CN108724193B - 一种多关节仿生机器人控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多关节仿生机器人控制系统包括：上位机、仿真器、USB转串口设备、主控制板、电机驱动板、驱动元件、电位器式传感器；所述电位器式传感器设置于仿生机器人关节处，用于采集仿生机器人的关节角度数据；所述主控制板用于将各个关节预期的轨迹曲线进行离散化处理，得到各个关节的N个离散角度坐标，并将离散角度坐标转换为脉冲信号发送给电机驱动板；主控制板还用于接收采集到的关节角度数据并传输给上位机，通过仿真器对主控制板进行调试，通过USB转串口设备完成与主控制板的数据交互；电机驱动板用于驱动所述驱动元件；驱动元件用于驱动仿生机器人运动。本发明中的上述系统能够实现对多关节机器人各关节转动角度的精确控制。
Description
技术领域
本发明涉及智能控制领域，特别是涉及一种多关节仿生机器人控制系统。
背景技术
随着机器人技术的进一步发展，人们开始研究自然中生物的行为模式、身体结构。仿生机器人控制系统就是通过观察、模仿、复制等一系列步骤来重现全部或部分生物系统的功能、工作原理及控制机制的一种控制系统。
为简化控制方法，仿生机器人普遍采用舵机作为驱动元件，此类基于舵机的控制系统会导致机器人出现各关节速度不可控、足端运动轨迹不圆滑等问题。此外，固定的运动速度使得此类仿生机器人无法根据实际需要及时调整自身运动速度。因此，有必要提供一种多关节仿生机器人控制系统，以步进电机作为驱动元件，可以通过改变脉冲频率来实现机器人各关节转速的实时调整，还可以通过电位器传感器来实时收集机器人关节角度数据，以此实现仿生机器人各关节的角度补偿、姿态复位等功能，最终达到精确控制机器人运动的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种多关节仿生机器人控制系统，实现机器人各关节转速的实时调整、角度补偿、姿态复位，最终达到精确控制机器人运动。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种多关节仿生机器人控制系统，其特征在于，所述系统包括：上位机、仿真器、USB转串口设备、主控制板、电机驱动板、驱动元件、电位器式传感器；
所述电位器式传感器设置于仿生机器人的关节上，用于采集所述仿生机器人的关节角度数据；
所述主控制板用于将各个关节预期的轨迹曲线进行离散化处理，得到各个关节的N个离散的角度数据，并将各个关节的N个离散的角度坐标数据转换为对应的N组脉冲信号并依次发送给电机驱动板；其次，主控制板用于接收所述电位器式传感器采集到的实际关节角度数据并通过主控制板的蓝牙模块将其传输给上位机；
所述上位机接收所述的实际关节角度数据，通过仿真器对所述主控制板进行调试，并通过USB转串口设备完成与主控制板的数据交互；
所述电机驱动板用于驱动所述驱动元件；
所述驱动元件用于驱动所述仿生机器人运动；
所述上位机与所述仿真器以及USB转串口设备双向连接，所述仿真器以及USB转串口设备还与所述主控制板双向连接，所述主控制板与所述电机驱动板连接，所述电机驱动板还与所述驱动元件连接，所述驱动元件还与所述电位器式传感器连接，所述电位器式传感器还与所述主控制板连接；
所述主控制板包括电源模块、复位模块、信号调理模块、蓝牙模块、主芯片模块、调试及串口接口模块；所述电源模块分别与所述复位模块、所述信号调理模块、所述蓝牙模块、所述主芯片模块、所述调试及串口接口模块连接，所述复位模块、所述信号调理模块、所述蓝牙模块、所述调试及串口接口模块均与所述主芯片模块连接。
可选的，所述电源模块具体包括：第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块；
所述第一电源模块用于生成VDD5V稳压电源，所述第二电源模块用于生成VDD3V3稳压电源，所述第三电源模块用于生成AVDD3V3稳压电源；
