一種無線控制舵機互動人形機器人的製作方法

2023-10-20 13:28:42 1

本發明涉及機器人控制技術領域，具體為一種無線控制舵機互動人形機器人。

背景技術：

人形機器人的研究起步於1960年代後期，目標是解決人形機器人的雙足行走問題。如日本早稻田大學加藤一郎教授在1969年研製出wap-1平面自由度步行機。研究的內容包括行走機構的設計以及相應的控制方法。1973年，加藤等人在wl-5的基礎上配置機械手及人工視覺、聽覺裝置組成自主式機器人warot-1，此時研究者才開始逐步研究人形機器人的自主控制和運動，人形機器人研究也逐步擴展到人工智慧方面。在此後很長的一段時間裡，人形機器人的研究重點是行走機構的研究，如採取新的驅動方式和步行方式的控制方法，提高人形機器人的行走速度，近期的技術發展使得人形機器人具備奔跑能力(索尼的sdr-3x)。進入1990年代，人形機器人在控制方法和人工智慧等方面的研究成果不斷出現，從而推動了人形機器人技術的快速發展，此後機器人的行走能力、智能化和功能都越來越強大，最著名的人形機器人就是本田公司的asimo如今，人形機器人向這兩個不同的方面發展，一個是外形上與真實人類的細部特徵相同的發展；另一個是功能上接近真實人類，具備和人類一樣的運動能力和靈活性及對環境的判斷能力。

現階段的機器人控制存在如下不足：

1)現階段機器人控制大都採用數字舵機，每個舵機需要一個單片機io口輸出信號控制，佔用有限的io資源，同時連接線路複雜，容易出現故障。

2)現階段機器人控制採用有線連接控制數字舵機方式，無法控制多個控制系統，同時由於採用線路連接方式，無法避免線路損耗影響信號傳遞

3)多機器人配合目前採用每個單獨mcu控制，通過無線通信模塊進行連接，成本偏高，連接不夠穩定。

技術實現要素：

為了克服現有技術方案的不足，本發明提供一種無線控制舵機互動人形機器人，節約io資源，可以控制多個系統，成本低穩定性高。

本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：一種無線控制舵機互動人形機器人，包括主機模塊、從機模塊和獨立電源，所述主機模塊包括stm32舵機控制板，所述stm32舵機控制板用於安裝在主機器人內部，stm32舵機控制板的io引腳連接有主機單總線連接器，所述主機總線轉換器按照總線通信協議工作，輸出控制信號至主機舵機組，主機舵機組用於執行主機動作指令，所述stm32舵機控制板的通信接口連接有主藍牙模塊；所述從機模塊包括串口轉單總線舵機控制板，所述單總線舵機控制板的總線埠通過單總線連接有叢機舵機組，所述從機舵機組用於控制舵機動作，單總線舵機控制板的通信埠連接有從藍牙模塊，所述從藍牙模塊與主藍牙模塊按照藍牙協議進行數據傳輸通信；所述獨立電源用於輸出7.2v穩定直流電壓，分別送入到stm32舵機控制板和單總線舵機控制板的電源引腳。

作為本發明一種優選的技術方案，所述stm32舵機控制板為24路舵機控制板，集成多個傳感器，板載8mflash存儲空間支持的單總線數字舵機以及市面上其他舵機控制器所支持普通pwm驅動的數字舵機。

作為本發明一種優選的技術方案，所述藍牙模塊與主藍牙模塊採用hc05藍牙串口透傳模塊，該模塊具有兩種工作模式：命令響應工作模式和自動連接工作模式，通過控制模塊外部引腳輸入電平進行動態切換。

作為本發明一種優選的技術方案，所述單總線舵機控制板的vs引腳連接鋰電池正極，gnd連接陰極，5v連接hc05模塊5v接口，gnd連接陰極為其供電。控制板txd連接hc05模塊rxd，控制板rxd連接hc05模塊txd，進行通信連接控制。

作為本發明一種優選的技術方案，所述主機舵機組和從舵機組均採用單總線回讀數字舵機，該舵機內部集成有主控晶片，主控晶片用於進行pwm調製，舵機的信號口通過總線連接至控制器的txd埠。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明支持使用藍牙無線方式連接以一個mcu舵機控制板作為處理控制中心配合串口轉單總線控制板實現的多個機器人無線控制系統。本發明具有如下特點：

