双臂单腿跳跃机器人的实时控制技术研究
迈肯思科技
发布时间：2019-11-29
与倒立摆相似，单腿跳跃机器人是自然不稳定系统，在实际的规划与控制中，需要保证控制的实时性。这使得实时控制的研究显得至关重要。
Windows系统本身不是实时操作系统，但是，对于采用上／下位机模式(如PC+DSP)的控制系统，因为下位机的定时精度高且响应快，通过合理的设计，同样可以保证整个控制系统的实时性。
针对单腿跳跃机器人控制的要求，重点研究了实时控制技术，并给出具体控制方案。在联机调试之前，先设计实验验证该控制方案的可行。实验结果说明控制系统的实时性能满足设计要求。
1 机器人控制系统的搭建
本文所研究的是一种新型弹性单腿机器人，该机器人采用双臂驱动，弹性伸缩腿中不安装驱动部件，系统依靠内部动力学耦合实现动态站立平衡、起跳和稳定连续跳跃。其机械本体如图1所示。
 两个直流伺服电机安装在机器人的臂端，电机的输出经由钢丝传到机器人肩部，从而实现臂的摆动。电机自带编码器，测臂的摆角；机器人肩部装有陀螺仪，测身体的倾角；腿部有一直线位移传感器，用以测腿的伸缩长度。
考虑到本双臂单腿跳跃机器人主要为研究先进控制理论和方法提供实验平台，其控制系统采用上／下位机的模式，主要由PC机、DSP(Digital Signal Processor)及机器人本体上的各传感器组成，系统的结构框图如图2所示。
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PC与DSP之间通过CAN总线来通信。CAN适配卡采用周立功公司的PCI9810。PC作为上位机可充分利用其现有的软件工具和开发环境，方便实现多任务管理；DSP(TI公司的TMS320F2812)作为下位机则利用其高速运算和精确定时。
