六足机器人(hexapod robot)控制板

项目参与人员及分工：

项目需求

功能要求

基于小脚丫FPGA板和树莓派设计六足机器人控制和驱动系统。

  • 摄像头采集
  • 避障
  • 手机遥控

性能要求

  • 运动流畅
  • 电源能够保障持续工作20分钟以上

资源要求

进度要求

成本要求

其它要求

项目方案

方案综述：

  • 1.控制电源模块：为Raspberry Pi、FPGA模块供电。
  • 2.执行电源模块：为驱动模块供电，能满足驱动模块的总电流要求。
  • 3.Raspberry Pi ：控制中心。接收上位机的控制信息，控制FPGA输出正确的PWM波形。
  • 4.FPGA:数据处理模块，控制驱动板。
  • 5.驱动模块：驱动18个舵机使六足协调运动。
  • 6.通讯：（模块间的通信协议）
    • Pi–FPGA：uart/I2C
    • Pi–PC：socket

关键元器件：

电源：
  • 控制电源模块：LM2596

  • 执行电源模块：LM2596（过流保护：自恢复保险丝）同上
  • 电源 对比 ：L298N

  • 降压模块：Lobot  降压模块

隔离

光耦隔离：PC817 PC817C 光隔离器/C档/光耦 SOP-4

FPGA：

舵机:LDX-218

实施计划：

第一阶段：实现六足机器人的各个模块连接
  • FPGA ：
    • PWM ：测试 PWM波形测试（1.波形周期 2.最小步进距离）
    • 确定与树莓派通信接口：Uart/I2C
    • 数据分析 ：通信数据格式
  • Pi：
    • Uart/I2C
    • 摄像头
    • 超声波
  • 舵机：
    • 0点的确定
    • 特性
    • 驱动电流
    • 执行精度
  • 电源：
    • LM2596模块
  • 原理图：
    • 18路PWM产生模块
    • 18路舵机驱动模块
第二阶段:实现项目任务的一部分
  • FPGA：PWM+光耦隔离（做控制与驱动隔离）
  • 电源：根据LM2596电源模块，自己设计电源模块
  • 舵机：实现一条腿的控制
  • 制板
第三阶段:实现传感器任务
  • PI：加入摄像头和超声波功能
  • FPGA：通过I2C挂载传感器
  • 电源：根据LM2596电源模块，自己设计电源模块
  • 舵机：实现简单的移动
  • 制板
目前任务：
  • 了解舵机特性
  • 学习FPGA：
    • PWM如何生成
    • Uart/I2C如何做
    • 定义与树莓派通信的数据格式
  • 买材料
    • 舵机及架子 价格：1600元
    • 电源 LM2596 价格：15元
实体结构：

简单模块化设计

  • 模块设计

  • 安装方式

项目实施

PCB设计

PCB制造

PCB焊接、调试

FPGA连接和Verilog编程

系统测试

项目报告

项目简要总结

项目达到的指标

项目改进及相应的方案

参考文献

Diamond安装及调试