所述第一电源模块包括第一外接电源、第一电容C26、第一极性电容C22、第一稳压芯片U3、第一电感L1、第一二极管D2、第二极性电容C25、第二电容C23、第三电容C24、第四电容C27；所述第一电容C26的一端分别与所述第一稳压芯片U3的VIN端和所述第一极性电容C22的正极连接至第一外接电源VDD12V，所述第一电容C26的另一端分别与所述第一极性电容C22的负极、所述第一稳压芯片U3的ON/OFF端、所述第一稳压芯片U3的GND1端和所述第一稳压芯片U3的GND2端相连；所述第二极性电容C25的正极分别与所述第一稳压芯片U3的FB端、所述第二电容C23的一端、所述第三电容C24的一端、所述第四电容C27的一端和所述第一电感L1的一端连接至所述VDD5V稳压电源；所述第一二极管D2的阴极分别与所述第一电感L1的另一端和所述第一稳压芯片U3的OUT端连接；所述第二极性电容C25的负极分别与所述第一二极管D2的阳极、所述第二电容C23的另一端、所述第三电容C24的另一端、所述第四电容C27的另一端、所述第一稳压芯片U3的GND1端和所述第一稳压芯片U3的GND2端相连；
所述第二电源模块包括第二电感L3、第五电容C31、第六电容C32、第七电容C33、第八电容C34、第九电容C35、第三电感L2、第二稳压芯片U4；所述第二电感L3的一端与所述VDD5V稳压电源连接，所述第二电感L3的另一端分别与所述第五电容C31的一端、所述第六电容C32的一端和所述第二稳压芯片U4的INPUT端连接；所述第三电感L2的一端分别与所述第二稳压芯片的U4的OUTPUT端和OUTPUT1端连接，所述第三电感L2的另一端分别与所述第七电容C33的一端、所述第八电容C34的一端和所述第九电容C35的一端连接至所述VDD3V3稳压电源；所述第五电容C31的另一端、所述第六电容C32的另一端、所述第七电容C33的另一端、所述第八电容C34的另一端、所述第九电容C35的另一端和所述第二稳压芯片的U4的GND端相连；所述第三电源模块包括第四电感L4、第五电感L5、第十电容C36、第十一电容C37、第十二电容C28、第十三电容C29、第十四电容C30、第三稳压芯片U5；所述第四电感L4的一端与所述VDD5V稳压电源连接，所述第四电感L4的另一端分别与所述第十电容C36的一端、所述第十一电容C37的一端和所述第三稳压芯片U5的INPUT端连接；所述第五电感L5的一端分别与所述第三稳压芯片U5的OUTPUT端和OUTPUT1端连接，所述第五电感L5的另一端分别与所述第十二电容C28的一端、所述第十三电容C29的一端和所述第十四电容C30的一端连接至所述AVDD3V3稳压电源；所述第十电容C36的另一端、所述第十一电容C37的另一端、所述第十二电容C28的另一端、所述第十三电容C29的另一端、所述第十四电容C30的另一端和所述第三稳压芯片U5的GND端均相接。
可选的，所述复位模块具体包括：
第一电阻R39、按键开关SW1、第十五电容C21；所述按键开关SW1的一端分别与所述第一电阻R39的一端、所述第十五电容C21的一端和所述主芯片模块的NRST端相连接，所述按键开关SW1的另一端与所述第十五电容C21的另一端连接；所述第一电阻R39的另一端与所述VDD3V3稳压电源连接。
可选的，所述信号调理模块包括：第一信号调理模块，第二信号调理模块、第三信号调理模块、第四信号调理模块；
所述第一信号调理模块包括第二电阻R46、第三电阻R52、第四电阻R58、第五电阻R48、第六电阻R55、第七电阻R61、第十六电容C49、第十七电容C52、第十八电容C61、第十九电容C43、第二十电容C44、第六电感L8、第一芯片U7；
