基于STM32F407的雙足機器人

趙佩佩 劉程瑞 王可煦 於文祚

摘 要 本系統(tǒng)以STM32單片機為系統(tǒng)的中央控制器，將中央控制器與舵機控制器，舵機，各類傳感設備及受控部件等結(jié)合，構(gòu)成整個雙足行走機器人，達到行走、做動作的目的。單片機中央控制器與舵機控制器以串口通信方式實現(xiàn)。硬件包括舵機控制器，按鍵，各種傳感器和數(shù)據(jù)采集與處理單元。軟件包括單片機初始化、主程序、信號采集中斷程序、通過串口通訊的接收和發(fā)送程序。

關鍵詞 雙足機器人 STM32 串口通信

0引言

在步行方式中兩足步行是最為復雜、自動化水平最高的動態(tài)系統(tǒng)。本設計以對兩足行走機器人的行走控制為目的，來研究兩足機器人的行走過程。為實現(xiàn)機器人的穩(wěn)定行走本系統(tǒng)以STM32單片機為系統(tǒng)的中央控制器，將中央控制器與舵機控制器，舵機，各類傳感設備及受控部件等結(jié)合，構(gòu)成整個雙足行走機器人，達到行走、做動作的目的。

1硬件部分

雙足行走機器人系統(tǒng)其硬件部分主要由五大部分構(gòu)成：

（1）控制單元。單片機STM32是系統(tǒng)中控制部分關鍵的元件，它與控制單元組成控制部分功能。負責整個機器行動的方式，以及處理外部環(huán)境變化的，改變機器人行走路線的任務。

（2）舵機控制模塊。主芯片為單片機STM32，模塊與控制單元進行串口通信從而達到控制信息的傳輸。舵機控制模塊通過接收控制信息來產(chǎn)生控制舵機的PWM波形。從而實現(xiàn)行走控制。

（3）傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。利用傳感器采集信息，為機器人提供準確的外部環(huán)境數(shù)據(jù)?？刂茊卧ㄟ^接收的外部信息來改變控制信號，來讓機器人產(chǎn)生行動變化。

（4）受控部件。通過控制舵機，通過精確的角度變化讓機器人完成行走的基本目的。其主要受控于舵機模塊。通過PWM進行控制。

（5）支架。組成機器人的軀干，搭載機器人全部電子器件。

2軟件部分

軟件設計設計方案主要由三大部分構(gòu)成：

（1）主程序設計。接收器將手柄的遙控信號通過串口發(fā)送給單片機STM32，然后由單片機對信號進行分析處理后正確識別后執(zhí)行相應的中斷動作子程序，輸出匹配的舵機控制指令，控制機器人完成相應的姿態(tài)動作。

（2）在機器人行進的過程中，使用紅外傳感器對外部環(huán)境進行檢測，并將信息傳遞給單片機然后進行處理，并執(zhí)行相應的舵機控制指令。

（3）在設計動作時，利用串口通信的方式，通過上位機調(diào)試每個舵機不同轉(zhuǎn)動角度并得到對應的指令控制數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫，方便程序調(diào)用。

3結(jié)語

本系統(tǒng)的核心處理器為給予ARM Cortex-M4內(nèi)核的STM32處理器，高性能以及低功耗的優(yōu)點大大提高了系統(tǒng)的可靠性。本設計選擇4自由度機器人作為設計的框架，并在其基礎上進行設計，簡單的4個關節(jié)即可實現(xiàn)行走目的，適用性強，易于控制，減少了開發(fā)時間。

參考文獻

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