SHR-8S调试说明书(51系列)（非常不错）.doc

SHR-8S机器人 调试说明书（51系列） 研发部 北京森汉科技有限公司 目录 一、SHR-8S人形机器人机体介绍 3 1．关于加藤一郎结构体 3 2．全身机械结构原理 4 3．制造工艺 5 二、机器人电路板硬件基础 6 1．STC12C5A60S2控制板实物图 6 2．STC12C5A60S2控制板原理图 7 三、SHR-8S人形机器人机体参数 8 四、机器人控制端口定义 10 1.机器人坐标平面的划分 10 2.机器人各坐标平面舵机的划分 12 3.机器人各舵机与控制口的定义 13 4.机器人各舵机控制分布 14 五、舵机PWM信号介绍 15 1．PWM信号的定义 15 2．PWM信号控制精度制定 16 六、单舵机拖动及调速算法 17 1．舵机为随动机构 17 （1）SH14-M舵机的位置控制方法 17 （2）SH14-M舵机的运动协议 18 2．目标规划系统的特征 19 （1）舵机的追随特性 19 （2）舵机ω值测定 19 （3）舵机ω值计算 20 （4）采用双摆试验验证 20 3．DWA的定义 20 4．DWT的定义 20 5．单舵机调速算法 21 七、8舵机联动单周期PWM指令算法 23 1．控制要求 23 2．注意事项 23 3．8路PWM信号发生算法解析 24 4．24路单周期子程序 26 八、SHR-8S左腿机械结构 29 1．左腿部侧面轴关节介绍 29 2．舵机转动正方向制定 30 3．左腿半周期运动程序分析 31 九、双腿蹲起动作解析 32 1．双腿蹲起动作程序特点 32 2．积分首末位置与过程 33 十、机器人行走步伐函数解析 34 1．舵机方向制定 34 2．机器人前进步伐特点 35 （1）动作条件 35 （2）动作时序分析 35 3．机器人前进程序解析 36 （1）行走主程序 36 （2）左腿半步子程序 37 （3）右腿半步子程序 37 （4）向左侧身子程序 38 （5）向右侧身子程序 39 （6）左侧身+落左腿子程序 40 （7）右侧身+落右腿子程序 41 （8）左侧身+抬右腿子程序 42 （9）右侧身+抬左腿子程序 43 （10）右前左后前进子程序 44 （11）左前右后前进子程序 45 十一、开发软件介绍 46 1.KEIL C 46 （1）.在KEIL C下建立工程（project） 47 （2）.选择开发芯片类型 47 （3）.添加程序文件到工程 48 （4）.设置工程属性 48 2.STC_ISP_V4.80 50 十二、注意事项 51 1．调试注意事项 51 2．其它注意事项 51 十三、遇到的问题及解决方法 52 1．问：如何判断单片机已经坏了？ 52 2．问：想知道串口和串口线的好坏，应该如何做？ 52 一、SHR-8S人形机器人机体介绍 1．关于加藤一郎结构体 早在1966年，日本早稻田大学的加藤一郎教授，即国际人形机器人之父就把人形机器人给定型了。头、躯干、四肢的防人结构和被学术界简化并赋予一定数学方程式的数学模型已经注定的现阶段的人形机器人的基本结构。这样做的好处是国际统一与各国之间的技术接轨。我们习惯的称其为“加藤一郎结构体”。如下图分析： 2．全身机械结构原理 人类在研究人体结构之前花费了大量的时间去研究昆虫，哺乳动物的腿部移动，甚至登山运动员在爬山时的腿部运动方式。这些研究帮助我们更好的了解在行走过程中发生的一切，特别是关节处的运动。比如，我们在行走的时候会移动我们的重心，并且前后摆动双手来平衡我们的身体。这些构成了人形机器人行走的基础方式。 人形机器人和人类一样，有髋关节，膝关节和足关节。机器人中的关节一般用“自由度”来表示。一个自由度表示一个运动可以或者向上，或者向下，或者向右，或者向左。分散在身体的不同部位，所以骨骼结构因此而生。 一般的，人形机器人身上装有两个传感器能辅助它水平行走，它们是加速度传感器和陀螺传感器。它们主要用来让机器人知道身体目前前进的速度以及和地面所成的角度，并依次计算出平衡身体所需要调节量。这两个传感器起的作用和我们人类内耳相同。要进行平衡的调节，机器人还必须要有相应的关节传感器和6轴的力传感器，来感知肢体角度和受力情况。 机器人的行走中最重要的部分就是它的调节能力。所以需要检测在行走中产生的惯性力。当机器人行走时，它将受到由地球引力，以及加速或减速行进所引起的惯性力的影响。这些力的总和被称之为总惯性力。当机器人的脚接触地面时，它将受到来自地面反作用力的影响，这个力称之为地面反作用力。所有这些力都必须要被平衡掉，而机器人的控制目标就是要找到一个姿势能够平衡掉所有的力。这称做zero moment point (ZMP)。当机器人保持最佳平衡状态的情况下行走时，轴向目标总惯性力与实际地面反作用力相等。相应地，目标ZMP与地面反作用力的中心