基于STM32的双足机器人控制系统的研究

基于STM32的双足机器人控制系统的研究双足机器人是一种仿生机器人，可以模拟人类的步行动作，并具备移

动和平衡能力。为了实现双足机器人的控制，需要一个强大的控制系统来

处理传感器数据并生成相应的控制指令。

在基于STM32的双足机器人控制系统的研究中，主要包括以下几个方面：

1.传感器数据获取与处理：双足机器人需要使用多种传感器来获取关

于环境和自身状态的数据，以便进行相应的控制。如惯性测量单元(IMU)、压力传感器、编码器等。通过使用STM32微控制器，可以使用其丰富的通

用输入/输出接口和模拟输入/输出接口，轻松地与各种传感器进行通信并

获取数据。然后通过处理这些数据，可以计算机器人的姿态、速度、加速

度等状态信息。

2.动作控制算法：为了保持双足机器人的平衡和稳定，需要开发相应

的动作控制算法。这些算法根据传感器数据分析机器人的状态，并生成相

应的控制指令来调整机器人的姿态和步行动作。例如，使用PID控制器来

调整姿态，使用预测控制算法来计算步行动作。在STM32微控制器上实现

这些算法，可以快速和高效地生成控制指令。

3.控制指令生成与执行：在STM32微控制器中，可以通过编程将控制

指令转换为电机和执行器的操作信号。这些信号可以通过PWM信号、模拟

输出、脉冲信号等方式传递给电机驱动器、执行器等设备。通过这些设备，可以控制机器人的运动和姿态。

4.通信与交互：为了实现与外部设备的通信和交互，可以使用STM32

微控制器的通信接口，如串口、CAN总线等。通过这些接口，可以将双足

机器人的数据发送给外部设备进行分析和处理，也可以接收外部设备的指令进行控制。同时，也可以将控制系统与计算机进行连接，通过编程界面实现对机器人的监控和控制。

总之，基于STM32的双足机器人控制系统的研究可以实现对机器人的感应、动作控制和通信交互等功能。通过充分利用STM32微控制器的高性能和丰富的接口资源，可以实现高效、精确和稳定的控制系统，从而提升双足机器人的性能和应用范围。不过，需要在研究中充分考虑硬件资源和软件算法设计的优化，以实现更好的控制效果。

基于STM32的机器人伺服控制器设计

基于STM32的机器人伺服控制器设计引言目前，机器人控制系统的研究重点在开放式、模块化控制系统等方面，机器人控制器的标准化和网络化已成为研究热点；同时，机器人伺服控制器的研究也具有很大的应用价值。在伺服通信方面，传统的基于模拟信号传输的集散控制系统需采用数／模转换器，系统构成复杂、分辨率低、可靠性得不到保障且难以扩展。为了解决此问题，本系统采用实时工业以太网EtherCAT 协议作为机器人伺服系统的底层协议，同时构建伺服从站控制器。实时以太网技术简化了一般总线的互操作性和实时性等方面的问题，能满足控制网络传输的实时性要求，EtherCAT 工业以太网技术以其网络实时性高、速度快、拓扑结构灵活等优点得到广泛关注。本控制器采用德国赫优讯公司开发的嵌入式实时以太网模块COMX 来完成EtherCAT 通信的功能，采用STM32 系列单片机(以下简称STM32)为主控制器，由STM32 来控制电机和COMX 的工作流程。1 COMX 介绍嵌入式实时以太网模块COMX-CA-RE 是德国赫优讯公司开发的特殊网卡，支持所有主流的实时工业以太网协议(EtherCAT、PROFINET IO、Ethernet／IP、Power-Link、Sereos III、Modbus TCP 等)。其协议栈设计成可装载的固件存储在Flash 中；在系统启动时，COMX 模块会自动装载保存在Flash 中的协议固件。COMX 模块使用netX500 网络控制芯片，主机通过双端口内存DPM 接口来进行数据交互，通过对DPM 读和写来实现网络通信及模块控制。COMX 结构框图如图1 所示。COMX 模块与主机交互的接口是双端口内存DPM，DPM 是netX500 控制器和主机之间共享的存储区，应用程序通过DPM 来实现EtherCAT 数据通信、netX 系统配置和诊断信息的获取。在使用COMX 模块进行通信时，主要完成主机对DPM 操作程序的编写以及握手标记的设置等。EtherCAT 网络上的数据是实时地映射到DPM 的，同时应用程序通

