机器人的控制原理简介

机器人控制原理简介

今年手动机器人采用单片机控制，比以往几届有了质的突破，大幅度的提升了控制效率。本届手动机器人的控制电路共经历了两次大的改变。第一次是从前几届的版本修改成单片机控制方式，第二次是在手动机器人上加装了陀螺仪，辅助机器人的控制。

采用的单片机是ARM9系列，主要是因为ARM单片机有如下优点：

1)体积小、低功耗、低成本、高性能；

2)支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8/16位器件；

3)大量使用寄存器，指令执行速度更快；

4)大多数数据操作都在寄存器中完成；

5)寻址方式灵活简单，执行效率高；

6)指令长度固定。

ARM9系列微处理器为低功耗的32位RISC处理器，最适合用于对价位和功耗要求较高的消费类应用。ARM9微处理器系列具有如下特点：

1)5级整数流水线，指令执行效率更高

2)支持32位的高速AMBA总线接口

3)能够提供1.1MIPS/MHz的哈佛结构。

4)支持32位的ARM指令集和16位的Thumb指令集。

5)全性能的MMU，支持Windows CE、Linux、）Palm OS等多种主流嵌入式操作系统。

6)MPU支持实时操作系统。

7)支持数据Cache和指令Cache,具有更高指令和数据处理能力。

图4-3展示了今年胡夫手动机器人上的电路系统。图4-4为手动机器人的机电联合系统图。

控制主要流程为：首先给ARM传输程序，当手柄有信号时就由ARM进行处理。该信号传输到ARM的方式与信号有关，如果是开关信号，则由GPI方式输入到ARM；如果是模拟量，则通过AD转换输入到ARM。ARM处理完毕后，在通过GPI或PWM输出，分别控制继电器和舵机等元件。

图4-3 电路系统图

图4-4 机电联合系统图

4.3 联合调试

在最终版手动机器人制作完成后，集中精力对手动机器人进行调试。下表列举了连续10次正式的联调记录，以供提出和分析问题。

表4-1 联调记录

从这一次典型的联调可以看出手动机器人的一些问题：

首先，从启动区走直线去取积木要求较高，直线性要求好，否则很容易出现穿孔需要调整或穿孔失败的可能性。

再次，手动机器人的底盘很宽（约900mm），且为前驱，转弯时后面的万向轮容易撞上围栏，耽误时间。

最后，手动机器人的金顶放置难以一次放准，需要调整。

这些问题在机构上已经很难再进行改进，这些需要手动操作手的不断操作训练，有效的控制各个环节，把握操作的关键点。所以今年对手动操作手的要求也比较高，能在比赛中快速准确的把握各个要点，完成胡夫金字塔的搭建。