基于PC与单片机的机器人控制
单片机的机器人控制技术
单片机的机器人控制技术近年来，机器人技术的发展突飞猛进，成为现代科技领域的热门研究方向。
而控制机器人的关键技术之一就是单片机的应用。
单片机作为嵌入式系统中的重要组成部分，具备强大的计算和控制能力，使得机器人能够实时响应环境的变化，并完成各种任务。
本文将探讨单片机在机器人控制中的应用技术。
一、单片机概述单片机，即单片微型计算机，是将微处理器、存储器、输入输出接口等各种功能电路集成在一块芯片上的微型电脑系统。
它具备体积小、功耗低、成本低廉等特点，适用于嵌入式系统中各种控制任务的实现。
常见的单片机有51系列、AVR系列、STM32系列等。
二、机器人控制技术机器人控制技术是指利用各种方法和手段对机器人进行指令控制和运动管理的一门技术。
单片机在机器人控制中发挥着重要的作用，主要应用于以下方面：1. 传感器信号采集与处理机器人需要通过传感器获取环境信息，并对其进行处理。
单片机可以通过模拟转数模(ADC)等模块实现传感器信号的模拟量和数字量转换，将环境信息转化为计算机可读取的数据，为机器人控制提供基础数据。
2. 运动控制与驱动机器人需要根据指令实现各种运动任务，例如行走、转向、抓取等。
单片机可以通过PWM(脉冲宽度调制)技术控制直流电机的速度和方向，实现机器人的精确控制。
同时，单片机还可以通过总线协议（如I2C、SPI等）控制各类传感器和执行器，实现对机器人的全面控制。
3. 路径规划与自主导航机器人需要具备自主导航能力，在复杂环境中规划行进路径。
单片机可以通过集成的编码器接口和控制算法，实现对电机的精确控制和位置反馈。
同时，结合图像处理技术和传感器数据融合，可以实现机器人的感知、决策和规划能力，使其能够自主避障、路径规划等。
4. 数据通信与远程控制机器人在工业和军事等领域应用时，常常需要与上位机或其他设备进行数据通信和远程控制。
单片机可以通过串口、CAN总线等通信接口与外部设备进行数据交互。
通过设计合理的通信协议和数据传输方式，实现机器人的远程监控和控制。
基于单片机控制的智能机器人系统设计
对于感 觉要 素 ，控制 系统要 通过 各种传 感器 和辅 助设 备实现对 人体五官 的模 拟ｌ］思考要素是 这 ３ 】。 － ２ 个要 素的关键 ，也是 人们要 赋予 机器人 的必 备要 素 ， 括判断 、 包 逻辑分 析 、 理解等 ， 这些 功能 的实现 则需要复杂算 法和信息处理 融合的共 同作 用 。 在 研究 中 ， 器人 的“ 机 大脑 ” 用 单 片机 控制 采 系统 。本文介 绍 了控 制 系统 与 系统各个 执行模 块 之间 的端 口连接 。 并简述 了单片机 的控制策 略 。文
大 ） 达 到驱 动继 电器控 制 电机 的 强度 ， 而 完成 ， 从
单 片机会发 出控制 信号 ，使机器 人 随机停 下一条 腿， 当单 片机端子 接收 到信号 出现交 替 （ 即两 块挡 片 交替时 ， 明校 正成功 ， 出校正 。图 ４为 挡 片 表 退 光耦校 正系统 电路 图［ ７ １ 。
Ｉ ＇１
● １… … ， ｌ ｕ ｕ
触觉 模 块
地 面 探 测
——
显示 模 块
识 。一 般说来 ， 智能 机器人 应该满 足 ３ 要素 ： 个 感 觉性 、 运动性 和思考性 。这 ３个功能 的实 现是靠智 能机器人 的 “ 大脑 ” —— 控制 系统实 现 的 。控制 系 统在运 动 中要 对移 动机构 实现 实时控制 ，这 种控 制不仅包 括位 置控制 ， 的甚至要 包括 力度控 制 。 有
１ 智 能机 器 人 系统 机 构
基 于单 片机 控制 的智能机 器人 控制 系统结 构
如图 ｌ 示 。 所
驱 动 电路
ＭＣ 单 片 机 Ｕ１
“ 机器人 ” 从此 ， ． 人们 便打 开了一扇 广 阔明亮 的大 门 ： 们可 以不用继 续人工 操作危 险任 务 ， 人 不用 重
基于单片机的智能扫地机器人
基于单片机的智能扫地机器人一、工作原理基于单片机的智能扫地机器人主要依靠多种传感器和算法来实现自主清扫。
它通过碰撞传感器、红外传感器、超声波传感器等感知周围环境，获取障碍物的位置和距离信息。
同时，利用陀螺仪和加速度计等传感器来确定自身的姿态和运动状态。
在清扫过程中，单片机根据传感器采集到的数据进行分析和处理，制定合理的清扫路径。
常见的清扫路径规划算法包括随机式清扫、规划式清扫和弓字形清扫等。
随机式清扫通过随机移动来覆盖清扫区域，效率较低但实现简单；规划式清扫则基于环境地图和预设规则进行有针对性的清扫，效率较高但算法复杂；弓字形清扫则是一种较为高效且规律的清扫方式，能够较好地覆盖大面积区域。
二、硬件组成1、单片机单片机是智能扫地机器人的控制核心，负责处理传感器数据、执行路径规划算法和控制电机等执行机构。
常见的单片机型号有 STM32、Arduino 等，它们具有性能稳定、功耗低、易于开发等优点。
2、传感器（1）碰撞传感器：安装在机器人的外壳上，用于检测与障碍物的碰撞，当发生碰撞时，向单片机发送信号，使机器人改变运动方向。
（2）红外传感器：用于检测近距离的障碍物，通过发射和接收红外线来判断障碍物的存在和距离。
（3）超声波传感器：能够测量较远距离的障碍物，通过发射超声波并接收回波来计算障碍物的距离。
（4）陀螺仪和加速度计：用于检测机器人的姿态和运动状态，为路径规划和运动控制提供重要依据。
