机器人实训优质项目舵机的调试与控制.docx

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机器人实训优质项目舵机的调试与控制

实训项目二舵机调试与控制

一、实验目

1.学习舵机控制原理

2.学习R/C舵机控制原理

3.学习CSD55XX舵机控制原理

4.学习舵机调试系统使用

5.学习使用NorthStar编程控制舵机运动

二、实验规定

（一）舵机调试

1.通过舵机调试系统对单个舵机及各种串联舵机ID进行设立。

2.检查电机模式工作与否正常。

3.检查舵机模式工作与否正常。

4.将舵机转轴调节到中位。

5.理解舵机其她信息。

（二）舵机控制

1.使用6个舵机，编号1～6。

2.控制1号舵机迅速正转3秒，然后慢速反转3秒后停止。

3.同步控制1号2号舵机迅速正转和3号4号舵机迅速反转5秒，停止1秒后，1号2号舵机慢速反转和3号4号舵机慢速正转5秒，如此重复进行。

4.同步控制1～4号舵机迅速正转5秒，然后5号和6号舵机分别正向和反向转动90度，3秒钟后回答中位，1～4号舵机再慢速反转10秒，停止。

三、实验设备

1.CSD55XX舵机，6个

2.多功能调试器，1个

3.MultiFLEX2-AVR控制器，1块

4.电源线、USB数据线，1套

5.舵机线，6根

四、实验原理

（一）CSD55XX舵机

1.引脚定义

proMOTIOCDS系列机器人舵机电气接口如下图，两组引脚定义一致接线端子可将舵机逐个串联起来。

2.舵机通讯方式

CDS55xx采用异步串行总线通讯方式，理论多至254个机器人舵机可以通过总线构成链型，通过UART异步串行接口统一控制。

每个舵机可以设定不同节点地址，各种舵机可以统一运动也可以单个独立控制。

CDS55xx通讯指令集开放，通过异步串行接口与顾客上位机（控制器或PC机）通讯，您可对其进行参数设立、功能控制。

通过异步串行接口发送指令，CDS55xx可以设立为电机控制模式或位置控制模式。

在电机控制模式下，CDS55xx可以作为直流减速电机使用，速度可调；在位置控制模式下，CDS55xx拥有0-300°转动范畴，在此范畴内具备精准位置控制性能，速度可调。

