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機器人是一種自動執(zhí)行任務的機器，它可以模擬人類或其它生物的某些功能，并按照預設的程序或通過人工智能技術來執(zhí)行任務。
一、常見的一些基本概念
01定義：
機器人是具有感知、決策和執(zhí)行功能的自動化設備。它可以接受外部信息，進行處理，并據(jù)此執(zhí)行一定的動作。
02組成：
感知系統(tǒng)：如攝像頭、傳感器等，用于接收外部信息。
控制系統(tǒng)：如電腦、單片機等，用于處理信息和做出決策。
執(zhí)行系統(tǒng)：如機械臂、驅動器等，用于執(zhí)行具體的動作。
03分類：
工業(yè)機器人：用于制造業(yè)，如焊接、組裝、搬運等。
服務機器人：用于服務業(yè)，如醫(yī)療、清潔、娛樂等。
特種機器人：用于特殊環(huán)境，如深海探測、空間探測等。
04關鍵技術：
驅動技術：包括電動、液壓、氣動等驅動方式。
感知技術：包括視覺、觸覺、聽覺等多種感知方式。
導航與定位技術：如GPS、激光導航、慣性導航等。
05人工智能：
使機器人具備自主學習、推理和決策的能力。
06應用領域：
機器人廣泛應用于制造業(yè)、醫(yī)療、家政、軍事、農業(yè)、教育等多個領域。
二、初探CW32的四足機器人控制
（用于玩和學習）
本項目使用8自由度舵機控制的四足機器人。主要用于愛好者學習參考?？蓪崿F(xiàn)基本控制姿態(tài)：前進、左轉、右轉、打滑、伸展、站立、躺平、擺手。有興趣的朋友，也可以增加新步態(tài)控制。
01、?硬件組成
（1）主控原理圖
主要使用CW32F030C8T6以下產品特性：
內核：ARM? Cortex?-M0+??--??最高主頻 64MHz
工作溫度：-40℃ 至 105℃；工作電壓：1.65V 至 5.5V
存儲容量
最大 64K 字節(jié) FLASH，數(shù)據(jù)保持 25 年 @85℃
最大 8K 字節(jié) RAM，支持奇偶校驗
128 字節(jié) OTP 存儲器
時鐘管理
4 ~ 32MHz 晶體振蕩器
32kHz 低速晶體振蕩器
內置 48MHz RC 振蕩器
內置 32kHz RC 振蕩器
內置 10kHz RC 振蕩器
內置 150kHz RC 振蕩器
內置 PLL 鎖相環(huán)
時鐘監(jiān)測系統(tǒng)
允許獨立關斷各外設時鐘
16位高級控制定時器，支持6路捕獲/比較通道和3對互補PWM輸出，死區(qū)時間和靈活的同步功能
四組 16 位通用定時器
三組 16 位基本定時器
窗口看門狗定時器
獨立看門狗定時器
兩路 SPI 接口 12Mbit/s
兩路 I2C 接口 1Mbit/s
IR 調制器
（2）藍牙模塊
DX-BT04-E藍牙模塊：采用BK3432芯片，支持SPP V3.0+BLE V4.2藍牙協(xié)議。支持AT指令，用戶可根據(jù)需要更改串口波特率、設備名稱等參數(shù)。具有成本低、功耗低、接收靈敏高等優(yōu)點。
DX-BT04-E模塊與單片機連線?：
| GND | GND |
| 5V | 5V |
| TXD | PA10 |
| RXD | PA9 |
藍牙APP安卓手機APP，可掃描下載。
IOS測試APP，請在蘋果商城下載DX-SMART。
使用時，打開手機藍牙助手應用DX-SMART，設置UUID為BT16模塊，搜索藍牙設備連接BT04-E設備。
正常通訊界面如下：
溫馨提示：使用其它藍牙模塊時，注意2個問題：
1. 波特率設置時，藍牙模塊需與單片機相符。
2. 如果搜索不到設備，或Service失敗時，需指定正確的UUID，方可通訊。
（3）舵機控制
舵機是運動控制的主要執(zhí)行機構。價格便宜，隨處可見。值得注意的是，就是因為便宜，堵轉過載時容易損壞。
本項目實驗時，也是隨機找了幾個舵機，沒有作區(qū)分使用。
SG90舵機目前在高檔遙控玩具，如航模、包括飛機模型、潛艇模型、遙控機器人中已經使用得比較普遍。
SG90舵機上有三根線，分別是GND（棕色線）、VCC（紅色線?接5V）和SIG（黃色線），也就是地線、電源線和信號線。
SG90舵機控制:??一般需要一個20ms 周期的時基脈沖，該脈沖的高電平部分一般為0.5ms~2.5ms 范圍內的角度控制脈沖部分對應0度-180度機械周期的調節(jié)范圍。以180 度角度伺服為例，那么對應的控制關系是這樣的：
0.5ms ---------- 0 度；
1.0ms ---------- 45 度；
1.5ms ---------- 90 度；
2.0ms ---------- 135 度；
2.5ms ---------- 180 度；
值得一提的是：控制精度。本實驗使用的舵機配套的塑料齒。淘寶各賣家沒有提供具體齒數(shù)。
作者認為，這個控制精度在玩具類應用上沒有特別高要求。但需要明白這個角度控制精度為360度/齒數(shù)。
（4）結構安裝
該項目使用8個舵機。編號定義分別為①~⑧。
安裝后的實物圖如下：
