一种四足机器人嵌入式控制器的设计及实现

CORC > 自动化研究所 > 中国科学院自动化研究所 > 毕业生 > 硕士学位论文

题名	一种四足机器人嵌入式控制器的设计及实现
作者	王丛林
答辩日期	2017-05-20
授予单位	中国科学院研究生院
授予地点	北京
导师	王伟
关键词	四足机器人嵌入式控制器 Arm Dsp 中枢模式发生器
英文摘要	四足机器人环境适应性好、机动性强，可以在复杂环境下行走，对其进行研究具有重要理论及应用价值。目前四足机器人控制器大多选用商用计算机，优势在于开发周期短，可靠性高，但在接口灵活性、功耗等方面存在不足。本文旨在设计一种接口灵活、结构紧凑、功耗低的四足机器人嵌入式控制器。该控制器由上层ARM（Advanced RISC Machines）主控制器和底层DSP（Digital Signal Processing）多轴控制器两部分组成：ARM主控制器负责实现四足机器人任务规划及运动参数传输，DSP多轴控制器与CANopen（Controller Area Network）协议相结合，实现底层多轴并行实时运动控制。本文核心内容概要如下： 1.基于ARM11架构的四足机器人主控制器设计。为实现四足机器人上层运动规划，主控制器以基于ARM11架构的高性能处理器S3C6410为设计核心，SPI（Serial Peripheral Interfaces）模块负责将实时控制数据传送给DSP多轴控制器，WiFi模块负责和远程控制计算机通信，实现四足机器人的远程控制。 2.基于DSP的四足机器人多轴控制器设计。DSP多轴控制器以四片32位数字信号处理器TMS320F2812为设计核心，SPI模块负责接收来自ARM主控制器的步态规划参数，CAN接口负责与底层电机驱动器通信，实现八路直流伺服电机的实时运动控制。 3.四足机器人控制系统间通信设计。ARM控制器为SPI主机，可以分别实现与DSP多轴控制器的四个SPI从机的全双工通信；DSP多轴控制器与四足机器人各关节电机驱动器组成CAN总线网络，并通过CANopen协议实现总线设备间的通信；远程控制计算机通过WiFi模块和ARM控制器进行无线数据传输，实现远程控制。 4.基于中枢模式发生器的四足机器人步态控制。利用基于Hopf振荡器模型的中枢模式发生器生成节律控制信号，加以幅值、相位控制，产生四足机器人行走的实时控制信号，实现机器人节律运动控制。 5.嵌入式控制器与四足机器人平台的集成及节律运动控制实验。将嵌入式控制器与四足机器人Biodog进行系统集成，利用基于中枢模式发生器的步态控制算法，在四足机器人上进行了大量实验，验证了本文设计的嵌入式控制器能有效可靠运行。
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.ia.ac.cn/handle/173211/14803]
专题	毕业生_硕士学位论文
作者单位	中国科学院自动化研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	王丛林. 一种四足机器人嵌入式控制器的设计及实现[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2017.