双足机器人

双足机器人本作品研究了基于STM32F407的双足机器人，此机器人采用了U型梁、多个180°数字舵机、多功能支架等构成了多自由度的机械结构，通过舵机驱动模块来控制舵机旋转从而实现机器人的稳定行走，以及模拟人类做一些简单的动作。本作品结构相对简单、安装快捷调试方便，且试验结果显示，该步行机器人能够实现平稳的行走，以及模拟人做一些较为复杂的动作，且性能优越，应用广泛。标签：双足机器人舵机驱动远程控制引言随着科学技术的发展以及人类对未知领域探索的加速，机器人的应用越来越广泛。一方面，机器人能取代人类完成一些机械繁重的工作，让人类从重复而无意义的体力劳动中解放出来；另一方面，机器人能代替人类完成具有危险性的任务，让人类减少生命安全财产的损失。种种方面使得人类对机器人的需求越来越强烈，故研究一种步行的机器人显得尤为重要。在机器人的行动方式中双足步行是自动化程度最高、最为复杂的动态系统。本作品主要研究双足机器人的行走过程。通过对外界环境的判断让机器人处理一些简单的应变，为机器人在以后更为复杂的工作环境稳定工作打下基础。因此双足机器人具有十分重大的研究价值和研制意义。 1总体方案 1.1硬件方面 1.1.1控制部分单片机是系统中控制部分最为关键的元件，其主要控制整个机器人的行动方式，处理外部环境的变化，以及改变机器人行走的路线。系统还包括发射机电路和接收机电路，无线数据发射接收电路。其中，发射机电路采用多个可变电位器将控制者的控制动作转变为模拟控制信号，经发射端的单片机将输入的多路模拟信号经过A/D转换后变为数字信号，再进行编码并由串行口发射；接收机电路的任务则是把接收到的信号进行适当放大并从中解调出编码信号，然后通过接收端的单片机将该信号转换成相应的舵机控制信号和电动机驱动控制信号，从而完成各个舵机的旋转以完成双足机器人不同的动作和姿态。 1.1.2电源部分采用LM7805cv是常用的三端稳压器，一般使用的是TO-220封装，在宽输入的条件下能提供5V直流的稳压输出，同时内部含过流和过载保护电路。若使用外围器件，它还能提供不同的电压和电流，输出波纹很小，适用于对双足机器人供电。控制电路

基于STM32的四足仿生机器人控制系统设计与实现

基于STM32的四足仿生机器人控制系统设计与实现近年来，随着科技的不断发展，机器人技术也得到了极大的进展。四足仿生机器人作为一种模拟动物四肢运动方式的机器人，具有较高的机动性和适应性。本文将介绍基于STM32的四足仿生机器人控制系统的设计与实现。 1. 引言随着社会对机器人技术需求的增加，仿生机器人的研究也变得越来越重要。四足仿生机器人可以模拟真实动物四肢的运动方式，具备较大的运动自由度和稳定性。其中，控制系统是四足仿生机器人实现各种功能和动作的核心。 2. 系统设计基于STM32的四足仿生机器人控制系统主要包括硬件设计和软件设计两部分。 2.1 硬件设计在硬件设计方面，需要选择合适的传感器、执行器和控制器。传感器常用于感知环境信息，可以选择激光传感器、压力传感器和陀螺仪等。执行器常用于驱动机器人的运动，可以选择直流电机或伺服电机。控制器负责处理各种传感器和执行器的数据和信号，最常用的是基于STM32的微控制器。

2.2 软件设计在软件设计方面，需要编写嵌入式程序来实现机器人的各种功能和动作。可以使用C语言或嵌入式汇编语言来编写程序。程序需要实时处理传感器数据，控制执行器的运动，同时保证系统的稳定性和安全性。 3. 实现步骤在实现基于STM32的四足仿生机器人控制系统时，可以按照以下步骤进行： 3.1 传感器数据获取通过传感器获取环境信息，并将数据传输给控制器进行处理。可以使用SPI或I2C等通信协议进行数据传输。 3.2 运动规划根据传感器数据分析，确定机器人的运动规划。例如，判断机器人所处环境是否有障碍物，确定机器人的步态等。 3.3 控制算法设计基于运动规划结果，设计合适的控制算法。其中包括反馈控制、PID控制等。控制算法需要保证机器人的稳定性和动作的准确性。 3.4 执行器控制根据控制算法计算出的控制信号，控制执行器的运动。根据机器人的步态和动作需求，驱动各个关节实现运动。

