機器人巡航控制

1、第2章伺服電機控制在機器人機電控制系統(tǒng)中，廣泛使用的伺服電機是舵機，舵機是一種位置的伺服驅動器，主要由以下兒個部分組成，舵盤、減速齒輪組、位置反饋電位計、宜流電機、控制電路板等。舵機的控制效果是機器人性能的重要影響因素。舵機的輸入線共有三條，紅色中間，是電源線，一邊黑色的是地線，這兩根線給舵機提供最基本的能源保證，主要是電機的轉動消耗，另外一根線是控制信號線，接單片機的一個輸出口，舵機的控制信號是脈寬調制信號，給它提供一定的脈寬，它的輸出軸就會保持在一個相對應的角度上，無論外界轉矩怎樣改變，宜到給它提供一個另外寬度的脈沖信號，它才會改變輸出角度到新的對應的位置上，舵機內部有一個基準電路，將外加

2、信號與基準信號相比較，判斷出方向和大小，從而產生電機的轉動信號。3.1舵機的控制原理舵機的輸入信號是一個脈寬可變化的信號，舵機本身也有一個自身的信號源，但是極性是和輸入信號相反。把這兩個信號比對，就會出現(xiàn)正差或者是負差,這個差就是左右舵機正反轉的依據(jù)。舵機內含有一個電位器，這個電位器的變化就改變了自身信號源的脈寬，當輸入脈沖信號的脈寬與自身信號源脈寬等寬時，舵機進入平衡位置，停轉。舵機控制原理圖如圖3.1所示。馬達齒轉組卜位3唐理怦一I.圖3.1舵機的控制原理圖3.2舵機的控制信號為了準確的控制舵機的正反轉，需要對舵機進行調零，輸入的1.5ms高電平的控制脈沖送入控制電路，控制信號驅動宜流電機

3、（馬達）旋轉，經(jīng)減速齒輪組減速后，通過輸出軸對外提供高的力矩，調節(jié)電位器改變自身信號源的脈寬，使其和輸入的控制脈沖寬度一致，由于輸入和輸出信號等寬，舵機進入平衡位置，停轉。經(jīng)過調零l.oms,之后的舵機，自身產生的信號源的脈寬高電平持續(xù)時間為如果輸入的控制脈沖高電平持續(xù)時間小于1.5ms,舵機會逆時針旋轉，如果輸入的控制脈沖高電平持續(xù)時間大于1.5ms,舵機會順時鐘旋轉。本機器人采用兩個360度連續(xù)旋轉舵機作為兩主動輪的動力源。使用簡單，控制靈活。使用時，左右兩電機分別接單片機的Pl_0口和Pl_l口，以脈寬調制信號（PWM）控制電機的動作。當給予機器人舵機高電平持續(xù)1.3ms,低電平持續(xù)20

4、ms的周期信號時，舵機逆時鐘旋轉，如圖3.2所示。給予機器人舵機高電平持續(xù)1.5ms低電平持續(xù)20ms的周期信號，此時舵機轉速為零，如圖3.3所示。給予機器人高電平持續(xù)1.7ms,低電平持續(xù)20ms1.3msT -20ms1.3 ms的周期信號，此時舵機順時針旋轉，如圖 3. 4所示。1.5 ms2(hns圖3.21.3ms的控制脈沖序列使舵機逆時鐘旋轉圖3.3/5ms速為零的控制信號時序圖| _ 1.7ms_p_1.7ms20ms圖3.41.7ms的控制脈沖序列使舵機順時鐘旋轉在機器人的執(zhí)行過程中，如果在起步階段給予機器人最大的速度，將會導致機器人在啟動的時候有一個較大的前傾力，此時機器人會有傾倒的危險。為了使器人能運行平穩(wěn)，需給予機器人舵機一個合適的脈沖信號，當給予機器人左右1.3ms和1.7ms的高電平脈沖周期信號時，機器人運行相對平穩(wěn)。在給舵機輸入控制信號之前，確保舵機的連線是否正確，其連接原理圖如圖機舵機3. 5所示。圖3.5舵機連接原理圖3.3機器人巡航控制機器人基本巡航動作包括向前，向后，左轉，右轉和原地旋轉。以機器人向前巡航為例：機器人向前走時，只需使兩個輪子等速前？進（兩個電機一順時針旋轉一逆時針旋轉）即可，本任