【開(kāi)發(fā)教程8】瘋殼·人形街舞機器人-多個(gè)舵機不同速率轉動(dòng)

Linda-x · 發(fā)表于 2022-7-21 14:03:58

多自由度人形雙足舞蹈機器人

——瘋殼·機器人開(kāi)發(fā)系列

多個(gè)舵機不同速率轉動(dòng)

1相關(guān)簡(jiǎn)介

本章將介紹兩個(gè)舵機的不同速率轉動(dòng)原理以及代碼實(shí)現，多個(gè)舵機不同速率的轉動(dòng)跟兩個(gè)舵機的不同速率轉動(dòng)的原理基本一致。
首先要知道的一點(diǎn)就是我們的舵機速率是一定的，不可控制。我們要完成兩個(gè)舵機不同速率的轉動(dòng)，是采用了一個(gè)積分算法。其實(shí)就是延時(shí)，從而降低一個(gè)或者多個(gè)舵機的轉動(dòng)速率。
我們先舉個(gè)例子。假設 1 號舵機要從 0°轉到 180°，同時(shí) 2 號舵機要從 0° 轉到 90°。如果不做任何處理，那么當 1 號、2 號舵機同時(shí)轉到 90°時(shí)，2 號舵機不轉，1 號舵機繼續轉動(dòng)到 180°。這樣就會(huì )導致機器人難以完成許多動(dòng)作。假設舵機直接從 0°轉到 180°的時(shí)間是 t，那么 2 號舵機實(shí)際轉動(dòng)時(shí)間就是t/2，暫停時(shí)間是 t/2。如果我們將整個(gè)時(shí)間 t 分成 n 份，每次先讓舵機轉動(dòng) t/2n，然后再暫停 t/2n。當 n 足夠大時(shí)，我們的舵機就可以按照以原來(lái)二分之一的角速度勻速轉動(dòng)，從而達到控制舵機的轉速。
2硬件設計
本次將要控制機器人的兩條腿，也就是 2、16 號舵機，對應的 IAP15W4K61S4 單片機管腳是 P15 和 P44，通過(guò)這兩個(gè) IO 口連接 74HC244 間接控制兩個(gè)腿部舵機。

圖 1
3軟件設計

軟件方面，關(guān)于舵機的控制可以參考上一章節，這里只講解積分算法。按照前面所提及的例子，我們的時(shí)間份數 n 應該盡可能大，這樣才會(huì )使舵機轉動(dòng)得更加均勻。但由于實(shí)際情況下，舵機的控制時(shí)間是 2.5ms，那么分成的最小時(shí)間塊的長(cháng)度就不能小于 2.5ms。
在本次代碼中，我們設置一個(gè)動(dòng)作完成時(shí)間（舵機從目前角度轉到目標角度的時(shí)間，時(shí)間可以自己設置）是 1s，那么時(shí)間份數，也就是積分次數就是NeedCount = 1000*2/5（1000 除以 2.5）。每一次裝載的 PWM 對應的角度為當前角度加上動(dòng)作角度差的 NeedCount 分之一，從而實(shí)現舵機的近似勻速轉動(dòng)。
本次積分代碼如下。

代碼1
4實(shí)驗現象

首先打開(kāi)下載軟件 STC-ISP。

圖 2
（1）點(diǎn)擊 Keil 仿真設置，添加 STC 相關(guān)的頭文件。STC 的相關(guān)頭文件路徑是我們之前安裝 Keil C51 的路徑，如果之前采用的默認路徑，那么選擇 C 盤(pán) Keil 文件夾。

圖 3
（2）添加完 STC 相關(guān)的頭文件，點(diǎn)擊彈窗中的確定。

圖 4
（3）設置單片機的型號、最低波特率、最高波特率如下圖所示，硬件選項等選項默認即可。串口號根據實(shí)際情況選擇。

圖 5
（4）點(diǎn)擊打開(kāi)程序文件，選擇我們例程中的.hex 文件。

圖 6
（5）點(diǎn)擊下載/編程，下載代碼。

圖 7

（6）按一下電路板上面的 RST 按鍵，完成下載。

圖 8

代碼下載完成之后，打開(kāi)機器人的電源開(kāi)關(guān)，運行代碼，就能看到我們的機器人的兩條腿以不同的速率上下擺動(dòng)。

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