基于STM32F407的双足机器人

基于STM32F407的双足机器人双足机器人是指能够像人类一样用双脚行走的机器人，它具有非常高的技术含量和挑战性。在现代科技的发展下，双足机器人已经被广泛应用于各种领域，例如医疗机器人、救援机器人、娱乐机器人等。而基于STM32F407的双足机器人则是一种结合了先进的 STM32F407单片机技术和双足机器人技术的新型产品，具有独特的优势和特点。基于STM32F407的双足机器人在控制系统和运动控制方面具有很高的灵活性和稳定性。STM32F407是意法半导体公司推出的一款高性能的32位微控制器，其主频可达168MHz，具有丰富的外设接口和强大的处理能力。这使得基于STM32F407的双足机器人在运动控制和感知处理方面具有很强的实时性和精确性，能够更好地完成各种复杂的动作和任务。除了运动控制系统，基于STM32F407的双足机器人还具有高度集成的传感器系统。双足机器人需要通过传感器来感知外部环境和自身状态，以便实时调整自身姿态和动作。而基于STM32F407的双足机器人可以通过其丰富的外设接口来连接多种传感器，例如惯性传感器、视觉传感器、力觉传感器等，实现对外部环境和自身状态的全面感知和分析。 STM32F407的强大处理能力和丰富的存储空间也为双足机器人的传感器系统提供了充足的资源和支持。在软件开发方面，基于STM32F407的双足机器人可以充分利用STM32CubeMX和嵌入式开发工具来进行开发。STM32CubeMX是意法半导体公司提供的一套强大的集成开发环境，可以快速生成STM32F407单片机的初始化代码和外设驱动程序，大大降低了软件开发的复杂度和工作量。嵌入式开发工具如Keil、IAR等也为基于STM32F407的双足机器人提供了强大的编程和调试功能，使得软件开发更加高效和便捷。基于STM32F407的双足机器人具有灵活性、稳定性和可扩展性等优势，适合用于各种复杂的环境和任务。它不仅可以应用于工业生产和物流领域，还能在医疗护理、救援救援和娱乐娱乐领域发挥重要作用。相信随着科技的不断进步和创新，基于STM32F407的双足机器人将在未来有更加广泛的应用前景和发展空间。

基于STM32的智能小车研究

基于STM32的智能小车研究基于STM32的智能小车研究摘要：本文主要介绍了基于STM32的智能小车研究。智能小车是一种集传感器、控制器和执行器于一体的智能设备，具有自主感知、决策和执行能力。通过对智能小车的硬件设计和编程控制，实现小车的路径规划、避障、跟随等功能。本文通过详细的实验对比设计方案，验证了基于STM32的智能小车在性能和稳定性方面的优势。 1. 引言智能小车是近年来嵌入式技术和人工智能领域的重要研究内容，它将传感器、控制器和执行器融合在一起，能够实现自主感知、决策和执行能力。基于STM32的智能小车由于其先进的处理能力、低功耗和丰富的外设接口而备受研究者的青睐。 2. 硬件设计智能小车的硬件设计是实现其功能的基础。基于STM32的智能小车的硬件设计主要包括底盘、传感器和控制器三部分。 2.1 底盘设计底盘设计是构建智能小车的基础，其主要特点是稳定性和灵活性。本研究采用了四驱差速底盘设计，使得小车能够在各种地形和环境中自由行驶，并且能够承载各种传感器和控制器。同时，底盘设计还考虑到小车的尺寸和重量，以便于在室内和室外环境中灵活操控。 2.2 传感器设计智能小车的传感器设计是实现其自主感知能力的关键。本研究采用了多种传感器，包括红外线传感器、超声波传感器和摄像

头传感器。红外线传感器主要用于障碍物检测和距离测量，超声波传感器用于障碍物避免和定位，摄像头传感器用于视觉感知和图像处理。 2.3 控制器设计智能小车的控制器设计是实现其决策和执行能力的关键。本研究选择了STM32作为控制器，因其具有高性能的处理能力和低功耗的特点。控制器通过与传感器和执行器的连接，实现对小车的数据采集和控制指令发送。 3. 编程控制编程控制是实现智能小车功能的核心。本研究基于STM32平台，采用C语言编程进行控制。编程控制主要包括路径规划、避障和跟随三个方面。 3.1 路径规划路径规划是指根据目标位置和当前位置，计算出小车行驶的最佳路径。本研究采用了A*算法进行路径规划，通过评估每个节点的代价函数，找出最短路径。在编程实现中，通过编写 A*算法的代码，将其转化为可执行的程序。 3.2 避障避障是指小车在行驶过程中避开障碍物，以确保行驶安全。本研究通过红外线传感器和超声波传感器实现障碍物的检测和定位，当传感器检测到障碍物时，程序会发送指令使小车避开障碍物。在编程实现中，通过编写避障算法的代码，实现智能避障功能。 3.3 跟随跟随是指小车能够根据特定的目标进行自动追踪。本研究通过摄像头传感器实现对目标物体的识别和跟随，通过图像处理算法，提取目标物体的特征并进行追踪。在编程实现中，通过编

