arm的多自由度人形机器人控制系统设计(附件)【字数：6799】
进入21世纪，全球机器人产业迅速发展，各行各业传统的靠人工劳动力的生产方式逐渐被各式各样的机器人所替代。本次毕业设计根据基本的控制要求选择了以NXP公司的LPC1549单片机作为控制核心。机器人的控制系统的设计包括硬件和软件部分的设计，硬件部分设计主要是硬件的选型和电路连接，软件部分设计包括模块驱动和控制程序编写，并且经过最终的硬件调试和动作测试完成了控制的基本要求。基于ARM的多自由度人形机器人控制系统，保证了机器人的运动的灵活性，和智能操作的实时性。
目录
引言 1
一、控制系统总体设计方案 2
（一）控制对象分析 2
（二）硬件组成 2
（三）系统整体方案论述 2
二、系统硬件设计 3
（一）主控制器选择 3
（二）数字舵机 4
（三）语音控制模块 5
（四）蓝牙模块 6
三、系统软件设计 6
（一）主程序设计 6
（二）舵机控制程序设计 7
（三）蓝牙应用程序设计 8
（四）语音模块程序设计 10
四、系统调试 12
（一）环境搭建 12
（二）硬件调试 15
总结 19
致谢 20
参考文献 21
引言
机器人作为一种自动化装备，涉及到电子、控制、传感器等等许多先进的科学技术。随着机构理论、伺服理论的发展，机器人正式进入实际应用阶段影响着人类生产生活。机器人的研发被越来越多国家重视，机器人制造技术迅速发展。在这段时间，伴随着现代计算机理论基础、现代控制理论和传感器技术也飞速发展。在这个大环境下机器人产业发展进一步提速，到现在各行各业传统的人工劳动力逐渐被种类繁多、功能用途广泛的机器人所代替。
机器人的出现加速了全世界现代化建设的进程，它工作高效、精确、稳定、持续性更强，相比于传统人工劳动力有着很大的优势。所以机器人的发展对人类意义重大，相比于以前的功能单一的机器人如何让机器人更智能化、功能更广泛是 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
机器人发展的现实任务。
本文在熟悉和了解了各种机器人的控制方案的基础上，根据基本的控制要求选择了以NXP公司的LPC1549单片机作为控制核心。机器人的控制系统的设计包括硬件和软件部分的设计，硬件部分设计主要是硬件的选型和电路连接，软件部分设计包括模块驱动和控制程序编写，并且经过最终的硬件调试和动作测试完成了控制的基本要求。基于ARM的多自由度人形机器人控制系统，保证了机器人的运动的灵活性，和智能操作的实时性。
一、控制系统总体设计方案
（一）控制对象分析
本次设计是基于ARM的多自由度人形机器人控制系统设计，NXP公司的LPC1549单片机作为运动控制器，由语音控制模块、蓝牙模块等硬件搭建的整个完善的硬件平台。系统接通电源后机器人保持在初始化状态，然后进入可操作状态。通过动作下发机器人接收到动作指令并完成动作数据保存。然后通过输入语音然后命令机器人执行编辑好的动作。
（二）硬件组成
机器人控制系统由NXP公司LPC1549单片机作为控制器，TP5410锂电池充电、升压控制器，LDX218舵机作为机器人关节轴的运动部件，LD3320语音控制模块用于语音操控机器人进行动作。一个采用蓝牙4.0协议栈的BLE SPP蓝牙模块通过微信小程序编辑动作后给机器人下发动作，实现智能化操作机器人。其整体硬件设计框图如11所示。
图11 硬件设计框图
（三）系统整体方案论述
LPC1549控制器作为此次系统设计核心。初始化上电后各个模块开始工作，机器人进行初始化动作后进入可操控状态。此时蓝牙应用层通信协议代码开始工作，等待接收终端发送指令并且硬件准备接收，等待接收到指令后处理解析指令，随后舵机控制代码执行机器人各个舵机进行调整进行相应动作。语音模块随时准备录入操作员语音指令，进行解析判断并进行提示和控制舵机相应动作。
二、系统硬件设计
（一）主控制器选择
该系统设计主要协调控制好机器人各个舵机的输出角度来达到控制机器人动作的目的，但是机器人需要控制的舵机数目多达17个，用市面上常见的ST公司的MCU作为控制器很难同时输出这么多路PWM波来控制舵机，因此选择NXP公司LPC1549运动控制器。
如图21所示为LPC1549的基本单片机系统的电路图。
/
图21 LPC1549最小系统
（二）数字舵机
LDX218是一款日本进口舵机，其电位器精度高能大幅度的降低舵机在工作中抖动的概率，舵机控制精度和线性度大大提高，能够保证运动的精确性。采用插拔线方式，可以尽可能避免脱焊情况，更换和拆卸舵机方便快捷。如图22为LDX218舵机的基本电路图。
/
图22 LDX218电路图
其具体参数如表21所示。
参数名称
数值
产品重量
60g
产品尺寸
40*20*405mm
产品速度
0 16sec/60°
堵转扭矩
15kg.cm 66V 17kg.cm 74V
工作电压
6.0V84V
空载电流
100mA
表21舵机参数表
（三）语音控制模块
