基于TMS32OF2812 DSP的双足机器人样机设计

在经过调理电路放大以后，传感器的电平输出被放大到0—3V之间，可直接连到F2812的A／D转换电路。

躯干的角速度包括滚转、俯仰和偏航三个方向的分量，一般需要关注的是滚转和俯仰方向的分量，即机器人是否会朝前后或左右方向摔倒。我们选择ADI公司的微机械陀螺仪ADXRSl50，其参数如表3所示。

陀螺仪ADXRSl50具有Z一轴响应、工作频带宽、小而轻等特点，能够满足机器人双足行走过程中检测躯干实时角速度的要求。

为了方便地控制机器人动作，我们选用了红外线遥控方式。选用集红外线接收和放大于一体的HS0038芯片作为红外线接收器，其中载波频率为38kHz；电路中将HS0038芯片的输出信号接到F2812事件管理器EVB的捕获引脚上，通过捕获中断服务子程序来对遥控器的信号进行接收和解码，然后查表来确定相应的按键，执行相应的动作。

4 行走试验

通过在主控芯片中的步态规划，双足机器人在行走过程中的重心投影一直在支撑区域以内，试验在平整地面上进行，用7．4V的锂电池给双足机器人提供动力，机器人独立于上位机，用红外遥控器控制他的行为。在行走实验中，机器人收到指令后执行的一系列动作如下：

(1)双腿弯曲，降低重心到一定高度；

(2)身体左倾，重心投影移到左脚，抬右腿；

(3)右腿前伸，沿设定轨迹着地；

(4)身体右倾，将重心投影转移到右脚；

(5)检测最近收到的指令，若为停止命令，则以右腿为支撑腿，收左腿，回到直立状态，否则执行下一个的动作；

(6)左腿前伸，沿设定轨迹着地；

(7)身体左倾，将重心投影转移到左脚上；

(8)检测最近收到的指令，若为停止命令，则以左腿为支撑腿，收右腿，回到立正状态，否则执行第3个的动作。

行走时各杆件运动的速度和加速度不能太大，运动速度会比较慢。经过多次试验和研究发现，如果摆动腿移动得太慢，会增加单腿支撑的时间，若摆动腿移动得过快，会增加对身体的作用力，使机器人稳定性变差，比较容易摔倒；在双腿支撑期，质心投影由一只脚上转移到另一只脚上，为了不让两脚相对地面滑动，必须较好地保持两脚的相对位置和相对姿态不变，因此在这一过程中各个关节也不能转得太快，而且摆动脚着地时会受到地面的冲击力，使机器人的身体有些晃动，双腿支撑期稍微长一些能起到缓冲作用。经过多次调整和试验，发现在取双腿支撑期2．5s、单腿支撑期1．5s时，可以得到比较稳定的前向行走。

4 结束语

本文根据研究双足机器人行走的需要，选择大扭矩舵机作为各关节的驱动电机，设计实现了十自由度的小型双足机器人：以TI公司TMS320F2812 DSP作为主控芯片，为方便程序的调试，采用了JZ864微功率无线数据传输模块来传递上位机与机器人之间的信息。选择触力传感器FSSl500NST、微机械陀螺仪ADXRSl50来分别测量脚底板和地面接触信息以及躯干的角速度，采用了红外遥控的方式来控制机器人的行为，最后设计出机器人的整体控制系统并实现了稳定行走。