机器人双足步态控制方法的研究与实现

机器人双足步态控制方法的研究与实现第一章绪论在过去几年中，机器人技术得到了长足的发展，已经越来越多地应用于制造业、医疗、军事、物流等领域。与此同时，双足机器人也在逐渐增加相关应用领域。随着科技的发展，双足机器人已经成为人类研究和开发的核心领域之一。在人机交互方面，双足机器人可以更好地模仿人类步态，同样双足机器人也可以在危险的环境中或已经不适用于人类的环境中工作，如铁路维护、搜救行动和灾难应对等。在双足机器人应用领域中，步态控制是一个非常重要的研究方向。如何建立双足机器人的步态并对其控制，就是该领域的重要研究内容之一，是该领域研究的重点。本文旨在对双足机器人步态控制方法的研究和实现进行分析和探讨。第二章双足机器人步态控制的相关研究现状步态控制是双足机器人研究领域的重点，其研究现状主要包括以下方面： 2.1 基本控制方法双足机器人的步态控制主要有两种基本方法：一种是基于动力学模型的控制方法，一种是基于模糊理论的控制方法。基于动力学模型的控制方法，可以通过建立系统的动力学模型、控制器模

型和仿真系统模型来实现。基于模糊理论的控制方法，其主要特点是可以提高系统的自适应性和鲁棒性，从而提高系统的运动稳定性。这种方法主要应用于模糊控制算法中，可以较好地解决系统中的死区和不确定性问题。 2.2 步态规划方法双足机器人的步态规划方法主要有基于参数曲线、基于较多来源等多种方法。基于参数曲线的步态规划方法可以将双足机器人的运动轨迹细分为不同的部分并进行分析，从而得到实现步态控制的参数和条件。基于多方面来源的步态规划方法则可以充分利用不同信息来源，如IMU、视觉甚至声音等，从而达到更为精确的运动控制效果。 2.3 双足机器人的步态仿真和实验研究在步态仿真和实验研究中，通常使用一些经典的运动过程和PID控制，通过建立双足机器人的运动模型，使用MATLAB、Simulink等工具进行建模和仿真，实现对双足机器人的控制和仿真操作。第三章双足机器人步态控制方法的研究双足机器人步态控制方法主要包括对步态规划、动力学模型的建立和基于模糊理论的控制方法等方面进行探讨。 3.1 步态规划与控制

基于STM32的SCARA机器人控制电路研究与设计的开题报告

基于STM32的SCARA机器人控制电路研究与设计的开题报告一、选题背景随着智能制造时代的到来，工业机器人逐渐成为了工业生产的主流。SCARA机器人，全称Selective Compliance Assembly Robot Arm，翻译为选择性配合装配机器人臂，是一类在工业生产领域广泛应用的机器人。SCARA机器人可以在水平平面内进行组装、检测、装配、电子生产等操作，其拥有高精度、高重复性、高速度等特点。本项目着眼于STM32控制SCARA机器人的智能控制策略研究，旨在研发一种基于STM32的SCARA机器人控制电路，实现对SCARA机器人关节驱动器的精准控制，提高机器人运动的稳定性、精度和速度，进一步提升智能制造领域中机器人的应用效果。二、研究内容和目标本项目的研究内容主要包括以下几个方面： 1. SCARA机器人的结构分析与设计。 2. SCARA机器人的控制系统设计，其中包括机器人关节控制器的设计。 3. 基于STM32的SCARA机器人控制程序设计。 4. SCARA机器人运动控制算法设计与优化。本项目的研究目标是： 1. 研发一种基于STM32的SCARA机器人控制电路，实现对机器人关节驱动器的高精准控制，提高机器人运动的稳定性、精度和速度。 2. 设计一套适用于SCARA机器人的运动控制算法，实现机器人对物体的高精度定位及组装等操作。

3. 提高SCARA机器人的生产效率和灵活性，在智能制造领域取得一定的应用效果。三、研究方法和步骤本项目的研究方法和步骤主要包括以下几个方面： 1. 基于SCARA机器人运动学原理，进行机器人结构设计和控制系统设计，确定机器人控制电路的基本要求。 2. 设计SCARA机器人关节控制器的硬件电路，实现对关节驱动器的高精准控制。 3. 基于Keil C编程软件，设计STM32控制程序，实现对机器人关节控制器的控制。 4. 研究运动控制算法，优化算法参数，实现机器人对物体的高精度定位及组装等操作。 5. 搭建实验平台，进行算法实验和性能测试，对实验结果进行分析和总结。四、论文结构和预期结果本项目的论文主要由以下部分组成：第一章：绪论介绍研究背景、目的和意义，分析国内外研究现状，概述本论文的结构和内容。第二章：SCARA机器人的结构分析和控制系统设计介绍SCARA机器人的结构、运动学原理和控制系统设计，分析机器人控制电路的基本要求。第三章：SCARA机器人关节控制器的设计与实现介绍SCARA机器人关节控制器的硬件电路设计，阐述关节控制器的工作原理和实现方式。

