基于51单片机的蛇形机器人水平蜿蜒游动控制

《基于51单片机的蛇形机器人水平蜿蜒游动控制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学兔兔www.xuetutu.com基于51单片机的蛇形机器人水平蜿蜒游动控制HorizontaIserpentineswimmingcontroIofthesnakelikerobotbasedon51singlechipmicrocomputer李永梅LIYong—mei(东南大学成贤学院机械工程系，南京210088)摘要：蛇形机器人之所以具有超强的越障能力，是源于其自重构特性。所谓自重构特性即通过体态变形或重组改变结构形状来适应各种地形地貌的地理环境，进行游走和攀附运动。依据蛇形机器人贴近地形多冗余、多自由度的特点进行动力配置，参照Serpeniod曲线行波步态理论，针对研制

2、的PR联结的16节蛇形机器人实体，选用51单片机作为主控制器，完成了软硬件设计并调试，通过试验完成仿生蛇基于行为主义的水平蜿蜒游动控制。关键词：蛇形机器人；动力配置；主控制器；水平蜿蜒游动中图分类号：TP29文献标识码：B文章编号：1009—0134(2015)o2(下)一0012-03Doi：10．3969／j．issn．1009-0134．2015．02(下)．050引言舵机均用大容量电池供电，电池非常重，蛇重大幅度增加，且很不均衡。还有就是，舵机的输入形式是以50Hz在现代，仿生学已经应用很广，例如声纳就是对蝙加载，这种响应太慢。蝠超声测距能力的模仿，而机翼使用的防震措施则是

3、借选择带大减速比步进电机作为蛇的关节电机是比较鉴了蜻蜓翅膀的结构。同时，传统的机械运动学和动力正确的选择。整个蛇模型是一个由电机转轴刚性联结学在仿生机器人运动的分析研究中也得到新的发展与解的杆件链。为了便于弯曲接近真实蛇的形态，可以设计读。人们研究自重构机器人的目的是探讨机器人模块化16个关节，每个关节配置两个电机，关节长约85mm，组合的途径，以及在同一个仿生体上通过自重构改变形蛇的总长为1360mm。安装步进电机将遵守下列两项技态，以适应各种特殊，恶劣的地形地貌，有效地进行攀术要求：附和游走运动。在自重构机器人构成中最典型最基本的1)16节需要32个电机，电机的体积要尽量小；就

4、是蛇形机器人。蛇形机器人的应用很广，有的已进入2)蛇体等效于一条杆件链，运动时，最多有32个到实用阶段。借助仿生蛇其特有的多关节、多自由度，关节转矩在作用，杆件链浮动，没有固定基准，相互间多冗余自由度与多种运动模式，可以满足在复杂环境中有制约，加之周围地面环境特别是摩擦力的作用因素，搜救、侦查、排除爆炸物等反恐任务。通过研制来实现一种能进行多种运动、仿生度高的蛇形机器人，并摸索各个杆件究竟如何进行(角)位移，处于未知情况，必须通过试验来摸索其规律。对仿生机械运动的分析方法与研究途径。蛇身特点就是细而长，仿生运动的蛇结构应遵守这1动力源配置个前提。蛇关节电机第二项技术要求就是选择转矩

5、体积关节电机的选择是蛇形机器人动力源的核心部分。比大的电机(分子是转矩，分母是体积)。努力加大关对于蛇形机器人要求的是如何改变体态以达到向前游行节电机的转矩是为了确保实现仰俯抬头动作模式。因此或攀附的目的，所以在选择关节电机时，原则上是不选择电机型号为24BYJ48，四相八拍带减速比为64的永考虑速度型电机。现在很多地方采用舵机作为模块化机磁步进电机。器人的运动单元，例如应用在直立行走的双足机器人。步距角是5．625。，这是指内部的步进电机，因为转舵机用作蛇形机器人的运动部件，其转矩太小，如果选子齿数是8，工作方式为4相8拍，所以步距角为360。／用大转矩的舵机，它的体积和重量又太

6、大。其次，一般(8×8)=5．625。。如果考虑到减速器，即每一个脉收稿日期：2014-10-13作者简介：李永梅(1979一)，女，江苏徐州人，讲师，硕士研究生，研究方向为微机测控和机电一体化。【12】第37卷第2期2015—02(下)学兔兔www.xuetutu.com芎善，}蝣图1频率扭矩关系曲线冲，输出轴转5．625。／64=0．088。。如果采取400Hz工作，每秒转400×0．088。=35．2。，中断周期初步取2秒，也就是说可能达N7o。。这是空载情况，由于杆件图3驱动器控制不意图相互约制和摩擦力等因素，实际转角小得多。为了简化控制，所有电机采取相同的工作频率器，驱动

7、器共有两个输入，一个是管电机转动方向400Hz。一般情况，这个频率下的转矩最大，如图1曲线(DIR．)，另一个则为步进脉冲输入端(CP．)。由于所示。实际的试验情况基本与其一致。这时的转矩经过共有32个电机，作为MCU，必需给出最多32个不同频减速比，输出将增大64倍。率的脉冲，并且在同一个中断周期中要同步完成各关节的角位移，这样在软硬件的操作上过于复杂。所以必须2驱动器配置简化硬件。鉴于频率的变化对转矩影响不是很大，因步进电机是一个脉冲电机，四相需要四路时序脉此，选