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
" Q' |, \6 B; I+ h  e& L2 I! r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。
在多关节的双足或者多足机器人设计中，通常采用舵机作
% B7 E: O2 w3 T. o$ X为连接关节。舵机是一种位置伺服驱动器，通过接收PWM信号
0 y4 i3 }7 ~1 @5 V' h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
: T  Z& F& w9 B* ]# \" s点，传统的并行控制方式多采用cpld／FPGA等分立元件¨J，或
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
- M, a& Q6 Q- M% C. b( Z9 k0 i0 `$ {at89c52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
路舵机，实现机器人关节的同步控制。
$ i7 m4 ?: f& P$ z- Q1舵机的控制原理
舵机通过接收周期为20ms的PWM方波来作为定位信号，
' s: S4 a5 p* _! p- ^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
3 N6 j; P$ ?/ l5 k. E* }- M6 ^. R平持续时间的关系见图1，舵机控制波形见图2。
# w% [; ?: M9 G( e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。
随着机器人技术的发展。现在用于机器人上的舵机多已突
7 I1 c$ R4 b" ~; F. Z7 @2 v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
- `+ A3 X; O! u+ L7 w1 Q( |. y& \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。
( E% V* l. q/ s8 {2控制系统设计
6 n9 z: F- V. O我们采用atmel公司的at89c52单片机作为主控制器。该型
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