所述第二电阻R46的一端分别与所述第十六电容的一端和所述第一芯片U7的1IN+端连接，所述第三电阻R52的一端分别与所述第十七电容C52的一端和所述第一芯片U7的2IN+端连接，所述第四电阻R58的一端分别与所述第十八电容C61的一端和所述第一芯片U7的3IN+端连接；所述第十六电容C49、所述第十七电容C52和所述第十八电容C61的另一端均接地，所述第五电阻R48的一端与所述第一芯片U7的1IN-端连接，所述第六电阻R55的一端与所述第一芯片U7的2IN-连接，所述第七电阻R61的一端与所述第一芯片U7的3IN-连接，所述第十九电容C43和所述第二十电容C44的一端均与所述第一芯片U7的VCC端连接，所述第十九电容C43和所述第二十电容C44的另一端接地，所述第六电感L8的一端与所述第二十电容C44的一端连接，所述第六电感L8的另一端与所述AVDD3V3稳压电源连接；
所述第二信号调理模块、所述第三信号调理模块、所述第四信号调理模块均与所述第一信号调理模块的结构相同。
可选的，所述主芯片模块的型号为STM32f1。
可选的，所述驱动元件为步进电机。
可选的，所述第一稳压芯片U3的型号为LM2591HV-5.0V，所述第二稳压芯片U4的型号为LM1117MPX-3.3，所述第三稳压芯片U5的型号为LM1117MPX-3.3。
可选的，所述第一芯片U7的型号为LM324KD。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明中多关节仿生机器人控制系统，以步进电机作为驱动元件，由电机驱动板接收主控制板发出的脉冲信号，将脉冲信号转换为角度控制信号来控制步进电机的角位移量，还可根据需要，通过调整脉冲信号的频率以实现机器人各关节转速的实时调整，此外，电位器式传感器实时采集机器人关节角度数据，可实现仿生机器人各关节的角度补偿、姿态复位功能，最终达到对多关节仿生机器人的精确运动控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例多关节仿生机器人控制系统结构示意图；
图2a为本发明实施例第一电源模块电路结构示意图；
图2b为本发明实施例第二电源模块电路结构示意图；
图2c为本发明实施例第三电源模块电路结构示意图；
图3为本发明实施例复位模块电路结构示意图；
图4a为本发明实施例第一信号调理模块电路结构示意图；
图4b为本发明实施例第二信号调理模块电路结构示意图；
图4c为本发明实施例第三信号调理模块电路结构示意图；
图4d为本发明实施例第四信号调理模块电路结构示意图；
图5为本发明实施例蓝牙模块电路结构示意图；
图6为本发明实施例主芯片模块电路结构示意图；
图7为本发明实施例调试及串口接口模块示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种多关节仿生机器人控制系统，实现机器人各关节转速的实时调整、角度补偿、姿态复位，最终达到精确控制机器人运动。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例多关节仿生机器人控制系统结构示意图，如图1所示，所述系统包括：上位机101、仿真器102、主控制板103、电机驱动板104、驱动元件105、电位器式传感器106、USB转串口设备107；
所述电位器式传感器106设置于仿生机器人的关节上，用于采集所述仿生机器人的关节角度数据；
所述主控制板103用于将各个关节预期的轨迹曲线进行离散化处理，得到各个关节的N个离散的角度坐标，并将各个关节的N个离散的角度坐标数据转换为对应的N组脉冲信号并依次发送给电机驱动板104；其次，主控制板103用于接收所述电位器式传感器106采集到的实际关节角度数据并通过主控制板103的蓝牙模块将其传输给上位机101；
所述上位机101接收所述的实际关节角度数据，通过仿真器对所述主控制板103进行调试，并通过USB转串口设备107完成与主控制板103的数据交互；
所述电机驱动板104用于驱动所述驱动元件；
所述驱动元件105用于驱动所述仿生机器人运动；
所述上位机101与所述仿真器102以及USB转串口设备107双向连接，所述仿真器102以及USB转串口设备107还与所述主控制板103双向连接，所述主控制板103与所述电机驱动板104连接，所述电机驱动板104还与所述驱动元件连接，所述驱动元件还与所述电位器式传感器106连接，所述电位器式传感器106还与所述主控制板103连接；