3、电机驱动模块电机驱动模块用于控制机器人的行走电机和清扫电机。
行走电机通常采用直流电机或步进电机，通过驱动电路实现正反转和调速控制。
清扫电机一般为直流无刷电机，负责驱动清扫刷进行清扫工作。
4、电源模块电源模块为整个系统提供稳定的电源供应。
一般采用锂电池作为电源，通过充电管理电路进行充电和电量监测。
5、通信模块通信模块用于实现机器人与外部设备的通信，如手机 APP 控制、远程监控等。
常见的通信方式包括蓝牙、WiFi 等。
基于单片机的工业机器人控制器设计
基于单片机的工业机器人控制器设计摘要：随着工业自动化的不断发展，工业机器人在生产领域的应用越来越广泛。
而工业机器人的控制系统是整个系统的关键部分，其中单片机作为控制器的核心部件起着至关重要的作用。
本文主要介绍了一种基于单片机的工业机器人控制器设计方案，以及相关的硬件和软件设计。
设计方案中采用了先进的单片机芯片作为控制器的核心，结合相关外围模块和传感器实现了工业机器人在生产中的各项功能。
在软件设计方面，通过对控制算法的优化和相关模块的编程实现了工业机器人的精确控制和复杂任务的执行。
该设计方案在实际应用中具有较高的可靠性和灵活性，能够满足不同生产场景下的工业机器人控制需求。
1.引言工业机器人是指在工业生产中用于替代人工完成物料搬运、零部件装配、焊接、喷涂等工作的自动化设备。
随着工业化程度的不断提升，工业机器人的应用范围逐渐扩大，已经成为现代工业生产不可或缺的一部分。
工业机器人的控制系统是其核心部分，决定了机器人的性能和功能，而单片机作为控制器的核心部件，其设计质量和性能对整个系统的稳定性和可靠性具有重要影响。
2.1 控制器选型在工业机器人控制器的设计中，单片机的选型是至关重要的。
对于工业机器人来说，其控制系统需要具备高性能、高可靠性和较大的扩展性，因此在选用控制器的时候需要考虑这些因素。
本设计方案中选用了一款性能较为优异的32位单片机芯片作为控制器的核心，该芯片具备较高的运算速度和较大的存储空间，同时支持多种外设接口和通信接口，可以满足工业机器人在生产中的各项需求。
2.2 外围模块设计除了单片机芯片之外，工业机器人控制器还需要配备各种外围模块，包括驱动模块、传感器模块、通信模块等。
驱动模块用于控制机器人的各个执行机构，需要提供足够的功率和精确的控制能力；传感器模块用于获取机器人在生产中的各项参数，如位置、速度、力等；通信模块则用于和上位机或其他设备进行数据交换和控制指令的传输。
在本设计方案中，针对不同的外围模块，设计了相应的电路和接口，确保其能够和单片机芯片进行稳定可靠的通信和数据交换。
本科毕业论文-基于单片机的多自由度机械手臂控制器设计解析
唐山学院毕业设计设计题目：基于单片机的多自由度机械手臂控制器设计系别：信息工程系班级：11电气工程及其自动化3班姓名：刘亮指导教师：田红霞2015年6月1日基于单片机的多自由度机械手臂控制器设计摘要机械臂控制器作为机械臂的大脑，对于它的研究有着十分重要的意义。
随着微电子技术和控制方法的不断进步，以单片机作为控制器的控制系统越来越成熟。
本课题正是基于单片机的机械臂控制系统的研究。
本文首先介绍了国内外机械臂发展状况以及控制系统的发展状况。
其次，阐述了四自由度机械手臂控制系统的硬件电路设计及软件实现。
详细阐述了机械臂控制系统中单片机及其外围电路设计、电源电路设计和舵机驱动电路设计。
在程序设计中，着重介绍了利用微分插补法进行PWM调速的程序设计。
并给出了控制器软件设计及流程图。
最后，给出了系统调试中出现的软硬件问题，进行了详细的分析并给出了相应的解决办法。
关键词：机械臂单片机自由度舵机PWMDesign of Multi DOF Manipulator ControllerBased on MCUAbstractAs the brain of robot arm, manipulator controller is very important for its research.With the development of microelectronics technology and control method, the control system of MCU is becoming more and more mature.This thesis is based on the research of the manipulator control system of MCU.Firstly,it is introduced the development of the manipulator and the control system at home and abroad.Secondly,it is given the circuit and software design for the four DOF manipulator in this disertation.it is expatiated the Single Chip Microcomputer(SCM),the relative circuit design ,Power circuit design,and driver circuit design of manipulator control system.In