引腳定義如下：
在腳角安裝時，舵機的控制角度范圍需要測試并確定。以下圖為例，展示了①-④號舵機的角度限制范圍：
程序中需要對每個舵機的旋轉角度范圍做限制，才可輸出。否則，電機在旋轉時，受死角影響發(fā)生過載易產生損壞。
02、?軟件組成
（1）使用的外設資源
（一）CW32F030內部集成4 個通用定時器(GTIM)，每個GTIM 完全獨立且功能完全相同，各包含一個16bit 自動重裝載計數(shù)器并由一個可編程預分頻器驅動。GTIM 支持定時器模式、計數(shù)器模式、觸發(fā)啟動模式和門控模式4 種基本工作模式，每組帶4 路獨立的捕獲/ 比較通道，可以測量輸入信號的脈沖寬度（輸入捕獲）或者產生輸出波形（輸出比較和PWM）。
項目中使用了通用定時器GTIM1GTIM2的PWM輸出功能。
（二）CW32F030的通用異步收發(fā)器(UART) 支持異步全雙工、同步半雙工和單線半雙工模式，支持硬件數(shù)據(jù)流控和多機通信；可編程數(shù)據(jù)幀結構；可以通過小數(shù)波特率發(fā)生器提供寬范圍的波特率選擇。UART 控制器工作在雙時鐘域下，允許在深度休眠模式下進行數(shù)據(jù)的接收，接收完成中斷可以喚醒MCU 回到運行模式。
項目中使用了串口UART3外設資源。
（2）主要實現(xiàn)代碼
主程序：
int main(){Board_Iint();USART_SendString(CW_UART3,"Power on!");fuwei2();while (1){if(UART_Flag == 1){if(RxDate == 'a')//站立{zhanli();}if(RxDate == 'b')// 躺平{tangping();}if(RxDate == 'c')//擺手{baishou();}if(RxDate == 'd')//搖擺{yaobai();Delay_ms(500);yaobai();Delay_ms(500);}if(RxDate == 'e')//左轉{zhanli();Delay_ms(1000);zhanli2();Delay_ms(1000);zuozhuan();Delay_ms(1000);zuozhuan();}if(RxDate == 'f')//打滑{dahua();dahua();}if(RxDate == 'g')//前進{zhanli();Delay_ms(200);qianjin();Delay_ms(200);qianjin();Delay_ms(200);qianjin();}if(RxDate == 'h')//右轉{youzhuan();youzhuan();youzhuan();}UART_Flag=0;}}}
藍牙串口中斷：
void UART3_IRQHandler(void)//串口3中斷服務函數(shù){if (USART_GetITStatus(CW_UART3, USART_IT_RC) != RESET)//如果接受到了消息{RxDate = USART_ReceiveData_8bit(CW_UART3);//將寄存器的數(shù)據(jù)轉存在TxRxBufferUART_Flag=1;USART_SendData_8bit(CW_UART3, RxDate);//將收到的消息發(fā)回給串口USART_ClearITPendingBit(CW_UART3, USART_IT_RC);}}/*復位或躺平姿態(tài)*/void fuwei2 (void){Servo_SetAngle(90);Delay_ms(500);Servo_SetAngle2(90);Delay_ms(500);Servo_SetAngle3(90);Delay_ms(500);Servo_SetAngle4(90);Delay_ms(500);Servo_SetAngle5(90);Delay_ms(500);Servo_SetAngle6(90);Delay_ms(500);Servo_SetAngle7(90);Delay_ms(500);Servo_SetAngle8(90);Delay_ms(500);}
舵機角度限制，并輸出控制。
void Servo_SetAngle(float Angle){if(Angle<10)Angle=10;if(Angle>135)Angle=135;PWM_SetCompare1(Angle / 180 * 2000 + 500);}void Servo_SetAngle2(float Angle){if(Angle<45)Angle=45;if(Angle>170)Angle=170;PWM_SetCompare2(Angle / 180 * 2000 + 500);}void Servo_SetAngle3(float Angle){if(Angle<45)Angle=45;PWM_SetCompare3(Angle / 180 * 2000 + 500);}void Servo_SetAngle4(float