单片机在机器人运动控制中的应用研究

单片机在机器人运动控制中的应用研究随着现代科技的不断发展，机器人技术取得了飞速的进步，被广泛应用于生产制造、医疗保健、安全监测等领域，并逐渐成为现代社会发展的重要组成部分。机器人的运动控制是实现机器人自主行动最重要的基础。而单片机是机器人运动控制中不可或缺的芯片，在机器人的运动控制中有着广泛的应用。一、单片机的基本概念单片机是指在一个芯片上集成了中央处理器、内存、输入输出端口和各种外设等功能模块，完整实现了一个微型计算机的功能。单片机具有成本低、功能丰富、易于程序编写与控制等优点，因此被广泛应用于各种电子产品中。常见的单片机包括51单片机、STM32单片机等。二、单片机在机器人运动控制中的应用 1、机器人的控制系统机器人控制系统由控制器、传感器、运动控制装置、执行器和人机交互接口等组成。其中，运动控制装置是机器人实现自主运动的关键设备，而单片机是其中最为重要的计算设备。单片机通过预设程序，将各种传感数据转化为具体的控制指令，控制机械臂和自主车辆等设备完成特定的动作。 2、运动控制器的设计单片机可以用作机器人运动控制系统的主控芯片，通过编写相应的程序，实现运动轨迹控制、速度调节、位置伺服、反馈调节、系统监控等功能。在机器人运动过程中，单片机可以对各种传感器收集到的信息进行数据处理，调整运动器件的状态和姿态，精确控制机器人的运动轨迹，实现高精度的运动控制。

3、机器人的定位技术单片机可以通过机器人的定位技术，将机器人放置在特定的位置对物体进行观测或采集数据。机器人的定位通常通过全局定位和局部定位两种方式实现，其原理是通过传感器采集周围环境的信息，结合运动状态和运动规划，计算机器人的位置和姿态信息。单片机可以通过这种方式，将机器人准确地定位到需要测量或采集数据的地方。 4、机器人的导航技术机器人的导航技术是指机器人在特定环境中的自主导航能力。单片机可以用作机器人导航系统的控制核心。通过预设程序，单片机可以准确计算机器人在特定环境中的位置和姿态信息，实现自主导航功能。在保证机器人安全的前提下，通过机器人的导航技术，可以快速有效地探索目标区域，实现机器人的自主行动。三、单片机在机器人运动控制中的优点 1、高效稳定单片机可以通过专门的运动控制芯片，实现高效稳定的运动控制，能够根据不同的运动要求进行动态控制，并准确调控机械臂、电机等运动器件的状态和姿态，确保机器人运动的稳定性和精度。 2、灵活可编程单片机具有强大的编程能力，可以通过编写相应的程序，实现不同的运动控制功能，且相比于传统的机械控制设备，其编程灵活性更强，可以运用多种控制算法，满足不同的运动控制需要。 3、便于维护单片机体积小，组成简单，操作维护相对容易。其模块化设计和模块可替换的优点，可以在出现故障时，快速更换相应的模块实现系统修复和维护。

半被动双足机器人控制系统设计

半被动双足机器人控制系统设计李诚;张奇志;周亚丽【摘要】针对双足机器人行走过程是单腿支撑和双腿支撑交替进行的复杂过程和现有双足机器人控制系统方面的不足,提出了一种由足部增加舵机驱动提供冲击力矩的半被动双足机器人控制系统方案,即由一个上位机(PC机)和一个控制器构成控制系统,通过USB进行高速数据通信;上位机主要负责系统监控和协调控制;控制器采用STM32处理器,实现机器人3个关节的数据采集、步态规划逻辑运算以及向上位机传送相应的运动状态数据;在样机上测试结果表明,控制系统通过传感器检测到的实时数据是准确可靠的,并且能很好地控制半被动双足机器人双足运动. 【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2015(023)011 【总页数】3页(P3651-3653) 【关键词】双足机器人;STM32;控制系统;半被动;舵机【作者】李诚;张奇志;周亚丽【作者单位】北京信息科技大学自动化学院,北京 100192;北京信息科技大学自动化学院,北京 100192;北京信息科技大学自动化学院,北京 100192 【正文语种】中文【中图分类】TP242 近年来，作为机器人科学领域的一个新的分支，双足机器人一直是自动控制领域研究的热点［12］。研究双足运动不仅可以帮助肢体受伤的患者进行恢复治疗［35］