所述主控制板103包括电源模块、复位模块、信号调理模块、蓝牙模块、主芯片模块、调试及串口接口模块；所述电源模块分别与所述复位模块、所述信号调理模块、所述蓝牙模块、所述主芯片模块、所述调试及串口接口模块连接，所述复位模块、所述信号调理模块、所述蓝牙模块、所述调试及串口接口模块均与所述主芯片模块连接。
机器人控制系统启动后，主控制板103对时钟、IO口、中断、AD采集、DMA等片上外设进行初始化设置，初始化完成后，主控制板开始对电位器式传感器106进行数据采集，采集到的AD数值经过滤波以及程序处理后，得到机器人各关节的实际关节角度数据，在将实际关节角度数据通过蓝牙模块传输至上位机101之后，再将实际关节角度数据与主控制板103中存储的零点坐标数据进行作差运算以此得到姿态复位信号，接着，主控制板103将得到的姿态复位信号通过电机驱动板104输出给驱动元件105，等待机器人所有关节完成姿态复位后，机器人实现初始位置的姿态复位；此时，再次开启AD采集模块，同样经滤波及程序处理后，主控制板103将采集到的实际关节角度数据通过蓝牙模块传输给上位机101。根据给定的运动轨迹曲线，主控制板将给定的轨迹曲线进行数据离散化处理，并生成对应的N组离散角度坐标。主控制板103将第一组离散角度坐标通过电机驱动板104发送给驱动元件105后，机器人各关节转至对应的坐标位置；等待机器人各关节转动完成后，再次开启AD采集模块，处理后再次获得新的实际关节角度数据，再将所述新的实际关节角度数据传输给上位机101后，主控制板103将所述的新的实际关节角度数据与所述第一组离散角度坐标进行算术运算，得到角度补偿值，此补偿值会与第二组离散角度坐标进行算术运算，并生成新的补偿后的第二组角度数据，之后，重复之前的步骤，最终机器人完成基于N组离散角度坐标的精确运动。
图2a为本发明实施例第一电源模块电路结构示意图；图2b为本发明实施例第二电源模块电路结构示意图；图2c为本发明实施例第三电源模块电路结构示意图。如图2a-图2c所示，所述电源模块具体包括：第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块；
所述第一电源模块用于生成VDD5V稳压电源，所述第二电源模块用于生成VDD3V3稳压电源，所述第三电源模块用于生成AVDD3V3稳压电源；
所述第一电源模块包括第一外接电源、第一电容C26、第一极性电容C22、第一稳压芯片U3、第一电感L1、第一二极管D2、第二极性电容C25、第二电容C23、第三电容C24、第四电容C27；所述第一电容C26的一端分别与所述第一稳压芯片U3的VIN端和所述第一极性电容C22的正极连接至第一外接电源VDD12V，所述第一电容C26的另一端分别与所述第一极性电容C22的负极、所述第一稳压芯片U3的ON/OFF端、所述第一稳压芯片U3的GND1端和所述第一稳压芯片U3的GND2端相连；所述第二极性电容C25的正极分别与所述第一稳压芯片U3的FB端、所述第二电容C23的一端、所述第三电容C24的一端、所述第四电容C27的一端和所述第一电感L1的一端连接至所述VDD5V稳压电源；所述第一二极管D2的阴极分别与所述第一电感L1的另一端和所述第一稳压芯片U3的OUT端连接；所述第二极性电容C25的负极分别与所述第一二极管D2的阳极、所述第二电容C23的另一端、所述第三电容C24的另一端、所述第四电容C27的另一端、所述第一稳压芯片U3的GND1端和所述第一稳压芯片U3的GND2端相连；
