机器人巡航控制

1、第2章伺服电机控制在机器人机电控制系统中，广泛使用的伺服电机是舵机，舵机是一种位置的伺服驱动器，主要由以下儿个部分组成，舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计、宜流电机、控制电路板等。舵机的控制效果是机器人性能的重要影响因素。舵机的输入线共有三条，红色中间，是电源线，一边黑色的是地线，这两根线给舵机提供最基本的能源保证，主要是电机的转动消耗，另外一根线是控制信号线，接单片机的一个输出口，舵机的控制信号是脉宽调制信号，给它提供一定的脉宽，它的输出轴就会保持在一个相对应的角度上，无论外界转矩怎样改变，宜到给它提供一个另外宽度的脉冲信号，它才会改变输出角度到新的对应的位置上，舵机内部有一个基准电路，将外加

2、信号与基准信号相比较，判断出方向和大小，从而产生电机的转动信号。3.1舵机的控制原理舵机的输入信号是一个脉宽可变化的信号，舵机本身也有一个自身的信号源，但是极性是和输入信号相反。把这两个信号比对，就会出现正差或者是负差,这个差就是左右舵机正反转的依据。舵机内含有一个电位器，这个电位器的变化就改变了自身信号源的脉宽，当输入脉冲信号的脉宽与自身信号源脉宽等宽时，舵机进入平衡位置，停转。舵机控制原理图如图3.1所示。马达齿转组卜位3唐理怦一I.图3.1舵机的控制原理图3.2舵机的控制信号为了准确的控制舵机的正反转，需要对舵机进行调零，输入的1.5ms高电平的控制脉冲送入控制电路，控制信号驱动宜流电机

3、（马达）旋转，经减速齿轮组减速后，通过输出轴对外提供高的力矩，调节电位器改变自身信号源的脉宽，使其和输入的控制脉冲宽度一致，由于输入和输出信号等宽，舵机进入平衡位置，停转。经过调零l.oms,之后的舵机，自身产生的信号源的脉宽高电平持续时间为如果输入的控制脉冲高电平持续时间小于1.5ms,舵机会逆时针旋转，如果输入的控制脉冲高电平持续时间大于1.5ms,舵机会顺时钟旋转。本机器人采用两个360度连续旋转舵机作为两主动轮的动力源。使用简单，控制灵活。使用时，左右两电机分别接单片机的Pl_0口和Pl_l口，以脉宽调制信号（PWM）控制电机的动作。当给予机器人舵机高电平持续1.3ms,低电平持续20

4、ms的周期信号时，舵机逆时钟旋转，如图3.2所示。给予机器人舵机高电平持续1.5ms低电平持续20ms的周期信号，此时舵机转速为零，如图3.3所示。给予机器人高电平持续1.7ms,低电平持续20ms1.3msT -20ms1.3 ms的周期信号，此时舵机顺时针旋转，如图 3. 4所示。1.5 ms2(hns图3.21.3ms的控制脉冲序列使舵机逆时钟旋转图3.3/5ms速为零的控制信号时序图| _ 1.7ms_p_1.7ms20ms图3.41.7ms的控制脉冲序列使舵机顺时钟旋转在机器人的执行过程中，如果在起步阶段给予机器人最大的速度，将会导致机器人在启动的时候有一个较大的前倾力，此时机器人会有倾倒的危险。为了使器人能运行平稳，需给予机器人舵机一个合适的脉冲信号，当给予机器人左右1.3ms和1.7ms的高电平脉冲周期信号时，机器人运行相对平稳。在给舵机输入控制信号之前，确保舵机的连线是否正确，其连接原理图如图机舵机3. 5所示。图3.5舵机连接原理图3.3机器人巡航控制机器人基本巡航动作包括向前，向后，左转，右转和原地旋转。以机器人向前巡航为例：机器人向前走时，只需使两个轮子等速前？进（两个电机一顺时针旋转一逆时针旋转）即可，本任