以及为残疾人开发仿人平衡原理的假肢［6］，而且还可以在作战时实现单兵重负荷野外执行任务，大大减少运输补给压力，一直都是各国军工研究的重点项目。McGeer于1989年提出了“被动动力行走”的概念，指出机器人可以完全不用驱动，也完全不用控制，仅依靠势能作为能量输入就可以实现沿斜坡向下的稳定行走［7］。如果采用被动行走方式可以解决能耗等问题，实现双足机器人高效自然行走。但是纯被动双足机器人不能在大角度下坡面、上坡路面和水平面上行走，因此，本文结合被动行走和主动控制原理提出了半被动双足机器人的控制系统设计方案。双足机器人由髋、膝、踝3个关节组成，腿部机械结构两两一组通过结构连杆在髋部连接，控制器控制舵机转动带动足部运动与地面蹬踏摩擦使双腿摆动。系统结构包括两个组成部分，如图1所示。 1）机械机构：包括足关节，腿部，膝关节，髋关节。采用铝合金材料制造，缩小体积，减轻重量，增加便携性。 2）控制部分：包括主控制板、传感器、舵机、电源模块，主控制板和电源模块装配在双足机器人的腰部。控制系统的硬件包括主控单元，驱动单元，传感器单元，电源模块，系统框图如图2所示。控制系统的功能是采集并处理传感器数据同时将处理后的数据上传上位机，解析上位机下发数据包驱动舵机。 2.1 主控单元功能主控单元就是一块功能集中的主控制板，主要功能是在运动过程中，首先实时采集霍尔位置传感器及姿态传感器的数据，数据打包后通过软件协议发送上位机，同时解析上位机下发数据包内容，经过逻辑运算发出指令控制双足机器人运动。其次通过读取姿态传感器X轴的姿态信息和安装在踝关节、膝关节和髋关节上的3个霍尔位置传感器反馈的位置信息判断双足机器人的运动状况，控制4个舵机的转动

毕业设计开题报告基于STM32单片机的魔方机器人设计

青岛理工大学毕业设计（论文）开题报告题目名称：基于STM32单片机的魔方机器人的设计学院：机电学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：XXX 学号：XXX 指导教师：XXX 职称：教授 2019年12月17日毕业设计（论文）开题报告

二、研究内容 1．主要研究内容、目标及拟解决的关键问题（1）研究内容 ①功能设计：魔方机器人通过STM32单片机控制8个舵机，独立完成魔方的抓取、转体、以及单个面的旋转等功能。通过颜色识别程序扫描魔方状态，实时传输给单片机，了解魔方复原过程，控制舵机进行对应的转动，从而复原魔方； ②机械结构设计：机械部分首先通过CAD软件画出机械抓手、支架等单个部件的雕刻图，使用雕刻机雕刻。材料选择亚克力有机玻璃作为主要材料。另外使用四组滑轨滑块用来控制机械臂的前进与后退，从而控制是否握持； ③硬件设计：硬件电路设计部分包括STM32配置电路部分、电源部分、舵机控制部分等； ④软件设计：软件部分包括STM32控制主程序、不同模块的子程序和各个模块的子程序等； ⑤设计完成后用AltiumDesigner10软件画出系统电路的原理图进行实物制作调试；系统测试：利用测试环境对设计的终端进行测试，统计测试结果改进监测终端。（2）研究目标设计出一款可以将任何混乱程度的三阶魔方还原的魔方机器人，相对于以往的魔方机器人，在多个方面做出优化设计，使得机器人在稳定性和复原魔方的快速性方面达到更好的效果，通过颜色识别程序扫描魔方状态，实时传输给单片机，了解魔方复原过程。通过STM32单片机控制8个舵机，独立的完成魔方的抓取、转体、以及单个面的旋转等功能。对于精度要求极高的机械部分，采用亚克力雕刻组装来完成。最终可以成功的复原任意打乱的魔方。（3）拟解决的关键问题 ①使8个舵机的误差控制在5°以内，以及使机械部分精度达到标准； ②魔方复原方法的程序设计。 2．拟采取的研究方法、技术路线、实施方案及可行性分析（1）研究方法查阅相关文献，了解国内外魔方机器人的现状，确定研究方案。（2）技术路线查阅相关文献确定研究方向完成硬件电路设计及元器件的选型熟悉软件，完成软件程序设计进行实物设计与制作对设计的终端进行测试