所述第二电源模块包括第二电感L3、第五电容C31、第六电容C32、第七电容C33、第八电容C34、第九电容C35、第三电感L2、第二稳压芯片U4；所述第二电感L3的一端与所述VDD5V稳压电源连接，所述第二电感L3的另一端分别与所述第五电容C31的一端、所述第六电容C32的一端和所述第二稳压芯片U4的INPUT端连接；所述第三电感L2的一端分别与所述第二稳压芯片的U4的OUTPUT端和OUTPUT1端连接，所述第三电感L2的另一端分别与所述第七电容C33的一端、所述第八电容C34的一端和所述第九电容C35的一端连接至所述VDD3V3稳压电源；所述第五电容C31的另一端、所述第六电容C32的另一端、所述第七电容C33的另一端、所述第八电容C34的另一端、所述第九电容C35的另一端和所述第二稳压芯片的U4的GND端相连；
所述第三电源模块包括第四电感L4、第五电感L5、第十电容C36、第十一电容C37、第十二电容C28、第十三电容C29、第十四电容C30、第三稳压芯片U5；所述第四电感L4的一端与所述VDD5V稳压电源连接，所述第四电感L4的另一端分别与所述第十电容C36的一端、所述第十一电容C37的一端和所述第三稳压芯片U5的INPUT端连接；所述第五电感L5的一端分别与所述第三稳压芯片U5的OUTPUT端和OUTPUT1端连接，所述第五电感L5的另一端分别与所述第十二电容C28的一端、所述第十三电容C29的一端和所述第十四电容C30的一端连接至所述AVDD3V3稳压电源；所述第十电容C36的另一端、所述第十一电容C37的另一端、所述第十二电容C28的另一端、所述第十三电容C29的另一端、所述第十四电容C30的另一端和所述第三稳压芯片U5的GND端均相接。
电源模块中，外接电源VDD12V通过LM2591HV-5稳压芯片生成VDD5V稳压电源，为电机驱动板105供电；VDD5V稳压电源通过LM1117MPX-3.3稳压芯片生成VDD3V3稳压电源，与主芯片模块U1的11脚、27脚、28脚、49脚、50脚、74脚、75脚、100脚相连来为主芯片模块供电；与U2芯片的12脚相连来为蓝牙模块供电；与复位模块中按键SW1进行连接；此外，VDD5V稳压电源通过LM1117MPX-3.3稳压芯片生成AVDD3V3稳压电源，与主芯片模块U1的脚21、脚22相连为主芯模块供电、与U7、U8、U9、U10芯片的脚4相连为信号调理模块供电。
图3为本发明实施例复位模块电路结构示意图，如图3所示，所述复位模块具体包括：
第一电阻R39、按键开关SW1、第十五电容C21；所述按键开关SW1的一端分别与所述第一电阻R39的一端、所述第十五电容C21的一端和所述主芯片模块的NRST端相连接，所述按键开关SW1的另一端与所述第十五电容C21的另一端连接；所述第一电阻R39的另一端与所述VDD3V3稳压电源连接。
复位模块与主芯片模块U1的复位引脚NRST、VDD3V3以及地线相连，通过按键的通断来控制主芯片的复位与否。
图4a为本发明实施例第一信号调理模块电路结构示意图，图4b为本发明实施例第二信号调理模块电路结构示意图，图4c为本发明实施例第三信号调理模块电路结构示意图，图4d为本发明实施例第四信号调理模块电路结构示意图，如图4a-图4d所示，所述信号调理模块包括：第一信号调理模块，第二信号调理模块、第三信号调理模块、第四信号调理模块；
所述第一信号调理模块包括第二电阻R46、第三电阻R52、第四电阻R58、第五电阻R48、第六电阻R55、第七电阻R61、第十六电容C49、第十七电容C52、第十八电容C61、第十九电容C43、第二十电容C44、第六电感L8、第一芯片U7；
所述第二电阻R46的一端分别与所述第十六电容的一端和所述第一芯片U7的1IN+端连接，所述第三电阻R52的一端分别与所述第十七电容C52的一端和所述第一芯片U7的2IN+端连接，所述第四电阻R58的一端分别与所述第十八电容C61的一端和所述第一芯片U7的3IN+端连接；所述第十六电容C49、所述第十七电容C52和所述第十八电容C61的另一端均接地，所述第五电阻R48的一端与所述第一芯片U7的1IN-端连接，所述第六电阻R55的一端与所述第一芯片U7的2IN-连接，所述第七电阻R61的一端与所述第一芯片U7的3IN-连接，所述第十九电容C43和所述第二十电容C44的一端均与所述第一芯片U7的VCC端连接，所述第十九电容C43和所述第二十电容C44的另一端接地，所述第六电感L8的一端与所述第二十电容C44的一端连接，所述第六电感L8的另一端与所述AVDD3V3稳压电源连接；