the design of the program, the design of PWM speed regulation by differential interpolation is introduced emphatically. The software design and flow chart of the controller are given.Finally,it is presented the problems of hardware and software in practive given resolves.Key word: Manipulator;MCU;DOF;Steering engine;PWM目录1引言 (1)1.1研究的背景和意义 (1)1.2国内外机械臂研究现状 (2)1.2.1国外机械臂研究现状 (2)1.2.2国内机械臂研究现状 (3)1.3机械臂控制器的发展现状 (3)1.4本设计研究的任务 (4)2机械结构与控制系统概述 (5)2.1机械结构 (5)2.2控制系统 (6)2.3系统功能介绍 (8)2.4舵机工作原理与控制方法 (8)2.4.1概述 (8)2.4.2舵机的组成 (8)2.4.3舵机工作原理 (9)3系统硬件电路设计 (11)3.1时钟电路设计 (11)3.2复位电路设计 (11)3.3控制器电源电路设计 (12)3.4舵机驱动电路 (13)3.5串口通信电路设计 (13)4系统软件设计 (14)4.1四自由机械臂轨迹规划 (15)4.2主程序设计 (16)4.3舵机调速程序设计 (17)4.3.1舵机PWM信号 (17)4.3.2利用微分插补法实现对多路PWM信号的输出 (18)4.4初末位置置换子程序 (21)4.5机械爪控制程序 (22)4.6定时器中断子程序 (23)4.6.1定时器T1中断程序 (23)4.6.2定时器T0中断子程序 (24)5系统软硬件调试 (25)5.1单片机系统开发调试工具 (25)5.1.1编程器 (25)5.1.2集成开发环境Keil和Protues (25)5.2控制系统的仿真 (26)5.3软件调试 (27)5.4硬件调试 (27)5.5软硬件联合调试 (28)6结论 (29)谢辞 (30)参考文献 (31)附录 (32)1引言1.1研究的背景和意义机器人是传统的机械结构学结合现代电子技术、电机学、计算机科学、控制理论、信息科学和传感器技术等多学科综合性高新技术产物,它是一种拟生结构、高速运行、重复操作和高精度机电一体化的自动化设备。
基于单片机的工业机器人控制器设计
基于单片机的工业机器人控制器设计工业机器人控制器是一种用于控制、指挥和管理工业机器人运动的设备。
它通过信号和指令的传输，连接和控制工业机器人的各个部件和系统，使其按照预设的程序和路径进行工作。
基于单片机的工业机器人控制器设计是一种用于实现工业机器人控制的方法。
单片机是一种集成了CPU、存储器和外围设备接口的微型计算机芯片，具有高度集成、体积小、功耗低等特点。
通过将单片机与其他硬件设备结合，可以实现工业机器人的各种功能，如运动控制、动作协调、传感器数据处理等。
1. 硬件设计：包括单片机的选择、接口电路设计、传感器连接和信号处理等。
单片机的选择要考虑到计算性能、外设接口、存储容量等因素，以满足工业机器人控制的需求。
接口电路设计要考虑到与其他硬件设备的连接和通信需求，如电机驱动、传感器信号输入等。
2. 软件设计：包括机器人控制程序的编写和调试。
控制程序通常采用嵌入式C语言编写，通过对单片机的编程，实现对机器人各个系统的控制和协调。
程序中需要考虑机器人的运动规划、轨迹控制、传感器数据处理等功能。
3. 通信和连接：包括与上位机的通信和连接。
通过RS232、RS485等通信接口，将控制器与上位机连接起来，实现对工业机器人的实时监控、数据传输和远程控制。
4. 安全性设计：包括对机器人控制的安全性考虑。
工业机器人常常需要在危险环境中工作，如高温场所、有害气体环境等。
控制器设计要考虑到对机器人的安全保护和故障检测。
通过传感器的实时监测和报警，对机器人的运行状态进行监控和保护。
基于单片机的工业机器人控制器设计可以实现对工业机器人的灵活控制和高效运行。
它可以根据不同的工业应用需求进行定制，提高机器人的运动精度和工作效率。
通过与其他硬件设备的结合和通信连接，可以实现工业机器人的智能化控制和远程监控，提高生产自动化水平和生产效益。
基于单片机简易机器人的设计与实现
基于单片机简易机器人的设计与实现近些年，机器人科技的发展及其在实际生活中的应用受到了广泛关注，它不仅给人们带来了便利，也为社会发展和各行各业都带来了许多可能性与机遇。
随着人们对智能机器人技术的更深入研究，各类机器人已经成为当今社会中越来越受欢迎的一部分，人们也更加渴望了解和学习如何构建机器人。
基于单片机简易机器人的设计与实现是一项有趣又有意义的研究，这也是一个吸引人的领域。
其中的基本概念是利用计算机的思想设计一个机器人，它能够根据输入信号做出反应，控制电机或其他设备以及运行一些特定的任务。
本文将重点讨论利用单片机简易机器人的设计和实现。
首先，介绍机器人基本原理。
机器人是一个电子计算机系统，它可以从环境中获取信息，然后根据这些信息做出响应。
在最简单的情况下，一个机器人可以根据输入信号来控制一个电机，让它转动或移动到某一位置。
