小型舞蹈機器人的驅動(dòng)電路設計

　　機器人舞蹈比賽是一項具有極強觀(guān)賞性和趣味性的比賽。比賽規則要求參賽機器人在有限的場(chǎng)地和時(shí)間內，配合音樂(lè )完成動(dòng)作。由于要求機器人既要充分利用場(chǎng)地，又不能超時(shí)和越界，因此，舞蹈機器人集成了多學(xué)科前沿技術(shù)，它的設計涉及了機電一體化技術(shù)、檢測和傳感技術(shù)、精密機械加工和精密機械傳動(dòng)技術(shù)、現代化控制技術(shù)和管理技術(shù)、計算機程序控制技術(shù)等多個(gè)方面。

　　系統中，直流電機共有四路，分別用于機器人底盤(pán)、頭部的轉動(dòng)以及身體的升降，舵機有兩路，用于花瓣打開(kāi)。本設計從實(shí)際出發(fā)對不同電機采取了不同的驅動(dòng)方式。舵機驅動(dòng)電流僅十幾微安，可以直接使用單片機端口進(jìn)行驅動(dòng)，而直流電機工作電流較大，瞬態(tài)電流接近1A，因此需要采用專(zhuān)用電機驅動(dòng)芯片。此外由于采用了3V與7V兩種規格的直流電機，其中7V直流電機驅動(dòng)信號直接采用驅動(dòng)芯片輸出，3V直流電機則需對驅動(dòng)芯片輸出作降壓處理，因此，控制芯片選用了Atmel公司的AT89C52單片機。

　　驅動(dòng)模塊電路設計

　　本系統有四路直流電機和兩路舵機，由于兩者的工作電流相差較大，故在硬件上將兩者獨立。

　　由于舵機自身帶電源和地引腳，對其驅動(dòng)只需給出控制信號即可，故可直接用單片機的端口作控制信號線(xiàn)，因而硬件十分簡(jiǎn)單，設計時(shí)只要通過(guò)接口用光耦隔離輸出便可直接控制兩路舵機，圖中即用于實(shí)現這部分功能。本系統共有四路直流電機，其中三路采用7V供電，一路采用3V供電，因而工作電流較大，瞬時(shí)值可達1A以上，為此，設計中選用了L298系列芯片來(lái)完成驅動(dòng)。圖是兩路電機的驅動(dòng)電路，為了節約單片機的端口資源，每路直流電機的正／反轉信號控制線(xiàn)均通過(guò)一個(gè)反相器共用一條單片機口線(xiàn)。

　　由于本系統中3V直流電機的工作電流約為800mA，為了簡(jiǎn)化設計，降低成本，可以考慮直接使用L298N來(lái)驅動(dòng)，而輸出電壓約6V，因此必須將其降至3V才能直接驅動(dòng)3V直流電機。本系統僅要求此直流電機單向轉動(dòng)，故可采用穩壓二極管進(jìn)行穩壓處理。利用穩壓二極管進(jìn)行穩壓時(shí)，多采用并聯(lián)型穩壓方式。

　　本系統是專(zhuān)為某型舞蹈機器人設計的，因此，軟件的工作大部分是通過(guò)發(fā)送各種指令來(lái)驅動(dòng)相應的電機以使其轉動(dòng)，從而實(shí)現預定編排的舞蹈動(dòng)作。直流電機、舵機的控制均采用PWM方式，軟件設計本文不作詳解。系統在實(shí)際應用中具有可靠性高、控制到位、抗干擾性強的特點(diǎn)，由其構成的舞蹈機器人曾在全國舞蹈機器人大賽中一舉奪冠。