基于DSP+ARM7的桌面型两足机器人控制系统研究与设计

摘要

桌面型两足机器人是一种体积较小的两足步行机器人,具有机械结构简单、制作成本低以及观赏性和娱乐性强的特点,并广泛应用于教学、比赛和娱乐等方面,同时也是研究两足机器人的实验平台。
　　 本文借助日本“KONDO”桌面型两足机器人的机械结构,结合目前嵌入式开发、图像处理、DSP、ARM技术等研究成果,提出了以DSP(TMS320F2812)和ARM(LPC2131)为主体的桌面型两足机器人控制系统硬件系统设计思想,设计了一种基于DSP+ARM的嵌入式桌面型两足机器人控制系统,该系统结合了DSP的实时信号处理能力和ARM在系统控制方面的特性,既能合理地分配任务,又满足了系统的实时性要求,能满足桌面型两足机器人控制要求。该系统是由视觉处理系统和电机控制系统两个部分组成。
　　 视觉处理系统以TI公司C2000系列主流芯片TMS320F2812作为处理器,视频传感器选用的是OmniVision公司生产的OV6620,并采用FIFO芯片AL422B接收数字图像传感器输出的数字信号,TMS320F2812进行处理后得到所需要的数据,然后传递给运动控制板来控制机器人的运动。系统采用了单目测距算法和图像处理方法,使得机器人在检测到障碍物后,能估算与障碍物之间的距离,最终实现机器人对黑色障碍物的识别以及避障功能。
　　 电机控制系统针对“KONDO”机器人的机械结构和舵机驱动的特点,选用ARM7内核处理器LPC2131作为处理器,设计了基于ARM7处理器和μ C/OS-Ⅱ实时操作系统的电机控制系统。在操作系统下,设计了多个任务和中断处理函数,实现了桌面型两足机器人控制系统的各项功能,建立了完整的两足步行机器人控制系统软件框架:改进了通常的多路PWM信号产生方法,解决了由于中断嵌套影响控制信号精度,从而引发机器人抖动的问题:并对机器人进行了关节调试。设计了桌面型两足机器人的步行模式,实现了在平面上的稳定步行。
　　 实验证明,由该控制系统的设计方案制作而成的桌面型两足机器人,具有良好的自主控制性和较好的视觉识别能力,能够出色地完成在实验环境中的避障行走等动作。