但是，机器人的设计并不仅仅是简单的控制电机，还需要设计各种功能模块，例如传感器模块、控制算法模块，与单片机的结合；还需要协调传感器和电机的输入和输出才能实现简单机器人的功能。
其次，介绍如何使用单片机来控制简易机器人。
单片机是一种微处理器，它是由一个小型的芯片组成的电子系统，专门用于统一控制和处理电子系统的计算任务，如控制电机，执行自动化控制等。
因此，我们可以使用单片机结合各类传感器和电机，将简易机器人的功能得以实现。
最后，介绍如何实现可编程机器人。
首先，需要安装操作系统，如Windows或Linux等，使用该操作系统中的应用软件与单片机结合控制和运行机器人。
其次，需要准备一个软件开发环境，例如C语言、C++等，使用该软件开发环境可以编写出控制机器人的程序，以实现不同的任务。
最后，将上述程序烧录到单片机，让其去控制机器人，实现可编程机器人的功能。
综上所述，基于单片机简易机器人的设计与实现是一项有趣又有意义的研究，它的核心思想是利用计算机的思想设计一个机器人。
利用单片机结合传感器和电机，可以控制机器人，实现某些特定任务。
基于PC与ATmega128单片机的室内服务机器人控制系统设计
摘要：为了实现ＰＣ机对机器人的无线控制功能，以一个具有四自由度机械手的服务机器人为例，设计该服务机器人 的控制系统，实现计算机与单片机间的无线通信，从而可以通过计算机控制机器人。详细介绍该室内服务机器人控制系统 的硬件设计和软件实现的全过程。以ＡＴｍｅｇａｌ２８单片机作为控制核心，ＰＣ控制软件可以通过无线通信模块对机器人进行 控制，扩展了机器人的服务功能。在Ｃｏｄｅｖｉｓｉｏｎ ＡＶＲ环境下采用ｃ语言编程实现；同时，采用Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋６．０编写一个数 据帧接收程序，完成ＰＣ机与单片机之间的通信。
Ａｂｓｎ翟ｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ａ ｓｅｒｖｉｃｅ ｒｏｂｏｔ ｗｉｔｈ ４－ＤＯＦ ａｓ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ。ｉｔｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｌｎｌｗｌｕｎｉｃａｔｉｏｎ
ｂｅｔｗｅｅｎ ＰＣ ａｎｄ ＭＣＵ，８０ ｔｈｅ ｒｏｂｏｔ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｙ ｃｏｍｐｕｔｅｒ．Ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉ掣１ｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｄｏｏｒ ８ａ＇ｖｉｃｅ ｒｏｂｏｔ＇ｓ
基于单片机控制的机器人的设计
指向角 ，光轴 ， 波 长，辉度等性能指标。红 外接 收管可用上述光电二极管或三极管 。 红外元件所接收的信号 ， 根据 隋况的需
要 ，要进行模拟一 数字量 的转换 ，因此 需要
ＭＤ转换 的过程首先 向 Ｐ ｏ 和Ｐ ２ 端口 输
脉 冲启动 Ａ ／ Ｄ转换 ， 把 内部转换的数据送往
单片机 ，为 了提高 数据处 理速度 和控 制精 度 ，本次设计采用并 口技术 。
总路线 ， 当Ｅ Ｏ Ｃ由低变高时数据转换结换结
束。
制电路 ； 中层板是驱动及检测板 ，放置电机 驱动线路及红外检测线路 ；底层板是电源 与
电机板 ，放置两路 电源 ，两套电机及减速 系
算法设计要解决 的重要 问题。然而笔者查阅
存放灰度传感器
的数值 ，
ｕ ｃ ｈ ａ ｒ ｉ ｃ ｌ ａ ｔ ａ ２ ］ ； ， ・ 存放最原始灰度
不大，必且场地尺寸有限 ， 可选用小型直流
伺服 电机 ，可 用 电枢 电压作 为速度控 制信 号， 但 必须加装减速箱 以适应低转速和大扭 矩的应用环境 。 发 出红 外光 的足球 意 味着机 器人 必须
倒 ，用集成度较 高的 ８ ０ ５ １ 单片机为核 ｌ 心来设计电路，并应用 Ｃ语 言实现软件的编程。
关键词 ：单片机 ；８ ０ ５ １ ；Ｃ语 言；足球机 器人
１总体介绍 该足球机器人主要具有 以下功能 ： 无线 数字接收 、电动驱动 及调速 、 红外检测 、 障 碍、 智能协调控 制等。 采取 了双层 Ｐ Ｃ Ｂ板结 构，各部件通过屏障电缆连接 ， 金 属框架结
科 技创 新
基于PIC单片机控制格斗机器人的研究
２ １ 硬 件 构 成 ．
控 制 电路 板包 括 了美 国 Ｍｉｒｃ ｉ 司 的 ｃｏ ｈｐ公 ＰＣ ６ ８ ７ 控 制 器 、 Ｉ１ Ｆ ７ 微 电源 模 块 、 位 电路 、 复 外
从 而实现 灵活 的方 向调转 。前后 同时 加导 向轮
护体 分 为 两部 分 ： 是环 绕 机 器 人 四周 的碰 撞 一
体， 由于机器 人重 量 的要求 ， 在设 计 时外 框架用 薄铁皮 ， 内用 橡 胶 填 充 ， 感 器 嵌 入 其 中 。此 传
外， 顶部 的外 罩 主 要 被用 来 保 护 主 电路 板 和声 控 电路 。总 体构 架见 图 １ 。
声 音选 频 电 路 以采 集信 号 并 实 现 以一定 频 用
率 的信号 来控 制机器 人 的启 动 和关 闭 。
