機體實作

4.2.1

為改善機器人的動作反應速度，並簡化驅動系統的控制流程，標準的 微型伺服馬達有三條線，分別為：電源、接地及控制。電源線與地線用於 提供內部的直流馬達及控制線路所需的能源，控制線則接收週期性的正向 脈波訊號作為旋轉定位。本四足機器人架構將採用韓國 HiTEC 公司所生產 之伺服馬達 HS-475HB，作為機器人平台上主要致動器系統，總共將使用 十二個。表 4.1 將對此伺服馬達之規格進行說明：

圖4.11 HiTEC HS-475HB Servo Motor 尺寸圖

表4.1 HiTEC HS-475HB Servo Motor 規格表

Control System +Pulse Width Control 1500usec Neutral Operating Voltage Range 4.8V to 6.0V

Test Voltage at 4.8V at 6.0V Operating Speed

260°/sec at no load 333°/sec at no load Stall Torque 4.4kg.cm 5.5kg.cm Idle Current 7.4mA at stopped 7.7mA at no load Running Current

160mA/60° at no load 180mA/60° at no load Stall Current 900mA 1100mA

Operating Travel One Side Pulse Traveling 900usec Direction Clock Wise/Pulse Traveling 1500 to 2400usec Motor Type Cored Metal Brush

Potentiometer Type 6 Slider/Indirect Drive

Amplifier Type Analog Controller & Transistor Driver Dimensions 38.8x19.8x36mm

Weight 40g

Ball Bearing Top/MR106 Gear Material Heavy Duty Resin

資料來源： HITEC RCD KOREA INC［16］

4.2.2 BASIC Atom 28

（1）14K of Program Space

（2）368 Bytes of User / System RAM

（3）256 Bytes of User EEPROM

（4）33,000 Plus Instruction Per Second

（5）Three Hardware Timers

（6）Two Capture/Compare modules

（7）Two PWM modules (10-bit)

（8）Analog-to-Digital converter(4 channels)

（9）Buffered Serial Port

（10）Built in hardware

（11）Interrupt Capable

（12）32bit Integer Bit Math

（13）32bit Floating Point Math

（14）NTSC Video display generation

在本設計中，為將此微處理器與其他控制架構連接，另外使用了 Lynxmotion 公司的 Mini-ABB（Atom Bot Board）電路板作為連接。

圖4.12 BASIC Atom 28

圖4.13 Mini-ABB（Atom Bot Board）

4.2.3 SSC-32

為了分割程序處理與伺服馬達控制兩個部分，在轉譯動作為伺服馬達 所需脈波的部分，使用的是 Lynxmotion 公司所生產的 SSC-32 脈波產生 器，如圖 4.14，利用 AVR 公司的 ATmega8 單晶片，結合 4 組 74HC595 晶 片構成之模組，可以控制 32 個伺服馬達。詳細規格如表 4.2。

表4.2 SSC-32 脈波產生器規格

Microcontroller Atmel ATMEGA8-16PI

EEPROM 24LC32P (Not supported on this release)

Speed 14.75 MHz

Internal Sequencer 12 Servo Hexapod (Alternating Tripod) Serial input True RS-232 or TTL, 2400, 9600, 38.4k,

115.2k, N81 Outputs 32 (Servo or TTL)

Inputs (Static or Latching) Current requirements 31mA

PC interface DB9F

Microcontroller interface Header posts

Servo control Up to 32 servos plug in directly Servo type supported Futaba or Hitec

Servo travel range ~170°

Servo resolution 1uS, .11°

Servo speed resolution 1uS / Second

Servo motion control Immediate, Timed, Speed or Synchronized 資料來源：Lynxmotion, Inc.

圖4.14 SSC-32 電路說明

4.2.4

關於伺服馬達的實際工作脈波與角度的換算，在原廠規格上皆已定 義，但個別伺服馬達仍存在差異，需要經由測試與微調的動作進行修正。

測試流程一開始，先將共計 12 顆的伺服馬達進行編號，接著使用 Visual Sequencer 軟體，透過 SSC-32，自 550usec 至 2450usec 依序送出脈波，同 時量測伺服馬達角度加以記錄，隨後依照結果重新定義各伺服馬達旋轉角 度的中間值與極值所需脈波長度。經過實際測試的結果，得到了表 4.3 各 伺服馬達角度對應脈波時間長度資料，依據這些資料，本研究將運用 Visual Sequencer 中的 SSC-32 設定功能，對各伺服馬達重新進行定位，在經過校 正後，伺服馬達便能夠直接給予旋轉角度轉換為正確的脈波長度，將供後 續控制角度做為動作輸出使用。

圖4.15 伺服馬達脈波換算角度（預設值）

圖4.16 Basic Atom 訊號源處理流程

Labview 等軟體，以及其他硬體設備，但缺點是機器人的移動距離會受到

伺服馬達直接裝配於機器人關節部位，軸心對稱關節軸，使關節部位 的動力由伺服馬達直接驅動。為了確保各關節受力準確通過軸心，在伺服 馬達盤面相對側旋轉軸心位置加裝軸承，與各機械臂連接，避免因不當受 力造成損壞。

最後進行安裝的是電路系統部分的線路，分別包含電源線路、伺服馬 達控制線路、控制電路板訊號線，其中必須特別注意會出現在機身下側的 伺服馬達線路，必須拉緊加以固定，以免在行走時拉扯到地面障礙物，妨 礙機器人行走。最後組裝完成之四足機器人如圖 4.18，共十二個自由度，

可直接由 PC 端以 RS-232 連線直接進行動作控制，或將設定完之路徑程式 輸入微控制器獨立運作。