基于树莓派与惯性传感器的双足人形机器人姿态解算及控制系统的设计及实现.pdf

"基于树莓派与惯性传感器的双足人形机器人姿态解算及控制系统的设计及实现" 本文设计并实现了一种基于树莓派与惯性传感器的双足人形机器人姿态解算及控制系统。该系统主要由树莓派、三代B型、惯性传感器、机器人舵机控制器、机器人舵机和电源等部分组成。 惯性传感器收集姿态解算所需数据，然后树莓派接收传感器传送的数据，进行数据加工，分析机器姿态；最后由树莓派做出判断，向机器人发出运动指令，做出相应的姿态调整。 该系统的硬件设备间通信模式设计使用IIC总线通信和UART串口通信。树莓派与惯性传感器之间的数据传输采用IIC总线通信，而树莓派与机器人舵机控制器之间的通信采用UART串口通信。 树莓派是一款基于ARM的微型电脑主板，以SD/MicroSD卡为内存硬盘，不仅具备所有PC的基本功能，还有着丰富的硬件接口。本文中使用树莓派三代B型，拥有40个引脚接口，可以满足用于读取加速度传感器传回的加速度和角度数据，并进行解算，控制机器人调整姿态。 本文所选用的集成惯性传感器为JY901与MPU6050两款，分别使用JY901与MPU6250进行姿态解算，对比性能与效果，实现一种相对误差较小的解算系统。MPU6050是全球首款整合性6轴运动处理组件，内部整合了3轴陀螺仪和3轴加速度传感器，可以连接外部磁力传感器，并利用自带的数字运动处理器（DMP：Digital Motion Processor）硬件加速引擎，可以向应用端输出完整的9轴融合演算数据。 通过对树莓派与惯性传感器的双足人形机器人姿态解算及控制系统的设计及实现，可以使机器人更好地对自身运动状态进行感知，并根据自身姿态数据进行姿态调整。该系统具有实时性强、精度高、稳定性高的特点，可以广泛应用于机器人、自动化、智能化等领域。 本文设计并实现了一种基于树莓派与惯性传感器的双足人形机器人姿态解算及控制系统，具有实时性强、精度高、稳定性高的特点，对于机器人的发展和应用具有重要的意义。