图 １ 格 斗 机 器 人 总 体 外 观 图
１ 机 器 人 的 总体 构 成
机器 人的 总体构架 包括 两 大部分 ， 即车身 、 护 体 。车身是 机器入 的运 动 核心 ， 采用 两 轮 驱
及 到 当今 许 多前沿 领域 的技术 。一些 发 达 国家 已经 把 机器 人 比赛 作 为创 新 教 育 的战 略 手段 。
我 国近几 年 也举 办 了各 式 各 样 的机 器 人 比赛 ， 这 在 一 定 程 度 上 促 进 了我 国机 器 人 技 术 的发 展， 提高 了广 大学 生 动 手 能力 、 新 能 力 、 作 创 合
＜ 对 手 在左 方 ＞——— — 二
闭 。外部 晶振 为机器人提供 １ ２ＭＨｚ 时钟频率 。
２ １２ 信号 采集 模块 ．．
信 号采集 模 块包括 数字 信号 采 集模块 和模 拟信 号采集 模块 。在 机器 人上 运用 了两类 传感
PIC单片机的机器人灵巧手的控制系统设计
PIC单片机的机器人灵巧手的控制系统设计当代机器人研究的领域已经从结构环境下的定点作业中走出来，向非结构环境下的自主作业方面发展。
而机器人灵巧手相当于安装在机器人臂上的可独立实现精细操作运动的一组机器人，是真正拟人化并能实现灵活操作的机器人手。
他对于提高空间机器人的工作能力具有重要意义，并且将来还可以尝试将机器人灵巧手用于战场探雷和排雷、核工业设备的检测和修理等危险作业。
在机器人灵巧手控制方面的研究在国内只有少数的科研机构进行，而且成本较高。
在本文寻求采用一种较为合适的单片机来作为实现控制的核心，基于PIC单片机的强大功能所以采用PIC系列单片机。
致芯科技芯片解密研究所是国内权威的反向技术研究机构，也是由解密行业鼻祖的芯片解密研发小组分化发展起来的权威技术研究部门，是国内最早的以研究所形式存在的专业芯片解密技术研发机构。
在多年专项技术研究中，芯片解密研究所已经逐步培育了一支技术精湛、整体实力处于业界最高水平的解密工程师。
专业为大家提供芯片解密、单片机解密、IC解密等服务。
PIC系列单片机是美国Microchip公司出品的8b微处理器，但是他的速度与功能却比现在一些普通8b的51单片机强很多，因为他采用了RISC结构，有别于过去的一般CISC结构，RISC结构采用Harward双总线结构，将地址总线与数据总线分开，因此数据与地址可以同时传输，提高了运算速度〔2〕。
PIC单片机的体积小，功耗低，而且内部集成了多种外围电路，使设计更加方便，无需在单片机的设计中再添加一些外围电路,在控制系统中这一点很重要。
本文中采用的PIC16C77单片机，他有8k的程序存贮器；368BRAM；2个PWM口；内部集成了一个5通道的8bA/D，具有掉电复位功能，这些特点使得硬件的设计非常方便。
灵巧手在抓取和操作前，要进行被抓物接触点位置确定、抓取构形分析判断、三指手正逆解求解、轨迹规划等复杂运算。
这需要很长时间。
在抓取和操作过程中，要进行电机转速控制、关节位置检测控制、指端力觉检测等，其中有的控制必须同时进行，因此，本文所设计的灵巧手采用图1所示的按层次划分的分级式控制系统。
基于单片机的人形机器人控制系统设计
基于单片机的人形机器人控制系统设计人形机器人是一种具有拟人动作和表情特征的智能机器人，可以用于娱乐、教育、辅助等多个领域。
而单片机作为一种集成度较高的微型计算机，具有处理能力强、体积小、功耗低等特点，适合用于人形机器人的控制系统设计。
人形机器人控制系统设计主要包括机械结构设计、传感器设计、运动控制设计和人机交互设计等几个方面。
首先是机械结构设计，即人形机器人的外形和运动结构设计。
通过使用CAD软件进行建模和仿真，设计出满足人形机器人功能需求的外形和机械结构。
在设计过程中要考虑机械臂、关节的旋转范围和力度等因素，以便实现人形机器人各种动作和灵活性。
接下来是传感器设计，人形机器人可以使用各种传感器来获取外界环境信息。
例如，可以使用红外传感器或超声波传感器来获取距离信息，以避免人形机器人撞到障碍物；可以使用压力传感器或力传感器来感知外界施加在机器人身上的力度；可以使用视觉传感器来获取图像信息，以进行目标识别和跟踪等。
然后是运动控制设计，即通过控制电机和执行器来实现人形机器人的各种动作。
根据机械结构设计和传感器反馈信息，设计合适的控制算法，控制电机和执行器的转动角度和力度，使人形机器人能够实现自由行走、抓取等动作。
同时，还要考虑电机和执行器的功耗和控制精度，以确保人形机器人的稳定性和可靠性。
最后是人机交互设计，人形机器人需要与人进行交互和沟通。
可以使用语音识别技术和自然语言处理技术，让人形机器人能够理解和回答人的问题；可以使用人脸识别技术，让人形机器人能够识别和表情回应人的情绪；可以使用触摸屏和按钮等设备，让人形机器人能够接收和响应人的指令。
综上所述，基于单片机的人形机器人控制系统设计涉及到机械结构、传感器、运动控制和人机交互等多个方面。
在设计过程中，需要考虑人形机器人的外形、运动结构、力度、传感器选择和布局、电机和执行器控制、人机交互方式等因素。
通过合理设计和优化控制算法，可以实现稳定、灵活和智能化的人形机器人控制系统。
基于单片机设计的简易智能机器人
基于单片机设计的简易智能机器人智能机器人是指能够模仿或执行人类行为的机器人。
现如今，随着技术的发展和进步，智能机器人的应用范围越来越广泛。
