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DSP论文
基于DSP的仿生机器蟹多关节控制系统的实现
摘要：针对微小型步行机器人对控制系统的性能要求，介绍了一种可用于步行机器人多
关节驱动的控制系统的设计。该系统以仿生机器蟹为设计对象，采用ＤＳＰ作为核心控
制器。提出了多层多目标分布式递阶控制系统的设计方案，并介绍了仿生机器蟹单步行
足的软、硬件设计方法。
关键词：步行机器人 ＤＳＰ 伺服控制 分布式
仿生机器蟹控制系统需要较高的控制精度和运算速度，以便在机械结构刚度较高的情
况下，通过提高响应速度来确保机器人的正常行走和姿态控制。由于在机器蟹腿节和胫
节置有两个电机（如图１所示），使其质量较大，同时由于体积的限制使得各步行足相
互间距较小，因此将造成机器蟹在行走过程中耦合较强，控制模型受躯体位姿、步行足
位形和步态等因素的影响较大。这就要求控制系统控制结构灵活，具有调整步行足轨迹
和步态的能力，并能适应控制模型的变化。因此必须研制一种具有强大运算处理能力、
软硬件结构模块化的机器蟹控制系统。
从作业任务来看，两栖仿生机器蟹的主要设计目的是用于未来的两栖军事侦察，因此要
求其具有自主性、智能化的特点，并应从实用性角度出发来设计嵌入式的控制构架。
控制系统的设计目标为：
（１）对各个关节实施快速准确的位置控制；
（２）协调步行足各关节之间的运动以及各步行足的运动，以实现预期的目标轨迹；
（３）实时地采集、处理传感器的数据，以便在控制系统的信号综合中使用；
（４）实现机器人步态规划、运动方程的求解以及控制指令的快速传输；
（５）具有良好的控制结构和接口，便于高层控制软件的开发；
（６）有一定的预留接口、良好的兼容性和扩展性，以便进行功能扩展和二次开发与
研究；
（７）具有模块化结构，以便调整步行足的数量，适用于不同步态形式的控制。
１ 多层多目标分布式控制概
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