所述第二信号调理模块、所述第三信号调理模块、所述第四信号调理模块均与所述第一信号调理模块的结构相同。
具体的，所述主芯片模块的型号为STM32f1。
具体的，所述驱动元件为步进电机。
具体的，所述第一稳压芯片U3的型号为LM2591HV-5.0V，所述第二稳压芯片U4的型号为LM1117MPX-3.3，所述第三稳压芯片U5的型号为LM1117MPX-3.3，所述第一芯片U7的型号为LM324KD。
图5为本发明实施例蓝牙模块电路结构示意图，如图5所示，所述蓝牙模块包括：第八电阻R18、第九电阻R19、第十电阻R33、第十一电阻R32、第十二电阻R31、第十三电阻R34、第十四电阻R36、第十五电阻R35、第二十一电容C19、第二十二电容C20、第二芯片U2，所述第八电阻R18的一端与所述第二芯片U2的UART-TX端连接，所述第九电阻的一端与所述第二芯片U2的UART-RX端连接，所述第十电阻R33的一端与所述第二芯片U2的RESET端连接，所述第十一电阻R32的一端与所述第二芯片U2的P0-6端连接，所述第十二电阻R31与所述第二芯片U2的P0-7的一端连接，所述第十三电阻R34与所述第二芯片U2的P1-1端连接，所述第十四电阻R36的一端与所述第二芯片U2的P1-2端连接，所述第十五电阻R35的一端与所述第二芯片U2的P1-3端连接。所述蓝牙模块用于向上位机传输角度坐标数据。
图6为本发明实施例主芯片模块电路结构示意图，主芯片模块选用STM32f1系列作为主控制板的主芯片，主芯片模块包含晶振电路、SW仿真接口及串口接口。其中，晶振电路由8M晶振ST、C1电容、C2电容、R1电阻组成，R1电阻与8M晶振ST并联，C1电容、C2电容一端分别与8M晶振ST相连，C1电容、C2电容的另一端分别与GND相连，该晶振电路最终通过OSCIN、OSCOUT引脚与主芯片模块的12脚、13脚相连，并为主芯片模块起震。此外，主芯片模块中的其他引脚，如RF_JA1(29脚)、RF_JA2(26脚)、RF_JA3(30脚)等引脚与外部电位器传感器相连，可以实时采集到各个关节的角度坐标；RF_J1(68脚)、RF_JA1_DIR(3脚)、RF_JA1_EN(7脚)等信号线通过端口与电机驱动板连接，实现脉冲信号的从主控制板到电机驱动板的传输。
图7为仿真器及串口模块，SW仿真接口连接VDD5V、VDD3V、NRST、SWDIO、SWCLK、GND六个信号线，其中，NRST、SWDIO、SWCLK信号线与主芯片模块的14脚、72脚、76脚相连，VDD5V、VDD3V为仿真器供电。仿真器通过J25接口将上位机与主控制板相连，方便上位机对于主控制板的调试。串口接口与VDD3V3、U3_RX、U3_TX、GND四个信号线相连，其中，串口通过U3_RX、U3_TX信号线与主芯片的56脚、55脚相连。VDD3V3为串口设备供电。上位机可通过串口实现与主控制板的数据交互。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种多关节仿生机器人控制系统，其特征在于，所述系统包括：上位机、仿真器、USB转串口设备、主控制板、电机驱动板、驱动元件、电位器式传感器；
所述主控制板包括电源模块、复位模块、信号调理模块、蓝牙模块、主芯片模块、调试及串口接口模块；所述电源模块分别与所述复位模块、所述信号调理模块、所述蓝牙模块、所述主芯片模块、所述调试及串口接口模块连接，所述复位模块、所述信号调理模块、所述蓝牙模块、所述调试及串口接口模块均与所述主芯片模块连接；
所述电位器式传感器设置于仿生机器人的关节处，用于采集所述仿生机器人的关节角度数据；
