機(jī)器人巡航控制

1、第2章伺服電機(jī)控制在機(jī)器人機(jī)電控制系統(tǒng)中，廣泛使用的伺服電機(jī)是舵機(jī)，舵機(jī)是一種位置的伺服驅(qū)動(dòng)器，主要由以下兒個(gè)部分組成，舵盤(pán)、減速齒輪組、位置反饋電位計(jì)、宜流電機(jī)、控制電路板等。舵機(jī)的控制效果是機(jī)器人性能的重要影響因素。舵機(jī)的輸入線共有三條，紅色中間，是電源線，一邊黑色的是地線，這兩根線給舵機(jī)提供最基本的能源保證，主要是電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)消耗，另外一根線是控制信號(hào)線，接單片機(jī)的一個(gè)輸出口，舵機(jī)的控制信號(hào)是脈寬調(diào)制信號(hào)，給它提供一定的脈寬，它的輸出軸就會(huì)保持在一個(gè)相對(duì)應(yīng)的角度上，無(wú)論外界轉(zhuǎn)矩怎樣改變，宜到給它提供一個(gè)另外寬度的脈沖信號(hào)，它才會(huì)改變輸出角度到新的對(duì)應(yīng)的位置上，舵機(jī)內(nèi)部有一個(gè)基準(zhǔn)電路，將外加

2、信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)相比較，判斷出方向和大小，從而產(chǎn)生電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)。3.1舵機(jī)的控制原理舵機(jī)的輸入信號(hào)是一個(gè)脈寬可變化的信號(hào)，舵機(jī)本身也有一個(gè)自身的信號(hào)源，但是極性是和輸入信號(hào)相反。把這兩個(gè)信號(hào)比對(duì)，就會(huì)出現(xiàn)正差或者是負(fù)差,這個(gè)差就是左右舵機(jī)正反轉(zhuǎn)的依據(jù)。舵機(jī)內(nèi)含有一個(gè)電位器，這個(gè)電位器的變化就改變了自身信號(hào)源的脈寬，當(dāng)輸入脈沖信號(hào)的脈寬與自身信號(hào)源脈寬等寬時(shí)，舵機(jī)進(jìn)入平衡位置，停轉(zhuǎn)。舵機(jī)控制原理圖如圖3.1所示。馬達(dá)齒轉(zhuǎn)組卜位3唐理怦一I.圖3.1舵機(jī)的控制原理圖3.2舵機(jī)的控制信號(hào)為了準(zhǔn)確的控制舵機(jī)的正反轉(zhuǎn)，需要對(duì)舵機(jī)進(jìn)行調(diào)零，輸入的1.5ms高電平的控制脈沖送入控制電路，控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)宜流電機(jī)

3、（馬達(dá)）旋轉(zhuǎn)，經(jīng)減速齒輪組減速后，通過(guò)輸出軸對(duì)外提供高的力矩，調(diào)節(jié)電位器改變自身信號(hào)源的脈寬，使其和輸入的控制脈沖寬度一致，由于輸入和輸出信號(hào)等寬，舵機(jī)進(jìn)入平衡位置，停轉(zhuǎn)。經(jīng)過(guò)調(diào)零l.oms,之后的舵機(jī)，自身產(chǎn)生的信號(hào)源的脈寬高電平持續(xù)時(shí)間為如果輸入的控制脈沖高電平持續(xù)時(shí)間小于1.5ms,舵機(jī)會(huì)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，如果輸入的控制脈沖高電平持續(xù)時(shí)間大于1.5ms,舵機(jī)會(huì)順時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)。本機(jī)器人采用兩個(gè)360度連續(xù)旋轉(zhuǎn)舵機(jī)作為兩主動(dòng)輪的動(dòng)力源。使用簡(jiǎn)單，控制靈活。使用時(shí)，左右兩電機(jī)分別接單片機(jī)的Pl_0口和Pl_l口，以脈寬調(diào)制信號(hào)（PWM）控制電機(jī)的動(dòng)作。當(dāng)給予機(jī)器人舵機(jī)高電平持續(xù)1.3ms,低電平持續(xù)20

4、ms的周期信號(hào)時(shí)，舵機(jī)逆時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)，如圖3.2所示。給予機(jī)器人舵機(jī)高電平持續(xù)1.5ms低電平持續(xù)20ms的周期信號(hào)，此時(shí)舵機(jī)轉(zhuǎn)速為零，如圖3.3所示。給予機(jī)器人高電平持續(xù)1.7ms,低電平持續(xù)20ms1.3msT -20ms1.3 ms的周期信號(hào)，此時(shí)舵機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，如圖 3. 4所示。1.5 ms2(hns圖3.21.3ms的控制脈沖序列使舵機(jī)逆時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)圖3.3/5ms速為零的控制信號(hào)時(shí)序圖| _ 1.7ms_p_1.7ms20ms圖3.41.7ms的控制脈沖序列使舵機(jī)順時(shí)鐘旋轉(zhuǎn)在機(jī)器人的執(zhí)行過(guò)程中，如果在起步階段給予機(jī)器人最大的速度，將會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人在啟動(dòng)的時(shí)候有一個(gè)較大的前傾力，此時(shí)機(jī)器人會(huì)有傾倒的危險(xiǎn)。為了使器人能運(yùn)行平穩(wěn)，需給予機(jī)器人舵機(jī)一個(gè)合適的脈沖信號(hào)，當(dāng)給予機(jī)器人左右1.3ms和1.7ms的高電平脈沖周期信號(hào)時(shí)，機(jī)器人運(yùn)行相對(duì)平穩(wěn)。在給舵機(jī)輸入控制信號(hào)之前，確保舵機(jī)的連線是否正確，其連接原理圖如圖機(jī)舵機(jī)3. 5所示。圖3.5舵機(jī)連接原理圖3.3機(jī)器人巡航控制機(jī)器人基本巡航動(dòng)作包括向前，向后，左轉(zhuǎn)，右轉(zhuǎn)和原地旋轉(zhuǎn)。以機(jī)器人向前巡航為例：機(jī)器人向前走時(shí)，只需使兩個(gè)輪子等速前？進(jìn)（兩個(gè)電機(jī)一順時(shí)針旋轉(zhuǎn)一逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)）即可，本任