STM32六足仿生小机器人及其测试系统的开发

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摘要面对自然界中大部分的非结构化地形，轮式、履带式等常用车辆往往失去效用。六足机器人足端与地面之间为点面接触，可以很好的适应非结构化地形，而被广泛应用于诸如灾后救援、核工业检测等极限环境中。本文根据机器人控制系统的需求，设计了一套基于STM32定时器产生需要的PWM波的控制系统。62937

该系统可对机器人18 个主动驱动关节进行控制。设计了步态算法，实现了六足机器人的前进、后退、左转、左行、右转、右行。同时，又运用仿真的方法研究了各舵机在不同动作下的占空比。并制作六足机器人实物样机进行了调试，验证了所设计六足机器人机构的运动能力和驱动元件的可行性。

毕业论文关键词六足机器人 STM32 PWM波舵机实物样机

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Bionic hexapod robot and The development of testing system

Abstract Moving on the unstructured terrain in nature, commonly used vehicles such as vehicles with wheels or tracks often fail to function well. The contact type between the end of the hexapod robot’s feet and the ground surface is point to surface, so that it can adapt to the unstructured terrain well. It is widely used in extreme environment such as rescue after disaster, nuclear industry detection, etc.A control system based on PWM about STM32’s TIM for our hexapod robot.

The control system can control the robot’s 18 active driver joints.Kinds of action can be realized using the designed gait arithmetic.At the same time,the duty cycle of steering engines in different action is studied by simulation method.Physical prototype of hexapod robot is successfully debugged, the results show that the motion capacity and the feasibility of drive devices are agreeable.

Keywords:Hexapod robot;STM32;PWM;Steering engine;Physical prototype

1 绪论 1

1.1 六足机器人由来-仿生学 1

1.2 机器人的定义与分类 1

1.3 课题的研究现状 4

1.4 本论文的主要研究工作 8

2 六足机器人结构分析与步态规划 9

2.1 引言 9

2.2 六足甲虫运动原理分析 9

2.3 步态走法及分析 10

3 六足机器人控制系统硬件设计 15

3.1 引言 15

3.2 六足机器人控制系统设计要求 15

3.3 六足机器人控制系统总体设计 15

3.4 六足机器人控制模块设计 17

4 六足机器人控制系统软件设计 26

4.1 运动控制主程序 26

4.2 舵机标号、对应计数值及各动作程序 32

4.3 各动作的管脚仿真 34

结论 37

展望 38

致谢 39

参考文献 40

1 绪论

1.1 六足机器人由来-仿生学

仿生学（Bionics），也称生物模拟学，是在具有生命之意的希腊语 bion 上，加上有工程技术涵义的 ics 而组成的词。它作为一门独立的学科，于 1960 年 9 月在美国俄亥俄州的空军基上召开的第一次仿生学会议上正式诞生。仿生学的定义由与会的美国博士 J.E.斯蒂尔提出的，他认为“仿生学是研究以模仿生物系统的方式、或是以具有生物系统特征的方式、或是以类似于生物系统方式工作的系统的科学”。J.E.斯蒂尔为新兴的科学命“Bionics”，希腊文的意思是研究生命系统功能的科学。仿生学的定义为：研究生物系统的结构、特质、功能、能量转换、信息控制等各种优异的特征，并把它们应用到技术系统，改善已有的技术工程设备，并创造出新的工艺过程、建筑构型、自动化装置等技术系统的综合性科学。从生物学的角度来说，仿生学属于应用生物学的一个分支。从工程技术方面来看，仿生学根据对生物系统的研究，为设计和建造新的技术设备提供了新原理、新方法和新途径。