机器人的各个关节采用舵机驱动,抬腿关节采用的是Hitec HS-85MG舵机,其余均采用Hitec HS-65MG舵机。这两款舵机是带抗震金属齿的微型模拟舵机,转动范围可达180°,扭矩大,在6 V电压工作时HS-65MG可以达到2.2 kg·cm的扭矩,HS-85MG可达3.5 kg·cm的扭矩,非常适合驱动小型机器人。模拟舵机需要一个周期为20 ms、宽度为0.5~2.5 ms的控制脉冲。不同的脉冲宽度对应不同的舵机角度位置。脉冲宽度和舵机角度位置关系如图5.9所示。
图5.9 脉冲宽度和舵机角度位置关系(www.daowen.com)
空间仿壁虎机器人有16个舵机,必须要提供16路PWM信号来驱动。多路舵机的控制可以采用以下几种方法:第一种是采用1个主单片机和4个子单片机来实现,通过主单片机向各个子单片机发送角度信息,由子单片机的定时器产生4路PWM信号。该方式的优点为编程简单,实现方便。缺点是硬件系统庞大,因此不适合小型机器人。第二种是采用一个单片机的16个普通I/O口分时产生16路PWM信号。该方式的优点为实现简单,简化了控制系统。缺点是当系统有通信时,将会影响PWM信号的时序,从而影响舵机控制的准确性,因此也不适合空间仿壁虎机器人。第三种方法是利用一个单片机的多个定时器来产生16路PWM信号。由ST公司研发的STM32F103VCT6有丰富的定时器资源,一共有两个高级、4个通用定时器,每个都可以产生4路不同占空比的PWM信号,完全满足需求。
舵机供电由LM1084-5将输入电压稳压至5 V提供。舵机控制线接STM32的PWM输出引脚,舵机地线接模拟地,模拟地通过零欧姆电阻单点接入数字地。舵机及其接口如图5.10所示。
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