基于STM32仿生六足机器人.doc

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1、毕业设计(论文)基于STM32仿生六足机器人学院：电子与信息工程学院专业：XXXXXXXXXXXXXXXX学号：XXXXXXXXXXX作者：XXX指导老师：XXX基于STM32仿生六足机器人电子与信息工程学院XXXXXXXXXXXX专业作者XXX指导教师XXX【摘要】在科技高速发展的信息社会，机器人在工业，军事，探测等各个领域起着越来越重要和不可替代的位置，机器人研究成为目前世界各国研究的热点。仿生六足机器人涉及仿生学、机械学、信息技术和传感技术等众多学科，是机器人研究的一大分支。仿生六足机器人模仿生物界爬行动物的肢体结构，具有良好的机动性和自适应能力，在军事运输、

2、矿山开采、星球探测等众多领域具有广阔前景。本设计采用ARM内核结构(Cortex-M3)的STM32F103RBT6为主控芯片，通过内部定时器产生脉宽调制信号，以及使用74HC138进行分时复用来控制六足机器人的关节，即18个MG955舵机。通过BMX-02蓝牙转串口模块连接手机和机器人，实现手机蓝牙遥控。采用UN2003A电机驱动芯片驱动步进电机，并配合红外传感器使机器人实现智能避障。由于该机器人拥有18自由度，肢体灵活，还可实现各种类似舞蹈的特殊动作。【关键词】仿生六足机器人；STM32F103RBT6；舵机控制目录1绪论11.1课题研究背景意义11.2仿生六足

3、机器人的现状11.3本设计系统结构21.4本论文的组织结构22肢体结构和步态规划32.1肢体结构设计32.2步态规划32.2.1三角步态32.3本章小结43硬件设计介绍与系统各部分工作原理53.1主控芯片STM32F103RBT6简介53.2STM32F103RBT6最小系统电路53.2.1主芯片原理图53.2.2晶振电路63.2.3复位电路63.2.4下载电路73.3舵机原理与控制73.3.1舵机内部结构73.3.2舵机的工作原理73.3.3舵机控制方法83.3.4辉盛MG995舵机相关参数83.4舵机驱动电路93.5步进电机驱动电路93.6蓝牙接收电路103.7

4、供电系统介绍103.7.1舵机供电103.7.2主芯片及其他电路供电103.8本章小结104软件流程设计与开发工具介绍104.1软件流程框图104.2PWM脉冲信号的形成114.3行走程序介绍134.4蓝牙上位机设计144.5蓝牙接收程序介绍154.6舞蹈子程序介绍164.7避障子程序介绍174.8本章小结175设计制作与调试过程175.1硬件电路设计175.1.1原理图PCB电路与制作工艺设计185.1.2PCB板的检测185.2初步软件编程与调试185.3调试过程中出现的问题186结束语187致谢19参考文献20英文摘要21附录一：原理图22附录二：PCB图25

5、附录三：实物图27附录四：器件清单28附录五：部分程序291.绪论1.1课题研究背景意义机器人是集合了电子技术、机械技术、传感器技术、智能控制技术等于一体的高科技产品。各国现今大力的对它研究，研究机器人的水平在一定程度上反应了该国科技的水平。随着科技的发展，人们对机器人的需求也越来越高，人们希望机器人能在复杂环境中既具有高移动能力，又具有高可靠性。过去的机器人结构多为轮式结构，这种机器人只局限于二维平面的运动，对于那些崎岖不平以及有高度差的路面将失去灵活性，因此外形类似人类或昆虫的两足甚至多足机器人诞生了。仿生六足机器人是基于仿生学原理与电子技术相结合的足式机器人。

6、和轮式或着履带式的机器人相比较，六足机器人自由度比较多、相对灵活、但结构复杂、控制繁琐[1]。由于六足机器人的腿部是离散结构，具有较好的机动性，它可以选择最优的立足点来实现自身的平衡，从而实现一些轮式或履带式机器人无法实现的工作，例如攀爬阶梯，横跨沟，坎等，即使在不平的路面，也能通过控制腿的伸缩使机身保持水平。由于以上的诸多特点，足式的机器人成为当今的科技研究热点。1.2仿生六足机器人的现状最近在国外科技会展上出现了一款基于仿生学的六足机器人。这款命名为“蟑螂”的机器能够模仿昆虫行走，有较强通过性。“MANTIS（蟑螂）”行走机器人是由名为micromagicsys

7、tems的公司制造，驾驶舱内能够容纳一名驾驶员。MANTIS机器人模仿了六足行进模式的昆虫，六足机器人行走的时候腿分为两组，不断的重复脚抬高、前进、落下动作，抬起的三条腿正好连成三角形形状，这样就能够确保行走时的稳定性，这种行走方法速度比较慢，但是很适合在复杂的地形行走。图1-1MANTIS模仿昆虫行走模式由上海交通大学设计研发出的“六爪章鱼”救援机器人进行了载人试验。“六爪章鱼”由18个直流电机作为驱动，高度为1米，伸展时的大小能达到4米。它是通过远程控制，能够非常灵敏的向各个方向行走，速度最高能达1.2千米/小时，能载重200kg的物体。“六爪章鱼”吸引人的