本文将介绍基于单片机设计的简易智能机器人。
为了实现智能机器人的功能，我们需要使用单片机作为智能机器人的核心控制器。
单片机是一种集成电路，具有处理和控制数字信息的能力。
我们可以根据机器人的不同需求选择适合的单片机，如Arduino、Raspberry Pi等。
下面，我们将以Arduino为例，介绍基于单片机设计的简易智能机器人。
一、硬件设计：1.机械结构：智能机器人的机械结构可以采用机械臂、轮式底盘等不同形式。
根据机器人的应用场景和功能需求，选择适合的机械结构。
2.传感器模块：智能机器人需要传感器模块来获取环境信息。
常用的传感器模块包括超声波传感器、红外线传感器、摄像头等。
传感器模块可以通过串口或I2C等方式与单片机进行通信。
3.电机驱动：机器人需要电机来驱动机械结构的运动。
电机驱动模块可以控制电机的速度和方向。
常用的电机驱动模块有直流驱动模块和步进驱动模块。
4.电源模块：为了让机器人能够正常运行，需要提供电源。
电源模块可以选择锂电池、电池组等不同形式，以满足机器人的功耗需求。
二、软件设计：1. 控制算法：智能机器人的控制算法可以通过编程实现。
我们可以使用Arduino IDE等开发环境，采用C/C++等编程语言来编写机器人的控制程序。
控制程序可以根据传感器获取的数据，计算出机器人的运动方向和行为。
2.通信协议：为了实现与外界的信息交互，可以为智能机器人添加无线通信模块。
无线通信模块可以选择蓝牙模块、WiFi模块等，以便机器人可以与智能设备、服务器等进行通信。
3. 视觉识别：智能机器人可以通过摄像头模块获取图像信息，并进行图像处理和分析。
我们可以使用OpenCV等图像处理库，实现机器人的视觉识别功能，如颜色识别、人脸识别等。
4.人机交互：为了与人类进行交互，智能机器人可以搭配显示屏、喇叭等模块。
单片机与机器人技术的结合实现智能机器人
单片机与机器人技术的结合实现智能机器人近年来，随着科技的迅猛发展，机器人技术也取得了长足的进步。
机器人作为人工智能的一种实体化形式，已经在各个领域展现出了巨大的应用潜力。
单片机作为一种基础电子元器件，它的高效性和灵活性使得它与机器人技术结合成为可能，进而实现智能机器人的发展。
一、单片机的定义与特性单片机，又称微控制器，是一种集成度高的控制器，其内部集成了中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口以及各种接口电路等。
它具有体积小、功耗低、成本低等特点。
单片机以其强大的计算和控制能力，成为许多电子产品的核心器件。
例如，智能家居系统、医疗器械、工控设备等，都离不开单片机的控制和处理。
二、机器人技术简介机器人技术是以仿生学、自动化技术、计算机科学和人工智能为基础的跨学科技术，旨在研究和开发可执行人类工作的自动化机器。
机器人技术的发展已经涉及到多个领域，如工业制造、医疗保健、危险环境探测等。
机器人的核心是智能感知和自主决策能力，这也是机器人与单片机技术相结合的关键点。
三、单片机与机器人技术的结合单片机作为机器人技术的核心控制器之一，可以为机器人提供强大的计算和控制能力，使其具备更高效、更智能的运作能力。
首先，单片机可以作为机器人的大脑，通过编程实现各种复杂的算法和逻辑控制，使机器人能够自主地做出决策。
例如，在遇到障碍物时，通过机器人自带的传感器，单片机可以感知到障碍物的位置和距离，并根据预设的程序选择适当的动作，实现避障功能。
其次，单片机可以作为机器人的运动控制器，通过输出信号控制机器人的各个执行部件。
例如，单片机可以控制机器人的电机和伺服系统，实现机器人的精确运动，使其能够完成各种复杂的任务。
此外，单片机还可以与其他传感器、模块等外部设备相连，增强机器人的感知和扩展功能。
通过单片机的连接与控制，机器人可以与外部设备进行信息交互，实现更多的功能。
四、智能机器人的应用前景随着信息技术和人工智能的不断发展，智能机器人的应用前景越来越广阔。
毕业论文（设计）基于单片机的智能清洁机器人的设计
1.2 研究意义
随着智能机器人的发展和科研技术的进步，清洁机器人的智能程度也越来越高。智能 化技术的发展速度越来越快，智能化也是未来社会的发展方向。作为现代智能化方向里一 项先进发明，智能清洁机器人已经和人们生产生活的联系越来越密切。
I
The design of intelligent cleaning robot
Abstract
In recent years, with the development of intelligent robots and the technological progress. The cleaning robot is more and more intelligent,and intelligent is the sign of the development of cleaning robot.As the development trend of modern intelligent robot，it has become the research direction of designers.At the same time, intelligent cleaning robot is direction of development in the future.