Angle){if(Angle>135)Angle=135;PWM_SetCompare4(Angle / 180 * 2000 + 500);}void Servo_SetAngle5(float Angle){if(Angle<50)Angle=50;PWM_SetCompare5(Angle / 180 * 2000 + 500);}void Servo_SetAngle6(float Angle){if(Angle>130)Angle=130;PWM_SetCompare6(Angle / 180 * 2000 + 500);}void Servo_SetAngle7(float Angle){Angle=180-Angle;if(Angle>130)Angle=130;PWM_SetCompare7(Angle / 180 * 2000 + 500);}void Servo_SetAngle8(float Angle){Angle=180-Angle;if(Angle<50)Angle=50;PWM_SetCompare8(Angle / 180 * 2000 + 500);}
通用定時器GTIM控制初始化。
void GTIM_GPIOInit(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;__RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();__RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_HIGH;GPIO_Init(CW_GPIOB, &GPIO_InitStruct);PB00_AFx_GTIM1CH3();PB01_AFx_GTIM1CH4();GPIO_InitStruct.Pins = GPIO_PIN_0|GPIO_PIN_1|GPIO_PIN_2|GPIO_PIN_3|GPIO_PIN_6|GPIO_PIN_7;GPIO_Init(CW_GPIOA, &GPIO_InitStruct);PA00_AFx_GTIM2CH1();PA01_AFx_GTIM2CH2();PA02_AFx_GTIM2CH3();PA03_AFx_GTIM2CH4();PA06_AFx_GTIM1CH1();PA07_AFx_GTIM1CH2();}void g_tim_init(void){GTIM_InitTypeDef GTIM_InitStruct ;__RCC_GTIM1_CLK_ENABLE(); // GTIM1時鐘使能__RCC_GTIM2_CLK_ENABLE(); // GTIM1時鐘使能GTIM_GPIOInit();GTIM_InitStruct.Mode = GTIM_MODE_TIME;GTIM_InitStruct.OneShotMode = GTIM_COUNT_CONTINUE;GTIM_InitStruct.Prescaler =GTIM_PRESCALER_DIV64;GTIM_InitStruct.ReloadValue =20000; //20MSGTIM_InitStruct.ToggleOutState = DISABLE;GTIM_TimeBaseInit(CW_GTIM1, >IM_InitStruct);GTIM_TimeBaseInit(CW_GTIM2, >IM_InitStruct);GTIM_OCInit(CW_GTIM1, GTIM_CHANNEL1, GTIM_OC_OUTPUT_PWM_LOW);GTIM_OCInit(CW_GTIM1, GTIM_CHANNEL2, GTIM_OC_OUTPUT_PWM_LOW);GTIM_OCInit(CW_GTIM1, GTIM_CHANNEL3, GTIM_OC_OUTPUT_PWM_LOW);GTIM_OCInit(CW_GTIM1, GTIM_CHANNEL4, GTIM_OC_OUTPUT_PWM_LOW);GTIM_OCInit(CW_GTIM2, GTIM_CHANNEL1, GTIM_OC_OUTPUT_PWM_LOW);GTIM_OCInit(CW_GTIM2, GTIM_CHANNEL2, GTIM_OC_OUTPUT_PWM_LOW);GTIM_OCInit(CW_GTIM2, GTIM_CHANNEL3, GTIM_OC_OUTPUT_PWM_LOW);GTIM_OCInit(CW_GTIM2, GTIM_CHANNEL4, GTIM_OC_OUTPUT_PWM_LOW);GTIM_Cmd(CW_GTIM1, ENABLE);GTIM_Cmd(CW_GTIM2, ENABLE);}
三、展望與未來
由于該項目為初探控機器人控制，使用的是現(xiàn)有硬件資源進行組裝調試。后期有機會可以設計一款小巧控制板，裝入結構中心，形成獨立機器人。
另外，姿態(tài)控制算法在本實驗中并未提及，數(shù)學基礎較好的愛好者可作深入研究。
本次項目為作者初次嘗試，如有不足之處，歡迎批評指證。
