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
  e7 C/ J4 s& d4 }" j% h$ `, `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
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。
4 q/ w, }3 `. F8 }1 }$ \- ^在多关节的双足或者多足机器人设计中，通常采用舵机作
: P1 V; l& B' q$ o# @为连接关节。舵机是一种位置伺服驱动器，通过接收PWM信号
1 |, {7 w, W$ l* P5 l. L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
点，传统的并行控制方式多采用cpld／FPGA等分立元件¨J，或
& X  s& Y5 b3 o  I+ S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
# e) P1 q- L! n6 B" J+ E  z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
: U5 \# V2 ?# U2 O7 zat89c52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。
1舵机的控制原理
, s5 Z9 c! ]9 D( i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
, }; {# b9 q2 d7 n$ X平持续时间的关系见图1，舵机控制波形见图2。
在不考虑舵机的非线性误差的情况下，转角与脉宽有如下
  C' F' b) W) k, v) v0 |* {0 A% u, |; Q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
! u7 F( `/ l# T  C& ]- O6 U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
, j& T3 I/ [5 x$ R; m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。
2控制系统设计
/ {) M) w( r* ~我们采用atmel公司的at89c52单片机作为主控制器。该型
, y$ }) O; E& y5 V% Z' p: T2 p; Y" _号片内EPROM达到8k，256B的片内RAM，同时有3个定时器，
3 D" o/ K3 Z+ U

5 [' E' q8 ^2 V/ M! z1 F$ C5 [- j

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埋头拉线ing

舵机可以作为机器人手指的关节