基于at89c52单片机的机器人关节控制系统设计

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摘要：多关节机器人是很常见的一种机器人类型，通常采用舵机作为关节连接件。文章提出了一种基于
AT89C52单片机的通用的多关节机器人控制系统，并提出了一种新的通过排序过程并行输出控制信号的舵机控制
( J  d' z3 ^: M5 a( {  x! |算法，可同时控制多达24路舵机，以及利用积分方式对舵机进行调速控制方法，实现关节平滑运动。
1 ^$ h8 @" p+ K在多关节的双足或者多足机器人设计中，通常采用舵机作
. b1 y2 K3 e- k4 p8 [# f$ L为连接关节。舵机是一种位置伺服驱动器，通过接收PWM信号
: \7 N4 @8 C9 v  m+ V& h+ D输出一定的转角，定位精度较高，可以实现多关节机器入对位置
的控制要求。在多关节机器人中，要求能同时并行控制多个关节
9 z/ d# `* e( x; M) L6 a2 z点，传统的并行控制方式多采用cpld／FPGA等分立元件¨J，或
# t% K$ M* g) I) H, B9 }( ~者通过单片机以串行方式输出控制信号【2 J，或利用舵机周期时
间长的特点采用时间片的方式【31。在此，我们提出了一种基于
( J( {7 o# w% |8 Aat89c52单片机的多舵机并行积分控制系统，通过排序的方式，并
行输出多路控制信号，并通过循环调用方式，可同时控制8—24
- ]6 {; |& W, o0 j( X8 P路舵机，实现机器人关节的同步控制。
* P, R+ Z# Q( I' X( P3 Y# s1舵机的控制原理
' e9 v- m  v$ D! h% j, z* f8 ]* h7 E舵机通过接收周期为20ms的PWM方波来作为定位信号，
方波中高电平持续时间对应为舵机的转角。舵机的转角与高电
+ F  f: D9 k3 i1 w  [, u4 }* K平持续时间的关系见图1，舵机控制波形见图2。
' }2 S. l! }0 S8 G9 j6 a8 j在不考虑舵机的非线性误差的情况下，转角与脉宽有如下
关系：0=90t一45。
" k% `$ R) Q! r) D4 n1 [% ]随着机器人技术的发展。现在用于机器人上的舵机多已突
破传统的20ms的周期限制。我们采用了一款国产的机器人专用
6 Y5 m  m9 e' a4 L$ B舵机作为研究平台，该舵机PWM周期4～25ms，且可以实现位
置自锁，位置跟踪，不用随时接收指令，转速约30。／ms。
9 F0 S$ D" K" i) W9 f9 f8 N" ~: ~2控制系统设计
我们采用atmel公司的at89c52单片机作为主控制器。该型
0 Q& w& L7 d* \号片内EPROM达到8k，256B的片内RAM，同时有3个定时器，

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舵机可以作为机器人手指的关节