所述主控制板用于将各个关节预期的轨迹曲线进行离散化处理，得到各个关节的N个离散的角度坐标，并将各个关节的N个离散的角度坐标转换为对应的N组脉冲信号并依次发送给电机驱动板；所述主控制板还用于接收所述电位器式传感器采集到的实际关节角度数据并通过所述蓝牙模块将所述实际关节角度数据传输给上位机；
所述上位机用于接收所述的实际关节角度数据，通过所述仿真器对所述主控制板进行调试，并通过USB转串口设备完成与所述主控制板的数据交互；
所述电机驱动板用于驱动所述驱动元件；
所述驱动元件用于驱动所述仿生机器人运动；
所述驱动元件为步进电机；
所述上位机与所述仿真器以及USB转串口设备双向连接，所述仿真器以及USB转串口设备还与所述主控制板双向连接，所述主控制板与所述电机驱动板连接，所述电机驱动板还与所述驱动元件连接，所述驱动元件还与所述电位器式传感器连接，所述电位器式传感器还与所述主控制板连接；
机器人控制系统启动后，主控制板对片上外设时钟、IO口、中断、AD采集、DMA进行初始化设置，初始化完成后，主控制板开始对电位器式传感器进行数据采集，采集到的AD数值经过滤波以及程序处理后，得到机器人各关节的实际关节角度数据，在将实际关节角度数据通过蓝牙模块传输至上位机之后，再将实际关节角度数据与主控制板中存储的零点坐标数据进行作差运算以此得到姿态复位信号，接着，主控制板将得到的姿态复位信号通过电机驱动板输出给驱动元件，等待机器人所有关节完成姿态复位后，机器人实现初始位置的姿态复位；此时，再次开启AD采集模块，同样经滤波及程序处理后，主控制板将采集到的实际关节角度数据通过蓝牙模块传输给上位机，根据给定的运动轨迹曲线，主控制板将给定的轨迹曲线进行数据离散化处理，并生成对应的N组离散角度坐标，主控制板将第一组离散角度坐标通过电机驱动板发送给驱动元件后，机器人各关节转至对应的坐标位置；等待机器人各关节转动完成后，再次开启AD采集模块，处理后再次获得新的实际关节角度数据，再将所述新的实际关节角度数据传输给上位机后，主控制板将所述的新的实际关节角度数据与所述第一组离散角度坐标进行算术运算，得到角度补偿值，此补偿值会与第二组离散角度坐标进行算术运算，并生成新的补偿后的第二组角度数据，之后，重复之前的步骤，最终机器人完成基于N组离散角度坐标的精确运动；
所述电源模块具体包括：第一电源模块、第二电源模块、第三电源模块；
所述第一电源模块用于生成VDD5V稳压电源，所述第二电源模块用于生成VDD3V3稳压电源，所述第三电源模块用于生成AVDD3V3稳压电源；
所述第一电源模块包括第一外接电源、第一电容C26、第一极性电容C22、第一稳压芯片U3、第一电感L1、第一二极管D2、第二极性电容C25、第二电容C23、第三电容C24、第四电容C27；所述第一电容C26的一端分别与所述第一稳压芯片U3的VIN端和所述第一极性电容C22的正极连接至第一外接电源VDD12V，所述第一电容C26的另一端分别与所述第一极性电容C22的负极、所述第一稳压芯片U3的ON/OFF端、所述第一稳压芯片U3的GND1端和所述第一稳压芯片U3的GND2端相连；所述第二极性电容C25的正极分别与所述第一稳压芯片U3的FB端、所述第二电容C23的一端、所述第三电容C24的一端、所述第四电容C27的一端和所述第一电感L1的一端连接至所述VDD5V稳压电源；所述第一二极管D2的阴极分别与所述第一电感L1的另一端和所述第一稳压芯片U3的OUT端连接；所述第二极性电容C25的负极分别与所述第一二极管D2的阳极、所述第二电容C23的另一端、所述第三电容C24的另一端、所述第四电容C27的另一端、所述第一稳压芯片U3的GND1端和所述第一稳压芯片U3的GND2端相连；