1)主機使用stm32舵機控制板作為所有機器人控制處理中心，通過藍牙無線通信方式與從機串口轉單總線控制板連接，從而控制從機機器人系統；

2)支持單總線接口，一條信號線可以級聯255個舵機，同時這些舵機均支持角度溫度回讀，便於更好檢測單個舵機狀態和更好進行相應控制；

3)支持無線藍牙連接通信方式，可以實現控制從機部分無需使用mcu控制晶片，從而簡化電路，境降低成本，同時無線連接方式使用於更多場景。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為藍牙模塊原理圖；

圖3為串口轉單總線舵機控制板原理圖。

圖中：1-主機模塊；2-從機模塊；3-獨立電源；101-stm32舵機控制板；102-主機單總線連接器；103-主機舵機組；104-主藍牙模塊；201-串口轉單總線舵機控制板；202-從機舵機組；203-從藍牙模塊。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

實施例：

如圖1至圖3所示，一種無線控制舵機互動人形機器人，包括主機模塊1、從機模塊2和獨立電源3，所述主機模塊1包括stm32舵機控制板101，所述stm32舵機控制板101為24路舵機控制板，集成多個傳感器，板載8mflash存儲空間支持的單總線數字舵機以及市面上其他舵機控制器所支持普通pwm驅動的數字舵機；所述stm32舵機控制板101用於安裝在主機器人內部，stm32舵機控制板101的io引腳連接有主機單總線連接器102，所述主機總線轉換器102按照總線通信協議工作，輸出控制信號至主機舵機組103，主機舵機組103用於執行主機動作指令，所述stm32舵機控制板101的通信接口連接有主藍牙模塊104；主機系統stm32舵機控制板部分安放在主機器人內部，可以直接使用stm32舵機控制板io引腳使用總線通信協議控制主機器人舵機運行。同時主機部分連接有一個藍牙hc05模塊用來連接從機機器人藍牙hc05模塊；

所述從機模塊2包括串口轉單總線舵機控制板201，所述單總線舵機控制板201的總線埠通過單總線連接有叢機舵機組202，所述從機舵機組202用於控制舵機動作，單總線舵機控制板201的通信埠連接有從藍牙模塊203，所述從藍牙模塊203與主藍牙模塊104按照藍牙協議進行數據傳輸通信；所述獨立電源3用於輸出7.2v穩定直流電壓，分別送入到stm32舵機控制板101和單總線舵機控制板201的電源引腳；所述藍牙模塊203與主藍牙模塊104採用hc05藍牙串口透傳模塊，該模塊具有兩種工作模式：命令響應工作模式和自動連接工作模式，通過控制模塊外部引腳輸入電平進行動態切換；

所述單總線舵機控制板201的vs引腳連接鋰電池正極，gnd連接陰極，5v連接hc05模塊5v接口，gnd連接陰極為其供電。控制板txd連接hc05模塊rxd，控制板rxd連接hc05模塊txd，進行通信連接控制；所述主機舵機組103和從舵機組202均採用單總線回讀數字舵機，該舵機內部集成有主控晶片，主控晶片用於進行pwm調製，舵機的信號口通過總線連接至控制器的txd埠；

從機機器人部分具備串口透傳功能藍牙hc05模塊與串口轉單總線控制板使用藍牙模塊與主機藍牙hc05模塊連接後，經藍牙hc05模塊接收傳送到串口轉單總線控制板進行對命令解析轉換為單總線協議，再由總線舵機內部mcu接收控制舵機轉動。實現了舵機控制運行部分與主控部分分離，從而簡化電路，實現遠程控制舵機運行功能，從而控制從機機器人運轉。由於使用藍牙模塊，可以實現對多組從機機器人連接控制，節約資源提高效率。

本發明支持使用藍牙無線方式連接以一個mcu舵機控制板作為處理控制中心配合串口轉單總線控制板實現的多個機器人無線控制系統。本發明具有如下特點：

1)主機使用stm32舵機控制板作為所有機器人控制處理中心，通過藍牙無線通信方式與從機串口轉單總線控制板連接，從而控制從機機器人系統；

2)支持單總線接口，一條信號線可以級聯255個舵機，同時這些舵機均支持角度溫度回讀，便於更好檢測單個舵機狀態和更好進行相應控制；

3)支持無線藍牙連接通信方式，可以實現控制從機部分無需使用mcu控制晶片，從而簡化電路，境降低成本，同時無線連接方式使用於更多場景。

對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。