只要符合合同半双工UART异步串行接口都可以和CDS55xx进行通讯，对CDS55xx进行各种控制。

重要有如下两种形式：

方式1：

通过调试器控制CDS55xx

PC机会将调试器辨以为串口设备，上位机软件通过串口发出符合合同格式数据包，经调试器转发给CDS55xx。

CDS55xx会执行数据包指令，并且返回应答数据包。

RobotServoTerminal是博创推荐调试软件，也可依照提供合同设计专用PC端软件。

方式2：

通过专用控制器控制CDS55xx

方式1可以快捷地调试CDS系列机器人舵机、修改各种性能与功能参数。

但是，这种方式离不开PC机，不能搭建独立机器人构型。

可以设计专用控制器，通过控制器UART端口控制舵机。

3.UART接口原理图

CDS系列机器人舵机用程序代码对UART异步串行接口进行时序控制，实现半双工异步串行总线通讯，通讯速度可高达1Mbps，且接口简朴、合同精简。

在您自行设计控制器中，用于和CDS55xx通讯UART接口必要如下图所示进行解决。

（二）多功能调试器

UP-Debugger多功能调试器集成了USB-232，半双工异步串行总线、AVRISP三种功能，体积小巧、功能集成度高，是一种可靠且以便调试设备。

1.特性

通过功能选取按钮可以让调试器工作模式在RS232、AVRISP、数字舵机调试器之间互相切换。

可以对AVR控制器进行串口通讯调试和程序下载，可以对proMotioCDS5500数字舵机进行调试和控制。

详细功能及接口定义如图1.1、1.2所示：

图1.1多功能调试器接口定义

2.构造尺寸

电路板背面用有机玻璃垫起作为保护，元器件面由于有接插件，没有做遮挡，在使用时请注意不要短路。

模块尺寸示意图如下所示：

3.安装驱动

驱动程序安装环节如下：

（1）从光盘中找到驱动文献夹。

（2）将调试器接入电脑USB接口。

如果这台电脑没有用过这款调试器，会弹出安装驱动规定。

通过指定途径，安装驱动。

过程如下：

选取“否、暂时不”点“下一步”，选取“从列表或指定位置安装（高档）”点“下一步”，点浏览找到上一步驱动程序文献夹，点“拟定”开始安装驱动。

（3）驱动安装成功后会在设备管理器中浮现这个调试器端标语。

设备管理器途径是：

“我电脑”点右键，选取“管理”􀃆选取“设备管理器”􀃆选取“端口COM和LPT”，即可看到端标语“USBSerialPort（COM1）”。

4.线序定义

5.多功能调试器三种工作模式

（1）RS232模式

按FunctioSelect（功能选取）按钮，让RS232批示灯亮起，表白调试器工作在RS232模式，其使用方式和其他USB-232没两样。

在232通讯时，图1.1所示通讯批示灯会闪烁。

（2）AVRISP模式

按FunctioSelect（功能选取）按钮，让AVRISP批示灯亮起，表白调试器工作在AVRISP模式。

在下载时，批示灯为红色，下载完毕或者等待时批示灯为绿色。

（3）RobotServo（机器人舵机）模式

按FunctioSelect（功能选取）按钮，让Servo批示灯亮起，表白调试器工作在RobotServo模式。

将机器人舵机接到调试器“机器人舵机接口”，如果舵机还没有供电，可以通过舵机电源接口对其进行供电。

需要注意是，舵机工作电压是6.5-9V，请不要超过这个电压范畴。

（三）RobotServoTerminal舵机调试系统

RobotServoTerminal软件是北京博创兴盛机器人技术有限公司针对CDS55XX系列机器人舵机开发调试软件，重要用于该系列机器人舵机功能调试、参数设立以及性能展示。

1.RobotServoTerminal简介

RobotServoTerminal具备如下功能：

总线上舵机ID搜索；

设立参数，如ID、波特率、加速度以及位置限制等参数；

查看舵机状态，如舵机当前温度，位置，载荷、电压等；

速度、位置、负载等核心参数动态曲线观测；

舵机固件升级；

舵机性能展示。

2.软件主界面及功能

主界面重要分为5个区域：

●Part1：

串口操作，重要用于串口打开和关闭。

Com：

串标语输入框；

Baud：

串行通信波特率选取列表；

Open：

打开串口按钮；所有对舵机操作必要在串口打开状况下才有效；打开后该区域绿色灯会变成红色；

●Part2：

舵机节点搜索，重要用于搜索当前连接到PC机舵机设备。

SingleNode：

单节点模式；如果选取了该选项，搜索舵机时采用广播指令搜索，搜索速度较快；如果连接了各种舵机，选取该模式也许会搜索不到舵机；

SingleBaud：

单波特率搜索模式，以Baud下拉框当前选中波特率进行搜索；

AllBaud：

全波特率模式，逐个使用Baud下拉框中波特率进行搜索；

列表框：

列表显示搜索到舵机ID和波特率，列表框顶部提示信息会提示搜索到舵机总个数。

Search：

开始搜索按钮；点击后即此前面设定模式进行搜索，同步主窗口右侧会浮现列表框，显示当前搜索信息；点击后该按钮变成了“Stop”，再次点击即可停止查询；

Clear：

清空列表框中内容；

●Part3：

操作页面切换按钮，重要用于不同操作页面之间切换。

●Part4：

舵机惯用操作页面。

详细内容见背面简介。

●Part5：

系统按钮，用于软件最小化和退出。

2.1.1主界面（当前操作页面为Operate）

五、实训内容

（一）舵机调试

1.单个电机调试

1）将一种舵机通过舵机线与多功能调试器相连。

2）将电源线与多功能调试器相连。

3）将USB数据连接线与多功能调试器相连。

4）按多功能调试器上FunctionSelect（功能选取）按钮，让Servo批示灯亮起，使调试器工作在RobotServo模式。

5）运营RobotServoTerminal程序。

6）设立舵机ID，并测试电机模式功能及舵机模式功能与否正常。

2.各种电机调试

1）将各种电机串联，将最末端舵机通过舵机线与多功能调试器相连。

其她环节同上。

（二）舵机控制

任务1.流程图

任务1.编程截屏

任务2.流程图

任务2.编程截屏

任务3.流程图

任务3.编程截屏

六、实验成果（小结）

通过这次实训，我对舵机控制原理有了基本理解，其中涉及R/C舵机控制原理、CSD55XX舵机控制原理以及对舵机调试系统使用，学会了使用NorthStar编程控制舵机运动。