人车混合机器人实现身体平衡功能
本帖最后由 机器谱 于 2023-5-23 09:46 编辑1. 功能说明
在R035c样机上安装一个 六轴陀螺仪传感器【https://www.robotway.com/h-col-137.html】 ，本文示例将实现机器人身体平衡功能。当用手把机器人人形部分摆动到左侧时，人形部分会自动恢复到中间；当用手把机器人人形部分摆动到右侧时，人形部分也会自动恢复到中间。
https://28846868.s21i.faiusr.com/2/ABUIABACGAAgjuXRogYowKrX8QYw4A046hA!500x500.jpg.webp2. 结构说明
R035c样机主要是由 【R022】四轮四驱底盘【https://www.robotway.com/h-col-127.html】 上搭载一个人形部分机构组成的。
https://28846868.s21i.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAg1vXRogYo3-mJsQQwvgY4_AM!700x700.png.webp
3. 电子硬件
在这个示例中，我们采用了以下硬件，请大家参考：
主控板Basra主控板（兼容Arduino Uno）
扩展板Bigfish2.1扩展板
传感器六轴陀螺仪
电池7.4V锂电池
电路连接：
① 六轴陀螺仪传感器（GND、VCC、RX、TX）连接在Bigfish扩展板的Gnd、Vcc（3.3v）、RX、TX；
② 机器人身体中间部分的舵机连接在Bigfish扩展板的（Gnd、Vcc、D3）端口。
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4. 功能实现
编程环境：Arduino 1.8.19
实现思路：实现机器人身体平衡功能。当用手把机器人人形部分摆动到左侧时，人形部分会自动恢复到中间；当用手把机器人人形部分摆动到右侧时，人形部分也会自动恢复到中间。
将参考例程（Robot_body_balance.ino）下载到主控板：
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版权说明：Copyright 2023 Robottime(Beijing) Technology Co., Ltd. All Rights Reserved.
Distributed under MIT license.See file LICENSE for detail or copy at
https://opensource.org/licenses/MIT
by 机器谱 2023-04-25 https://www.robotway.com/
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/*
功能：机器人身体平衡
接线：陀螺仪传感器(GND、VCC、RX、TX)接在扩展板的( Gnd、Vcc（3.3v）、RX、TX)；
机器人身体中间部分的舵机接在扩展板的（Gnd、Vcc、D3）；
操作：当用手把机器人人形部分摆动到左侧，人形部分会自动恢复到中间；
当用手把机器人人形部分摆动到右侧，人形部分会自动恢复到中间；
注意：一定要等人形部分的舵机不转动了，再手动摆动机器人；
*/
#include<Servo.h> //调用舵机库函数
#include<Math.h>
Servo myservo;
#define myservopin 3 //机器人身体中间部分的舵机引脚号
//陀螺仪的相关参数
#define Gyroscope_left_LimitAngle_X 0.50 //读取到陀螺仪 X 轴向左偏的极限数值
#define Gyroscope_Right_LimitAngle_X -0.65 //读取到陀螺仪 X 轴向右偏的极限数值
#define Gyroscope_Middle_LimitAngle_X -0.01 //读取到陀螺仪 X 轴平放时的数值
//机器人人形部分姿态参数
#define Servo_One_Min_Angle 66 //机器人身体中间部分的舵机左偏极限角度
#define Servo_One_Max_Angle 118 //机器人身体中间部分的舵机右偏极限角度
#define Servo_One_Middle_Angle 90 //机器人身体中间部分的舵机处于中间位置角度
#define Servo_Speed 10 //舵机速度
void setup()
{
Serial.begin(115200); //打开串口，并设置波特率为115200
myservo.attach(myservopin);
}
void loop()
{
Get_gyroscope_And_Control(); //根据陀螺仪传感器的数据实现姿态跟随
}
判断机器人人形部分姿态的参考程序（Gyroscope_Device.ino）如下：
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版权说明：Copyright 2023 Robottime(Beijing) Technology Co., Ltd. All Rights Reserved.