基于STM32运动控制器的研究

基于STM32运动控制器的研究文章提出了一种基于STM32的运动控制器，主要进行控制器的硬件电路设计分析以及简单的介绍了控制器采用的数据采样插补的算法。在简易的实验运动平台应用表明该控制器满足了设计的要求。标签：STM32；运动控制器；算法 1 概述随着科学技术飞速发展，运动控制技术在工业机器人、自动化设备等领域中发挥作用越发明显。目前市面上的运动控制器大多采用ARM/DSP+FPGA架构，该类型控制器开发起来比较复杂而且成本昂贵。而事实上大多数时候对于运动控制系统的运动精度并没有非常严格的要求。因此在这种情况下，文章提出了一种基于STM32的运动控制器，由于成本比较低廉，该控制器广泛应用于简易的实验运动平台。 2 控制器的设计控制器采用STM32F103x单片机为核心。控制器采用三轴设计，最多控制三个电机运动。可以实现点位、连续、联动等功能。同时该控制器采用RS232和485两种通讯方式与上位机进行通讯，以此得到控制信号以及发送控制器运行状态。控制器有12路输入和15路输出，输入输出均采用光耦芯片进行隔离。控制器的电机接口单元采用差分输出方式进行输出。总体方案如图1所示。 2.1 硬件设计（1）主控单元电路设计。该运动控制器主控单元采用基于 Cortex-M3处理核的微控制器STM32F103x。该处理器为32位处理器，内核频率高达72MHz，1.25DMips/MHz处理能力，具备16个可编程优先等级中断，256K字节存储以及64K的SRAM，具有两个高级的定时器和6个基本的定时器。该控制器采用定时器的输出比较，输入捕获来实现脉冲PWM的输出以及编码器的计数。其I/O端口均与两条外设总线相连，同时该微控制器具有丰富的外设，如USART接口等。这里主要使用了USART外设与上位机进行通讯。在仿真接口的设计上，主控电路采用SWM方式，只需要4根线就能实现程序的下载及在线调试，与传统的JTAG调试相比，在确保可靠性的同时可以缩小控制器的大小。主控单元电路如图2所示。（2）其它模块的设计。控制器采用DC24V输入，由于主控芯片供电电压为3.3V。因此使用DC24V转DC5V电源隔离模块，该电源模块为18V-36V宽电压输入，同时可是实现主板电源与外部电源的隔离。从电源模块输出5V电压再采用AMS117电源芯片进行降压，得到STM32所使用的3.3V电压。

基于STM32的扫地机器人控制系统设计

基于STM32的扫地机器人控制系统设计基于STM32的扫地机器人控制系统设计随着科技的不断进步，机器人已经广泛应用于各个领域，其中扫地机器人作为家庭和办公场所的清洁助手备受欢迎。为了实现扫地机器人精确的定位和控制，本文将设计一种基于STM32的扫地机器人控制系统。一、系统设计方案扫地机器人的主要功能是通过传感器和控制系统实现对环境的感知和控制，完成清扫任务。基于此，本系统设计方案如下： 1.硬件设计：选择STM32作为主控芯片，它具有强大的处理能力和丰富的外设接口。另外，还需要选择合适的电机驱动、传感器和扫地装置等设备。利用电机驱动实现机器人的运动控制，通过传感器感知环境信息，然后通过扫地装置进行清扫。 2.软件设计：设计合理的软件架构，包括底层驱动程序、中间层控制算法和上层应用程序。底层驱动程序主要负责与硬件设备的交互，包括电机驱动、传感器数据采集等。中间层控制算法根据传感器数据实现机器人的定位和路径规划等功能。上层应用程序通过与用户交互，实现对机器人清扫任务的控制和管理。二、系统实现过程在实现扫地机器人控制系统时，需要按照以下步骤进行： 1.硬件连接：将选定的电机驱动、传感器和扫地装置等设备按照引脚定义进行连接，并使用合适的电源供电。 2.编写底层驱动程序：根据设备的规格说明编写底层驱动程序，实现与硬件设备的交互。例如，使用PWM信号控制电机

的速度和方向，使用ADC采集传感器数据等。 3.设计控制算法：根据实际需求，设计合适的控制算法。例如，使用传感器数据进行环境感知和机器人定位，使用路径规划算法确定机器人的清扫路径等。 4.实现上层应用程序：设计用户界面，实现用户与机器人的交互。例如，使用按钮或触摸屏控制机器人的启动、停止和清扫模式切换等。 5.调试和测试：完成软硬件的连接后，进行系统的调试和功能测试。根据测试结果对系统进行优化和改进。三、系统优化与改进在实际应用过程中，可以根据用户的反馈和需求对扫地机器人的功能进行优化和改进。以下是一些常见的优化和改进方式： 1.增加环境感知能力：可以增加更多的传感器模块，比如声音传感器、红外线传感器等，来提高机器人对环境的感知能力。 2.完善控制算法：根据实际使用情况，对控制算法进行优化和改进，提高机器人的定位精度和清扫效果。 3.增加智能化功能：可以引入机器学习和人工智能算法，使机器人能够根据环境变化和用户需求自动调整工作模式。 4.提升扫地装置效率：对扫地装置进行改进，提升清扫效率和清扫面积。 5.强化用户体验：设计友好的用户界面和交互方式，提供更多的功能选项，以满足不同用户的需求。综上所述，基于STM32的扫地机器人控制系统设计是一项复杂而又有挑战性的工程。通过合理的硬件设计和软件编程，可以实现扫地机器人精确的定位和控制，为用户提供高效的清