Keywords: Intelligent cleaning robot, MCU , obstacle avoidance, infrared, vacuum cleaner
基于PC／104与单片机的仿人机器人控制系统设计
基于ＰＣ／１０４与单片机的仿人机器人控制系统设计作者：陶龙张国良孙大卫来源：《现代电子技术》2009年第02期摘要：为了简化仿人机器人控制系统结构，增强机器人系统的功能。
采用PC/104嵌入式系统作为仿人机器的主控计算机，完成图像处理，做出控制决策，计算并生成运动序列。
关节控制器选用C8051F310单片机，采用串口与主控计算机通信，接收来自主控计算机的运动序列指令，产生PWM波，经过放大电路，实现21路电机的控制。
经过实验，得到图像采集分析结果和仿人机器人稳态步行。
实验表明，这种控制系统能够实现仿人机器人的控制。
关键词：仿人机器人；主控制计算机；关节控制器；PWM波中图分类号：TP183文献标识码：B文章编号：1004 373X(2009)02 145 03Design of Humanoid Robot Control System Based on PC/104 and Single Chip ComputerTAO Long,ZHANG Guoliang,SUN Dawei(Second Artillery Engineering University,Xi′an,710025,China)Abstract：In order to simplify system structure and strengthen the function of humanoid robot system,embedded PC/104 system is applied as main computer of humanoid robot,which is used to accomplish image processing,make a control decision,calculate and generate movement sequence.The joint controller chooses C8051F310,receives the movement sequence instruction came from main computer,generats PWM wave,the control of 21 load electric circuit is realized by enlarge electric circuit.An analytical result of image collection,and humanoid robot steady on foot are gained by experiment.Results show that this kind of control system can carry out the control of humanoid robot.Keywords：humanoid－robot;main－controller computer;joint controller;PWM wave0 引言机器人作为一个各学科交叉的复杂系统，越来越多的科研者采用机器人作为实验平台，因为它包括机械结构的设计，控制系统的构建，信息的采集与处理，运动学和动力学分析，人工智能等多方面知识的融合。
基于单片机的智能物流机器人设计(自动分拣)
基于单片机的智能物流机器人设计(自动分拣)摘要本文介绍了一种基于单片机的智能物流机器人设计，该设计能够实现自动分拣功能。
智能物流机器人的出现提高了物流行业的效率和准确性，在仓库和物流中心广泛应用。
引言随着电子商务的迅猛发展，物流行业也迎来了巨大的挑战。
为了应对日益增长的物流需求，各种智能设备被引入到仓库和物流中心，以提高处理速度和减少人力成本。
设计原理1. 单片机选择和编程：使用高性能的单片机作为控制核心，通过编程实现机器人的自动分拣功能。
2. 传感器和感知技术：机器人配备多种传感器，如红外线传感器、超声波传感器和图像识别技术，用于检测和感知物品的位置和属性。
3. 运动控制和路径规划：机器人通过电机和运动控制模块实现精确的运动控制，并通过路径规划算法确定最佳的分拣路径。
4. 数据处理和通信：机器人通过网络通信模块将感知到的数据传输到中央服务器，以便进一步的数据处理和统计分析。
系统实现1. 机械结构设计：机器人采用轮式底盘结构，配备多个分拣装置，能够同时处理多个分拣任务。
2. 软件开发：根据设计需求，编写机器人的控制程序，并进行系统的测试和调试，确保机器人能够准确地完成分拣任务。
3. 系统集成和测试：将机械结构和软件系统进行集成，并进行整体测试，验证机器人的性能和稳定性。
结论基于单片机的智能物流机器人设计能够实现自动分拣功能，对于提高物流行业的效率和准确性具有重要意义。
该设计通过合理选择和编程单片机、使用传感器和感知技术、运动控制和路径规划、数据处理和通信等技术手段，实现了机器人的智能化分拣功能。
随着技术的不断发展和应用的推广，智能物流机器人将在物流行业发挥越来越重要的作用。
基于单片机实现机器人运动控制系统
成 的基础 。硬件 电路 的可靠性 直接影 响 到控制 系统 的性 能指 标 。机 器 人 硬 件 电路 由 以下 五部 分 组 成 ：
主控 制器 ， 中央处 理 单元 （ Ｐ ； 即 Ｃ Ｕ） 总线 ， 括数 据 包
