四足爬行机器人控制系统设计.doc

摘要:机器人按照其移动的方式可以大体分为两类：一类是轮式移动机器人（包括履带式）；第二类是仿生运动机器人，其移动方式有足式爬行、蠕动、蛇行等，其中足式爬行机器人是目前研究最多的一种仿生运动机器人。相比于轮式和履带式机器人，足式机器人依靠它独特的移动方式成为野外探测工具、科学探索以及军事侦察的首选。因此，进行足式机器人研究具有十分重要的现实意义。

本文设计的是一款四足爬行机器人控制系统，控制系统主要由核心控制器模块、舵机驱动模块以及传感器模块组成。控制系统以Raspberry Pi（树莓派）作为核心处理器，通过超声波传感器完成距离检测，由Python语言完成传感器信息的处理以及机器人运动程序的编写，Raspberry Pi（树莓派）与舵机驱动器通过串口进行通信，舵机驱动器根据运动控制指令实现对四足爬行机器人舵机的控制，完成机器人运动状态的调整，从而实现四足爬行机器人的稳定运行。

关键词：四足爬行机器人；Raspberry Pi（树莓派）；传感器；舵机控制器

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 研究背景及意义-1

1.2 四足爬行机器人研究现状-1

1.3 论文主要研究内容-1

2 四足爬行机器人组成结构-3

2.1 机器人躯干组成-3

2.2 四足机器人控制系统组成-4

2.3 本章小结-4

3 四足爬行机器人控制系统介绍-5

3.1 核心控制器Raspberry Pi（树莓派）-5

3.1.1树莓派硬件配置介绍-5

3.1.2树莓派外设连接-6

3.1.3树莓派初始配置-6

3.1.4树莓派键盘配置-15

3.1.5树莓派串口打开-17

3.1.6树莓派Python库配置-18

3.2 机器人舵机控制器模块-19

3.2.1舵机控制器主体-19

3.2.2上位机软件-19

3.3 超声波模块-20

3.4 各模块连接-22

3.4.1树莓派连接舵机控制器-22

3.4.2树莓派连接超声波模块-23

3.5 本章小结-23

4 四足爬行机器人运动控制-24

4.1 舵机控制器动作组设计-24

4.1.1前进动作-25

4.1.2左转动作-25

4.2 Python运动程序-25

4.2.1导入所需Python库-27

4.2.2超声波模块配置编写-27

4.2.3运动程序子函数编写-28

4.2.4运动程序主函数编写-28

4.3 本章小结-29

5 系统调试及运行结果-30

5.1 系统调试-30

5.2 运行结果-30

结    论-32

参 考 文 献-33

附录A-34

致谢-36