六脚机器人总说明文档

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1、说明文档一、机械部分：参考目前市面上的六脚仿真机器人，本课题选用5052铝合金作为机器人身架的主要材料，这样机器人既能满足强度要求，也能满足轻便性要求。同时，对外表进行烤漆处理，显得厚实而稳重，富有质感。如图为机械结构的总三维图：机器人整体上采用对称式结构，由六只脚和底架（身体）组成。每只脚有三个关节，每个关节处采用舵机连接，所用舵机型号为：HS-645MG，可在固定平面内旋转180°。其中舵机1控制机器人脚前后摆动；舵机2控制机器人上下摆动；舵机3控制机器人内外伸缩。三个舵机配合即可实现机器人腿部在三位平面内的摆动。机器人身体、腿部均布满各种镂空图案，主要有三点作用：一、减轻机器人

2、重量；二、增加机器人的美观度；三、作为安装和定位孔。机器人采用对称式结构，其主要尺寸大致为：机器人全长：500.0mm；底架（身体宽）：228.0mm；舵机1（Leg1）距底架最前方距离：60.0mm；Leg1与Leg2距离：195.0mm；Leg1与Leg3距离：390.0mm；每只脚上舵机2与舵机3距离：120.0mm；舵机3与脚底距离：150.0mm。机械人详细尺寸，三维图和工程图详见打包文件“三维图及二维尺寸图”，用户首先应该安装solidworks（2009及以上版本）三维制图软件。一、舵机及其驱动控制：2.1舵机原理介绍舵机是一个通过输出轴的转动来控制物体转动的装置。它在

3、特定编码的驱使下可以转动到工作范围内的任意给定位置。因为它的轻便，位置控制简易且精确，在机器人中使用尤多。多舵机的协调工作可满足机器人的多自由度要求。舵机可以实现0~180°的旋转，当轴处于正确位置时，舵机将停止运动；当所在位置不对时，电路则驱动电机运转到需求位置。舵机是采用比例调节方式控制速度。当舵机转动的距离大时，则加载在舵机上的能量就大，反之亦然。而舵机的转动角度控制是由加载在控制线上的脉冲周期完成的，即所谓的脉冲编码调制。舵机设定为每隔20ms接受一个脉冲，这样的话，实际脉冲长度就可用来控制舵机转动的角度。如图3.1，例如1.5ms的脉冲可使舵机转动90°。2.2舵机控制由上

4、述机械结构介绍可知，本六脚机器人是通过控制18个舵机来实现机器人的运动的。但如何协调好各舵机的动作，让其满足功能需求？这就需要用到舵机控制板。舵机控制板按控制舵机数目（接口数）的多少，可分为8路舵机控制器，16路舵机控制器，32路舵机控制器等等。考虑到成本以及控制舵机的数量，本课题采用两块16路舵机控制器串联的方式来控制舵机。选用型号为PARALLAX公司提供的PropellerServoControllerUSB(#28830，简称PSCU)。如图3.2所示：图3.2舵机控制板PSCU具有下述多项特点：①可串联两块控制板实现32路舵机控制；②独立的螺旋式接线柱为控制板供电，舵机则可

5、通过开关控制关停；③其所用固件开放源代码；④可通过USB接口或者串行通信接口编程；⑤舵机速度可控。PSCU规格及性能：①电源要求：逻辑电平5VDC@~60mA，4.8~7.5VDC控制舵机；②通信：异步串行通信@2400bps或者38.4kbps（TTL或USB）；③工作温度：32~158°F（0~70°C）；④尺寸：2.26x1.80x0.65in(57.3x45.7x16.5mm)；2.3如何使用舵机控制板在使用控制板前，需通过螺旋式接线柱给控制板提供4.8~7.5V的直流电，同时为使舵机运动，还需给舵机提供5V的直流电。此项可通过USB接口（如图3.3）或者通过舵机控制板左上方

6、的SerialIn处的杜邦针供电（TTL电平，如图3.4）。图3.3PSCU-USB供电电路连接图图3.4PSCU-主控制板供电电路连接图USB调试：①安装FTDIVCP驱动（下载地址：www.parallax.com/usbdrivers）；②安装PSCI软件（访问网址www.parallax.com，并搜索28823）。双击软件图标，即可获得图3.5所示，连接好USB线，在界面上选择COM口，获取PSC版本，即可使用。图3.5PSCI控制界面图中每个channel的进度条，可发现对应舵机会向相应方向发生一定度数的旋转。这可用来进行舵机控制调试，从而获取舵机位置值，来书写步态。注意

7、：图中数据在编入ARM程序中时，应先除以2倍，才是实际数据，即图中的中心处1500对应实际的750。更多功能可参照PARALLAX公司提供的PropellerServoControllerUSB说明文档。当使用双块板时，其连接方式为：首先将主板的SerialIn（两排，选上排）引出按高低电平信号线要求插在主控制板（STM32板）上，其中红色线接5V电源，黑色线接地，白色线接信号线，即PA9。然后将副板的SerialIn（上排）引出插在主板的SerialIn