ａ ｄ ｓｔｉｇ ｔ ｅｐ ｅ ｓ ｔｔａｅ ｔｒ ｎ ａｌ ｎ ｅｔｎ ｈ ｒ — ｅ ｒｊｃｏ ｙｍａ ｕ ｌ ｙ，ｍａ ｉｇｉ ｍｏ ｅｉ ｌ ｄｒ ｃｉｎ ，ｔ ｒ ｅｔａ ｄ ｒ ｈ ，ａ ｄｒ ｎ ｉ ａ ｄ ｒｔａ ｋ ｋｎ ｔ ｖ ｎａｌ ｉｅｔｏ ｓ ｕ ｎ ｌｆ ｎ ｉ ｔ ｎ ｕ ｌｄ ｅ ｒｃ ． ｇ ｎ
基 于 单 片 机 实 现 机 器 人 运 动 控 制 系 统
孙 娟
（ 口职 业 技 术 学 院机 电工 程 系 ，河南 周 口 ４ ６０ ） 周 ６ ０ １ 摘 要 ： 器 人 的 核 心 是 控 制 系 统 ， 用 Ａｔ ｌ 司生 产 的 ＡＴ ９ ５ 微 控 制 器 设 计 制 作 基 于行 走 的机 器 人 。其 基 本 机 采 ｍｅ公 ８Ｓ ２
Ｋｅ ｒ ｓ ～ Ｄ ｉ ＬＥ ｄ ｓ ｌｙ ｔ ｐ ｅ ｔ ｒ ｅ ｂ ａ ｄ ｙ ｗｏ ｄ ：８ ｔ Ｄ ｉｐ ａ ；ｓ ｅ ｐ ｒｍｏ ｏ ；ｋ ｙ ｏ ｒ
机 器人技 术凝 聚 多 学 科 内容 ， 现 学 科 的 交 差 体 与 融合 。设计 采用 ＡＴ ９ ５ ８ Ｓ ２单 片机 通 过 Ｓ Ａ７ ２ Ｌ ０４
ｉ ａ ｅ ｎ ｗａｋ ｎ ．Ｉｓｂ ｓｃｆ ａ ｕ ｅ ｎ ｕ ｃ ｉ ｎ ｒ ｓ ｆ ｌ ｗｓ ０ １ Ｍ ＣＵ（ ｉｒ ｏ ｔｏ ｌｒｕ ｉ ｓ ｂ ｓ ｄ ｏ ｌ ｉ ｇ ｔ ａ ｉ ｅ ｔ ｒ ｓａ ｄ ｆ ｎ ｔ ｓａ ｅａ ｏｌ ｏ ｏ ：８ ５ ｍ ｃｏｃ ｎ ｒ ｌ ｎｔ ｅ ）ｍａ ｅ ｈ ＷＯ ｓ ｒ ｏ ｍｏ ｋ ｓｔ ｅｔ ｅ ｖ —
基于单片机的关节机器人控制系统设计
基于单片机的关节机器人控制系统设计一、引言关节机器人是一种能够模拟人类关节运动并执行各种任务的机器人。
随着科技的发展，关节机器人在制造业、医疗、军事等领域得到了广泛的应用。
本文将基于单片机设计一个关节机器人控制系统，实现机械臂的精确控制。
二、控制系统的设计1.系统硬件设计：本系统采用单片机作为控制核心，根据控制需求，可以选择合适的型号，例如ATmega16或STM32F4等。
单片机通过与电机驱动器相连接，实现对机械臂关节的精确控制。
同时，系统还需要配备传感器模块，例如位置传感器、力传感器等，用于感知机械臂当前状态。
2.系统软件设计：系统软件主要包括两方面的内容：控制算法和人机界面。
控制算法：关节机器人的控制算法一般采用逆运动学算法或正运动学算法。
逆运动学算法可以根据目标位置计算每个关节的角度，从而实现控制。
正运动学算法则通过给定关节角度，计算机械臂末端的位置。
在控制系统设计中，可以选择逆运动学算法。
人机界面：人机界面是指用户与控制系统进行交互的界面，可以通过显示器、键盘、按钮等设备实现。
用户可以通过人机界面输入机械臂运动的目标位置，或者选择预设的任务模式。
同时，运行时，人机界面可以实时显示机械臂的运动状态和传感器数据。
三、系统设计流程1.确定控制需求：首先，需明确机械臂的控制需求，包括运动轨迹、运动速度等等。
这将决定系统所需的控制算法和传感器模块。
2.硬件设计：根据控制需求，设计硬件电路，包括单片机、电机驱动器、传感器等等。
确保硬件电路的稳定可靠，能够满足系统的控制需求。
3.软件设计：根据控制算法，编写相应的控制程序。
程序可以分为初始化程序、目标位置输入程序、控制算法程序、传感器数据读取程序等等。
4.人机界面设计：设计人机界面，包括显示器界面、按键等。
可以使用LCD显示技术，实时显示机械臂的状态。
5.测试与调试：完成软硬件的搭建后，需要进行测试与调试。
首先，对控制系统进行逐个模块的测试，确保各个模块的功能正常。
PC手柄与单片机之间的通讯
PC手柄与单片机之间的通讯2010-05-09 17:00:44| 分类：ps2|举报|字号订阅本科毕设参加了亚太大学生机器人比赛国内选拔赛，接触了机器人的机械和控制系统的设计。
我主要负责手动机器人控制系统的设计。
由于控制任务不是很复杂，对数据处理能力和控制实时性上要求不是很高，所以主控芯片选择了ATMEL的51系列，控制器选的是平时玩拳皇和实况时用的PS手柄。
下面是单片机与手柄的通讯的设计过程：PC手柄的硬件剖析输入设备在控制系统中是十分重要的,是人机交互的界面。
手柄输入在一些特殊的场合比如机器人控制中十分方便,直观。
比赛中采用的是PC接口(25针)的数字手柄（Psx Digital）。
这种接口的手柄通讯协议简单，且与单片机通讯时不需要转换接口。
在与单片机通讯时只需要四根信号线，手柄与单片机是通过串行方式通讯的市场上可以买到的普通PC手柄大都由PS手柄改装而成.图1是PS 手柄到PC手柄的改装线路.由图可以看出,普通PS手柄插头中第3针和第8针没有用,剩余的7根针所接的线从左到右的颜色依次为:棕,桔,黑,红,黄,蓝,绿.每根线都有固定的作用.手柄与主机之间是通过串行方式通讯的.针脚具体含义如图2:图1 PC手柄的改装接线图针脚定义用途1DATA 信号流方向:从手柄到主机.此信号是一个8bit 的串行数据.同步传送于时钟的下降沿(输入输出信号在时钟信号由高到低时变化,所有信号的读取在时钟前沿到电平变化之前完成)2COMMAND信号流方向:从主机到手柄.此信号和DATA相对,是一个8bit的串行数据,同步传送于时钟下降沿3N/C未用4GND电源地和信号地5Vcc电源电压,有效工作电压3V-5V6ATT ATT用于提供手柄触发信号.信号在通讯期间处于低电平7CLOCK信号流方向:从主机到手柄.用于保持数据同步8 N/C 未用9ACK从手柄到主机的应答信号.此信号在每个8bit 数据发送之后的最后一个时钟周期变低,并且ATT 一直保持低电平.如果ACK 信号保持60μs 不变低，PS 主机会试另一个外设图2 PC 手柄针脚含义PC 手柄的信号通讯协议手柄通信都是8 bit 串行数据最低有效位先行。