所述第二电源模块包括第二电感L3、第五电容C31、第六电容C32、第七电容C33、第八电容C34、第九电容C35、第三电感L2、第二稳压芯片U4；所述第二电感L3的一端与所述VDD5V稳压电源连接，所述第二电感L3的另一端分别与所述第五电容C31的一端、所述第六电容C32的一端和所述第二稳压芯片U4的INPUT端连接；所述第三电感L2的一端分别与所述第二稳压芯片的U4的OUTPUT端和OUTPUT1端连接，所述第三电感L2的另一端分别与所述第七电容C33的一端、所述第八电容C34的一端和所述第九电容C35的一端连接至所述VDD3V3稳压电源；所述第五电容C31的另一端、所述第六电容C32的另一端、所述第七电容C33的另一端、所述第八电容C34的另一端、所述第九电容C35的另一端和所述第二稳压芯片的U4的GND端相连；
所述第三电源模块包括第四电感L4、第五电感L5、第十电容C36、第十一电容C37、第十二电容C28、第十三电容C29、第十四电容C30、第三稳压芯片U5；所述第四电感L4的一端与所述VDD5V稳压电源连接，所述第四电感L4的另一端分别与所述第十电容C36的一端、所述第十一电容C37的一端和所述第三稳压芯片U5的INPUT端连接；所述第五电感L5的一端分别与所述第三稳压芯片U5的OUTPUT端和OUTPUT1端连接，所述第五电感L5的另一端分别与所述第十二电容C28的一端、所述第十三电容C29的一端和所述第十四电容C30的一端连接至所述AVDD3V3稳压电源；所述第十电容C36的另一端、所述第十一电容C37的另一端、所述第十二电容C28的另一端、所述第十三电容C29的另一端、所述第十四电容C30的另一端和所述第三稳压芯片U5的GND端均相接。
2.根据权利要求1所述的一种多关节仿生机器人控制系统，其特征在于，所述复位模块具体包括：
第一电阻R39、按键开关SW1、第十五电容C21；所述按键开关SW1的一端分别与所述第一电阻R39的一端、所述第十五电容C21的一端和所述主芯片模块的NRST端相连接，所述按键开关SW1的另一端与所述第十五电容C21的另一端连接；所述第一电阻R39的另一端与所述VDD3V3稳压电源连接。
3.根据权利要求1所述的一种多关节仿生机器人控制系统，其特征在于，所述信号调理模块包括：第一信号调理模块，第二信号调理模块、第三信号调理模块、第四信号调理模块；
所述第一信号调理模块包括第二电阻R46、第三电阻R52、第四电阻R58、第五电阻R48、第六电阻R55、第七电阻R61、第十六电容C49、第十七电容C52、第十八电容C61、第十九电容C43、第二十电容C44、第六电感L8、第一芯片U7；
所述第二电阻R46的一端分别与所述第十六电容的一端和所述第一芯片U7的1IN+端连接，所述第三电阻R52的一端分别与所述第十七电容C52的一端和所述第一芯片U7的2IN+端连接，所述第四电阻R58的一端分别与所述第十八电容C61的一端和所述第一芯片U7的3IN+端连接；所述第十六电容C49、所述第十七电容C52和所述第十八电容C61的另一端均接地，所述第五电阻R48的一端与所述第一芯片U7的1IN-端连接，所述第六电阻R55的一端与所述第一芯片U7的2IN-连接，所述第七电阻R61的一端与所述第一芯片U7的3IN-连接，所述第十九电容C43和所述第二十电容C44的一端均与所述第一芯片U7的VCC端连接，所述第十九电容C43和所述第二十电容C44的另一端接地，所述第六电感L8的一端与所述第二十电容C44的一端连接，所述第六电感L8的另一端与所述AVDD3V3稳压电源连接；
所述第二信号调理模块、所述第三信号调理模块、所述第四信号调理模块均与所述第一信号调理模块的结构相同。
4.根据权利要求1所述的一种多关节仿生机器人控制系统，其特征在于，所述主芯片模块的型号为STM32f1。
5.根据权利要求1所述的一种多关节仿生机器人控制系统，其特征在于，所述第一稳压芯片U3的型号为LM2591HV-5.0V，所述第二稳压芯片U4的型号为LM1117MPX-3.3，所述第三稳压芯片U5的型号为LM1117MPX-3.3。
6.根据权利要求3所述的一种多关节仿生机器人控制系统，其特征在于，所述第一芯片U7的型号为LM324KD。
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