因为该设计需要用到语音控制机器人的动作，所以考虑到产品的适用性和性价比，我选择了市面上比较流行LD3320语音控制模块来作为设计语音控制部分的控制器。该芯片采用ASR语音识别技术，完成非特定人的语音识别，不需要操作人员进行特定的针对训练。如图23所示，为LD3320模块。
目录
引言 1
一、控制系统总体设计方案 2
（一）控制对象分析 2
（二）硬件组成 2
（三）系统整体方案论述 2
二、系统硬件设计 3
（一）主控制器选择 3
（二）数字舵机 4
（三）语音控制模块 5
（四）蓝牙模块 6
三、系统软件设计 6
（一）主程序设计 6
（二）舵机控制程序设计 7
（三）蓝牙应用程序设计 8
（四）语音模块程序设计 10
四、系统调试 12
（一）环境搭建 12
（二）硬件调试 15
总结 19
致谢 20
参考文献 21
引言
机器人作为一种自动化装备，涉及到电子、控制、传感器等等许多先进的科学技术。随着机构理论、伺服理论的发展，机器人正式进入实际应用阶段影响着人类生产生活。机器人的研发被越来越多国家重视，机器人制造技术迅速发展。在这段时间，伴随着现代计算机理论基础、现代控制理论和传感器技术也飞速发展。在这个大环境下机器人产业发展进一步提速，到现在各行各业传统的人工劳动力逐渐被种类繁多、功能用途广泛的机器人所代替。
机器人的出现加速了全世界现代化建设的进程，它工作高效、精确、稳定、持续性更强，相比于传统人工劳动力有着很大的优势。所以机器人的发展对人类意义重大，相比于以前的功能单一的机器人如何让机器人更智能化、功能更广泛是 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
机器人发展的现实任务。
本文在熟悉和了解了各种机器人的控制方案的基础上，根据基本的控制要求选择了以NXP公司的LPC1549单片机作为控制核心。机器人的控制系统的设计包括硬件和软件部分的设计，硬件部分设计主要是硬件的选型和电路连接，软件部分设计包括模块驱动和控制程序编写，并且经过最终的硬件调试和动作测试完成了控制的基本要求。基于ARM的多自由度人形机器人控制系统，保证了机器人的运动的灵活性，和智能操作的实时性。
一、控制系统总体设计方案
（一）控制对象分析
本次设计是基于ARM的多自由度人形机器人控制系统设计，NXP公司的LPC1549单片机作为运动控制器，由语音控制模块、蓝牙模块等硬件搭建的整个完善的硬件平台。系统接通电源后机器人保持在初始化状态，然后进入可操作状态。通过动作下发机器人接收到动作指令并完成动作数据保存。然后通过输入语音然后命令机器人执行编辑好的动作。
（二）硬件组成
机器人控制系统由NXP公司LPC1549单片机作为控制器，TP5410锂电池充电、升压控制器，LDX218舵机作为机器人关节轴的运动部件，LD3320语音控制模块用于语音操控机器人进行动作。一个采用蓝牙4.0协议栈的BLE SPP蓝牙模块通过微信小程序编辑动作后给机器人下发动作，实现智能化操作机器人。其整体硬件设计框图如11所示。
图11 硬件设计框图
（三）系统整体方案论述
LPC1549控制器作为此次系统设计核心。初始化上电后各个模块开始工作，机器人进行初始化动作后进入可操控状态。此时蓝牙应用层通信协议代码开始工作，等待接收终端发送指令并且硬件准备接收，等待接收到指令后处理解析指令，随后舵机控制代码执行机器人各个舵机进行调整进行相应动作。语音模块随时准备录入操作员语音指令，进行解析判断并进行提示和控制舵机相应动作。
二、系统硬件设计
（一）主控制器选择
该系统设计主要协调控制好机器人各个舵机的输出角度来达到控制机器人动作的目的，但是机器人需要控制的舵机数目多达17个，用市面上常见的ST公司的MCU作为控制器很难同时输出这么多路PWM波来控制舵机，因此选择NXP公司LPC1549运动控制器。
如图21所示为LPC1549的基本单片机系统的电路图。
/
图21 LPC1549最小系统
（二）数字舵机
LDX218是一款日本进口舵机，其电位器精度高能大幅度的降低舵机在工作中抖动的概率，舵机控制精度和线性度大大提高，能够保证运动的精确性。采用插拔线方式，可以尽可能避免脱焊情况，更换和拆卸舵机方便快捷。如图22为LDX218舵机的基本电路图。
/
图22 LDX218电路图
其具体参数如表21所示。
参数名称
数值
产品重量
60g
产品尺寸
40*20*405mm
产品速度
0 16sec/60°
堵转扭矩
15kg.cm 66V 17kg.cm 74V
工作电压
6.0V84V
空载电流
100mA
表21舵机参数表
（三）语音控制模块
因为该设计需要用到语音控制机器人的动作，所以考虑到产品的适用性和性价比，我选择了市面上比较流行LD3320语音控制模块来作为设计语音控制部分的控制器。该芯片采用ASR语音识别技术，完成非特定人的语音识别，不需要操作人员进行特定的针对训练。如图23所示，为LD3320模块。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jsj/wlw/317.html
