机器人行走控制研究

?摘 ??要 步进电机（stepping motor）是将电脉冲信号转换为相应的角位移或直线位移的一种特殊电机。每输入一个电脉冲信号电机就转动一个角度。在不需要变换的情况下，能直接将数字脉冲信号转换成角位移或线位移，因此它很适合作为数字控制系统的伺服元件。 计算机技术、电力电子技术和微电子技术的发展，给步进电动机的应用开辟了广阔的前景，应用非常广泛。如数控机床、绘图机、自动记录仪表、遥控装置和航空系统等等，都大量使用步进电机。 步进电动机的种类很多，主要有反应式、永磁式和混合式。近年来又发展有直线步进电动机和平面步进电动机等。本课题详细介绍了步进电机的原理和特点，以及Atmel公司的AT89C51单片机的性能和特性，并在分析了步进电机的原理的基础上，指出了设计机器人行走控制的思路和所需考虑的问题，给出了以AT89C51单片机为核心的低成本、高精度、微型化机器人的硬件电路和软件设计方法。该系统电路设计合理、工作稳定、性能良好、检测速度快、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。 关键词：步进电机?? AT89C51?? 单片机?? 行走控制 1.1 课题背景 ? ???步进电机是将控制脉冲信号变换为角位移或直线位移的一种特殊电机。每相绕组中的通电是脉冲式的，每输入一个控制脉冲信号，转子转过一定角度。步进电机系统有开环和闭环控制两种。开环系统因为结构简单、成本低而应用得比较多；而闭环系统通常用于高精度的场合。 目前,生产步进电机的厂家确实不少，研制的厂家却十分少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有。仅仅处于一种盲目的仿制阶段。签于上述情况，决定以广泛的感应子式步进电机为例。叙述其基本工作原理。望能对选型、使用、及整机改进时有所帮助。 1.2设计目的 1. 基本了解并掌握步进电机的基本原理和控制方法。 2. 熟悉和掌握硬件，编写和烧录机器人行走的程序。 3. 研究步进电机的使用方法，实现对机器人的简单行走和相关控制。 1.3设计主要内容 本设计先探讨和分析步进电机的硬件原理，在于对基础硬件的了解和掌握下，初步研究对机器人的行走控制。利用步进电机多级细分驱动方法，近一步熟悉和研究该设计的核心和关键技术。结合所学的单片机原理和应用知识，着手对程序的初步设计和编写，逐步实现最终要求，完成旋转程序的编写烧录和实验应用，以实现对机器人行走控制。本设计的关键技术是利用单片机完成对步进电机的驱动和控制。 在最后实验阶段，结合课题搭档的直行程序，烧录入装有Atmel公司的AT89C51芯片的轮轴机器人，通过研究、设计、编译好的程序代码，控制机器人行走，以达到本课题的实验目的。