双足步行机器人设计

双足步行机器人设计张熙婷;胡心悦;陶蕾;张佳宁【摘要】随着机器人技术的发展和控制理论的逐步成熟,对双足机器人的稳定性问题、双足机器人步行移动及其各种仿人动作的研究正受到国际学者们越来越多的普遍关注.为了实现机器人的稳定行走,采用了180°数字舵机,且具有强大处理能力的微控制芯片STM32F103C8T6,完成了步行机器人自主行走所需的硬件设计;采用U 型梁、多功能支架等组成了6自由度结构完成小车的机械结构设计,结构设计精简,便于安装调试;实现了步行机器人的稳定、精确行走的功能.试验结果表明,该步行机器人能够实现稳定、精确行走,远程控制的功能,且性能优越,应用前景广泛. 【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2017(030)006 【总页数】3页(P147-149) 【关键词】双足机器人;6自由度;微控制;数字舵机【作者】张熙婷;胡心悦;陶蕾;张佳宁【作者单位】重庆邮电大学自动化学院,重庆 400065;重庆邮电大学自动化学院,重庆 400065;重庆邮电大学自动化学院,重庆 400065;重庆邮电大学自动化学院,重庆400065 【正文语种】中文【中图分类】TH122

0 引言根据机器人的移动性，可分为固定式和移动式机器人。其中移动式机器人可分为轮式和足式[1]。自20世纪末开始，双足步行机器人的研究进入了快速发展时期。笔者对双足机器人的步态规划和远程控制等问题进行了深入研究。 1 双足步行机器人结构设计 1.1 整体结构设计为满足机器人稳定、精确行走的功能，首先对机器人行走场地进行了设计。机器人步行场地如图1所示。双足步行机器人整体结构主要由支撑材料、控制系统、自由度结构等组成。为能够实现双足稳定、连贯、快速的步行，保证步行有较好的直线度，机械结构设计所采用的材料，要有较高的强度和刚度，我们选择了硬质铝合金板。控制系统采用的是微控制器等组成的集成PCB板，具有体积小、功能强大的特点。自由度结构是由数字舵机组成。同时根据国内外仿生双足机器人结构，我们设计了该双足步行机器人整体设计结构，如图2所示。图1 机器人行走场地图2 步双足行机器人整体设计结构 1.2 支撑材料选择由于机器人的各关节是用舵机驱动,为了减小机器人的体积、减轻重量,机器人的结构做成是框架型的。框架的设计有效地利用了舵机的尺寸大小，并使舵机的活动范围能尽量符合各关节的活动范围。机械结构设计所采用的材料要有较高的强度和刚度，来支撑整个身体。所选用材料的质量密度不能太大，以便降低机器人的重量。根据资料查阅[2]，绝大多数小型双足机器人关节材料均选用铝合金作为材料，整个结构采用1.5 mm的铝合金(LY12)钣金材料，这种材料具有重量轻、硬度高、

基于stm32的仿生六足机器人-控制系统设计

基于STM32的六足仿生机器人 -控制系统设计学院：专业：姓名：指导老师：工业自动化学院机械电子工程谢浩林学号：职称： 160404102482 李琳讲师中国·珠海二○二一年五月

诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计《基于STM32的六足仿生机器人-控制系统设计》是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计使用的数据真实可靠。本人签名：谢浩林日期： 2020 年 4 月 24 日

基于STM32的六足仿生机器人 -控制系统设计摘要随着机器人的发展日新月异，各个行业和领域对机器人的要求和需求也日益增长。近十几年来，由于六足仿生机器人在勘测领域的作用显著，其发展尤为迅速。这种新型的足式机器人，借鉴了自然界中诸如蜘蛛，螳螂等昆虫的行进步态和肢体结构，使其在崎岖、松软等复杂地形上行进时，比起履带式或者轮式的机器人更加地稳定灵活，能更好对应勘测，探索等方面的工作。本文主要研究六足仿生机器人的控制系统的实现。通过采用STM32F103VCT6作为控制器，用蓝牙通讯控制与腿部结构相连接的舵机从而实现手控机器人的行进，并简单实现自动行进，超声波避障和拍照功能。关键词：六足仿生机器人；STM32F103VCT6；控制系统；舵机sg90；

Design of Hexapod robot control system based on STM32 Abstract With the rapid development of robots, the requirements and demands of robots in various industries and fields are increasing day by day. In recent decades, the hexapod robot has developed particularly rapidly due to its significant role in the field of surveying. The new foot-like robot borrows from the gait and limb structure of natural insects such as spiders and mantids, allowing it to navigate rough, soft and complex terrain, compared with the tracked or wheeled robot, it is more stable and flexible, and can better correspond to the exploration and exploration work. This paper mainly studies the realization of the control system of the robot. By using STM32F103VCT6 as the controller, the steering gear connected with the leg structure is controlled by Bluetooth, and the functions of automatic moving, ultrasonic obstacle avoidance and photo-taking are realized. Keywords: Hexapod robot;STM32F103VCT6;Control system;Steering Gear SG90;