置比較輸出 */ TPM1C0V=0X5E。 /*通道 5，邊緣 PWM，設(shè)置比較輸出 */ TPM1C5V=0X5E。 /*通道 1，邊緣 PWM，設(shè)置比較輸出 */ TPM1C1V=0X5E。 /*設(shè)置 A口為輸出，作為 373的片選 */ PTAD=0X43。 /*通道 5，脈寬為 */ TPM2SC=0X0E。i++) {TPM1SC=0X0E。 /*通道 5，邊緣 PWM，設(shè)置比較輸出 */ TPM1C4V=0X5E。i=50000。 /*通道 3，脈寬為 */ TPM1C4SC=0X28。/* feeds the dog */ } for(i=1。 /*通道 3，邊緣 PWM，設(shè)置比較輸出 */ TPM1C2V=0X5E。 /*設(shè)置 A口為輸出，作為 373的片選 */ PTAD=0X45。i++) { TPM1SC=0X0E。i=65534。 /*通道 5，脈寬為 */ for(。 /*通道 1，脈寬為 */ TPM1C2SC=0X28。 /* enable interrupts */ PTADD=0XFF。從中我學(xué)到了很多東西，不過最重要的是我學(xué)到了方法，解決問題的方法和學(xué)習的方法。到目前為止，設(shè)計已經(jīng)完成了大部分預(yù)期的工作，然而這一切都離不開所有人的團結(jié)和努力，更離不開老師和學(xué)長們的指導(dǎo)！在此我要首先向他們致以最誠摯的感謝！因為，在這里我不僅受到他們熱心的指導(dǎo)和幫助，更讓我受益匪淺的是他們對科學(xué)知識的熱情和專注深深地影響了我。 首先，通過對人體結(jié)構(gòu)的研究和雙足步行機器人的力學(xué)和步態(tài)分析，開發(fā)制作了一臺小型雙足步行機器人樣機。經(jīng)反復(fù)測試還發(fā)現(xiàn)這些影響是固定的，具有一定規(guī)律的。 該模塊上有 8 個觸摸式電場傳感器，人對電極的觸摸會產(chǎn)生相應(yīng)的電信號，通過 MPR084 近接電容式觸摸傳感器控制器處理并傳送到 MCF51JM128 進行處理，然后在從 B0、 B B2端口發(fā)出控制信號送到運動控制模塊。 /*通道 3，邊緣 PWM，設(shè)置比較輸出 */ TPM1C3V=0X5E。} } __RESET_WATCHDOG()。 軟件流程圖如圖 4 49所示： 舵 機 初 始 化是 否 開 始 行 走 ？行 走 子 程 序是 否 結(jié) 束 ？站 立 子 程 序 NYNY