● 摘要
机器人是20世纪人类最伟大的发明之一，仿人机器人则是其中尖端技术的代表，是一个国家科技发展水平先进与否的重要标志。机器人控制系统作为机器人运行的核心，其性能直接决定着机器人的技术水平，因此，对仿人机器人控制系统的研究具有重要的实际意义。本文首先对仿人机器人关节控制系统进行了分析，讨论了几种典型控制系统的优缺点，并对其在国内外的研究现状及成果进行了归纳与总结，阐述了本文研究的目的和意义。其次，结合仿人机器人BHBIP1的自身特点确定了整个控制系统的设计方案。在硬件电路设计上，对本文所研究的仿人机器人关节控制器、无刷直流电动机驱动器和位置编码器模块硬件电路的设计与实现进行了详尽的描述；在软件算法方面，本文着重研究了PWM调制算法和PID控制算法，在认真分析和研究传统数字PID控制算法后，针对其不足之处，引进了相应的改进算法，将改进的算法应用到本文所设计的控制系统当中，并对所取得的实验结果进行了分析与讨论。最后，结合PC104工控机和本文所设计的机器人关节控制系统，对仿人机器人关节位置跟踪控制进行了实验，用以测试所设计的仿人机器人分布式关节控制系统的性能指标，并对相关实验结果进行了全面的分析与讨论。实验结果表明，本文所设计的仿人机器人分布式关节控制系统具有良好的动态响应、较小的稳态误差及无位置超调等动静态控制品质，能够满足系统的控制要求，达到了预期的研究目标。