Distributed under MIT license.See file LICENSE for detail or copy at
https://opensource.org/licenses/MIT
by 机器谱 2023-04-25 https://www.robotway.com/
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unsigned char Re_buf,counter=0;
unsigned char sign=0;
float a,w,angle,T;
int gyroscope_middle_position_min = (Gyroscope_Middle_LimitAngle_X-0.2) * 100;
int gyroscope_middle_position_max = (Gyroscope_Middle_LimitAngle_X+0.2) * 100;
int gyroscope_left_position_min = Gyroscope_left_LimitAngle_X * 100;
int gyroscope_left_position_max = gyroscope_middle_position_max;
int gyroscope_right_position_min = gyroscope_middle_position_min;
int gyroscope_right_position_max = Gyroscope_Right_LimitAngle_X * 100;
unsigned long record_time = 0;
int count = 0;
void Get_gyroscope_And_Control()
{
int gyroscope_acc_data={0,0};
int map_data= 0;
int servo_angle = 0;
if(sign)
{
sign=0;
if(Re_buf==0x55) //检查帧头
{
switch(Re_buf )
{
case 0x51:
{
record_time = millis();
a = (short(Re_buf <<8| Re_buf ))/32768.0*16;
a = (short(Re_buf <<8| Re_buf ))/32768.0*16;
a = (short(Re_buf <<8| Re_buf ))/32768.0*16;
T = (short(Re_buf <<8| Re_buf ))/340.0+36.25;
map_data = a * 100;
//把陀螺仪的沿X轴的加速度值转为舵机的角度
if( ( millis() - record_time ) < 3000 )
{
count ++;
//每隔1s，判断机器人人形部分的姿态；
if(count >= 100)
{
count = 0;
//默认机器人处于平衡态（如机器人处于直立状态）
if(map_data>=gyroscope_middle_position_min && map_data<=gyroscope_middle_position_max) //i am state
{
ServoStop();
}
//检测到机器人人形部分摆动到左侧，人形部分会自动恢复到平衡态(中间)；
if(map_data>gyroscope_left_position_max && map_data< gyroscope_left_position_min) //i am left
{
myservo.attach(myservopin);
servo_angle = map( abs(map_data), abs(gyroscope_left_position_min), abs(gyroscope_left_position_max), Servo_One_Min_Angle, Servo_One_Middle_Angle);
Servo_move(servo_angle, Servo_One_Middle_Angle);
delay(300);ServoStop();
}
//检测到机器人人形部分摆动到右侧，人形部分会自动恢复到平衡态(中间)；
if(map_data>gyroscope_right_position_max && map_data< gyroscope_right_position_min) //i am right
{
myservo.attach(myservopin);
servo_angle = map( abs(map_data), abs(gyroscope_right_position_min), abs(gyroscope_right_position_max), Servo_One_Middle_Angle, Servo_One_Max_Angle);
Servo_move(servo_angle, Servo_One_Middle_Angle);delay(300);
ServoStop();
}
}
}
}break;
}
}
}
}
void serialEvent() {
while (Serial.available()) {
Re_buf=(unsigned char)Serial.read();
if(counter==0&&Re_buf!=0x55) return; //第0号数据不是帧头
counter++;
if(counter==11) //接收到11个数据
{
counter=0; //重新赋值，准备下一帧数据的接收
sign=1;
}
}
}
void ServoStop()
{
myservo.detach();
digitalWrite(myservopin,LOW);
}
void Servo_move(int start_angle, int finish_angle)
{
int flag = 0;
if( (start_angle - finish_angle) >0 ){ flag = -1;}
else { flag = 1; }
for( int i=0; i< abs(start_angle - finish_angle);i++){
myservo.write( start_angle + flag*i );
delay(Servo_Speed);
}
}
5. 扩展样机
本样机可以有一些扩展，如减少样机底盘上的2个直流驱动轮，或者将样机底盘上的直流驱动轮替换成舵机，如下图所示：
https://28846868.s21i.faiusr.com/2/ABUIABACGAAg5JrSogYomsqssQEwyQU4wQI!600x600.jpg.webp
6. 资料下载
资料内容：
①身体平衡-程序源代码
②身体平衡-样机3D文件
资料下载地址：https://www.robotway.com/h-col-213.html
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