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1、计算机系统应用加年第期①基于单片机的机器人控制器设计一张永德毕津滔哈尔滨理工大学智能机械研究所黑龙江哈尔滨巧摘要使,口用系列的高档八位单片机作为主控芯片控制多路舵机并用接作为机器人控制器和上位,。机通讯的接口从而设计出一款通用的机器人控制器控制器下位机软件程序引入了分时操作系统的思,口。想并利用单片机内部位定时器及端产生多路输出本设计尤其适用于教学机器人,已经成功应用于类人教学机器人系统和中国象棋机器人系统当中。和娱乐机器人控制系统中并关健词单片机舵机机器人、、、、。机器人技术是综合了计算机控制论机构
2、学信线控制线控制线的输入是一个宽度可调的周期性、、,息和传感技术人工智能仿生学等多学科而形成的高方波脉冲信号舵机转轴的角度随输入信号的,,,,,新技术是当代研究十分活跃应用日益广泛的领域脉冲宽度变化成正比而且舵机的控制周期是一定的。。十世界上许多国家都将其列入高新技术发展计划未来所以舵机的控制就相对简单这使得采用单片,。,,之的数字家庭中机器人将是主宰者分析人士指出随机的主从式级控制结构间通过接,口通讯,着技术进步以及市场空间的扩大机器人的价格也将并结合舵机成为一种不错的机器人控制器设,。。像产业一样
3、迅速下降从而走进千家万户而高校计方案人们可以根据需要设计出具有某些特殊功能,。作为科技人才培养的重要基地对于机器人控制方面的简易智能机器人。,的人才的培养也是势在必行的于是各种专门面向教根据控制系统的开放程度机器人控制器可被分、。,为三类封闭型开放型和混合型而本文所研究的学研究旨在传授机器人学方面先进控制知识的教学。机器人川应运而生了由于目前高校教学所使用的机机器人控制器是基于公司的单片机而设,,,器人的型号很多因此有必要开发出一套通用性较强计的通用型开放式机器人控制系统它具有以下几个能够适合于控制多
4、种类型的机器人对象的机器人控制特点硬件具有模块化结构控制器的硬件由多个模块。,,系统组成不同的模块完成不同的功能这样不但便于控制,而系统功能扩展以及性能调试且能够保证控制系统引言的可靠性和稳定性软件系统重用性通过对软件部分,,的函数的调用和灵活组合控制软件就能够应用随着微电子技术的不断发展微处理器芯片的集,于各种不同类型的机器人控制系统可扩展性能够在成度越来越高单片机已可以在一块芯片上同时集成,。,现有控制器基础上方便地增加硬件设备和软件模块多种电路同时舵机作为一种位置角度伺服的驱。,有较好的扩展功能
5、动器十分适用于那些需要角度不断变化并可以保持。目前,,的控制应用在高档遥控玩具如航模包括飞机,。系统整体方案及框图模型潜艇模型中已经使用得比较普遍在机器人机,本电控制系统中舵机也常常被用作为基本的输出执行设计结合系列高档位单片机的优势和特。,、机构通常的舵机有条导线川分别是电源线地点设计出一种使用接口作为机器人控制器和上位①基金项目哈尔滨市科技创新人才基金项目巧仪抖系统建设吵加年第期计算机系统应用口,机通讯接下位机软件编程引入了分时操作系统的,思想利用单片机内部位定时器结合中断功能。产生多路输出的通用
6、机器人控制器系统整体。功能框图如图机器人控制器的硬件采用功能化和。,模块化闭的结构设计方法上位机作为上级机器人上位机软件机器人执行机构电路多路舵机复位电路接口电路电源电路图控制器整体方案框图口,负责系统管理和人机接的功能同时也利用它的运算能力完成机器人的操作空间坐标和关节空间坐标的、,变换轨迹规划并把运算结果作为关节运动的控制参,数通过总线下传给下级单片机作为下,,级它具有高速处理能力可同时控制多路伺服电,,机通过增减伺服电机驱动模块的数量即可控制不同,图电路的机器人运动轴数此外单片机还可以将机器人和
7、控。。彻映芯片进行电平转换图中的制器的状态信息通过总线上传给上级机器爪,、、人控制系统通过上位机调试软件来完成在线的示教任是一片串行用于储存产品的切,、。、设备序列号以及与设备相关的文字说明芯片的容量务信息的显示和输入整个系统包括控制电路下位。、。大小可以根据用户的需要选择机软件上位机软件等部分本文重点介绍控制电路。驱动和下位机软件部分,在系统下处于用户级的应,用程序为了访问接口硬件设备必须编写控制器电路介绍,虽设备驱动程序模块然目前许多公司提供了编写驱控制器和上位机通讯电路,动程序的开发工具但是编写
8、设备驱动程序仍然是一硬件电路连接,、件比较困难的工作编写调试程序需要花费大量的时邢芯片的主要功能是解决接口和。,以及驯接口之间协议转换的问题。间而使用邢芯片设计的产品由于盯公。司提供了一个免费的虚拟串行口利用该芯片只需要加少量地外围电路就可以实现它,用,驱动程序通常为户不需要编写任何与的接口方式非常容易与接口线路几乎都,驱动程序代码更重要的是安装了设备驱动程序是采用上图所示的连接方式邢提供了标准,口一,后应用程序可以像访问一个标准的串行一样访问的所有引脚
