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竞步机器人的设计与制作
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摘 要:本文介绍一种竞步机器人,以ATmega16单片机为核心控制器,通过单片机控制输出PWM信号驱动SR-403P舵机工作,使竞步机器人能够做出符合比赛要求、难度较高的动作。本系统以竞赛任务为驱动,采用模块化设计,软件用C语言编写。
关键词:ATmega16单片机 SR-403P舵机
中图分类号:TP302 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)01-0005-01
1、设计思路和标准
该机器人以ATmega16单片机为主控,主体由6个舵机组成,在机械结构方面通过理论验证,模仿人的走路姿势及关节动作,分析设计合理的腿部构造,使机器人能够稳定、快速的完成竞赛要求的动作。
2、系统组成及工作原理
本系统包括硬件和软件两部分。硬件部分主要完成ISP下载电路连接、舵机控制电路板的焊接等。软件主要完成机器人动作程序编辑调试与下载等功能[1]。机器人独立运行后通过ATmega16单片机控制输出PWM信号来控制舵机的转动,实现竞步机器人规定的动作。系统结构框图如图1所示。
3、主要硬件电路
3.1 ISP下载电路
该下载电路通过连接PC机并口和AVR单片机的串行SPI总线,实现片内Flash及EEPROM的在系统编程[2]。以并口ISP下载线为开发工具,结合第三方软件如ICC AVR6.31进行下载操作。并口ISP下载线由74HC244组成,74HC244为八缓冲器,三态输出,由PC机电源供电。该器件的主要作用是,在执行下载操作时,令DB25的D3D2=00,74HC244各缓冲器均处于工作状态,PC机并口上的D4、D5、D7、ACK几个信号分别通过各自的缓冲器与单片机上SCK、MOSI 、RESET、MISO几个引脚相接,传输数据。下载完成后,令D3D2=11,74HC244各缓冲器处于高阻态,真正实现在线编程功能。
3.2 舵机控制电路
舵机控制效果决定竞步机器人整体运动性能。舵机是一种位置伺服的驱动器,其工作原理是:控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片,获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路,产生周期为20ms,宽度为1.5ms的基准信号,将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较,获得电压差输出,电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时,通过级联减速齿轮带动电位器旋转,使得电压差为0,电机停止转动。
4、软件设计
本系统的软件用C语言编写,主程序完成系统硬件的初始化、子程序调用等功能。主程序、动作子程序如图2、图3所示。
结语
实践证明,本文所设计的竞步机器人运行稳定、任务目标实现效果良好。通过改进机器人硬件结构,结合专用调试软件即可以实现机器人翻转、倒立、迈步等规定动作。
参考文献
[1] 刘广瑞.机器人创新制作[M].西安:西北工业大学出版社,2007.
[2] 张军.AVR单片机应用系统开发典型实例[M].北京:中国电力出版社,2005.
