机器人--架构及设备
机器人的四大组成部分
控制系统
驱控系统
驱控=驱动系统+控制系统。
注意，这里的控制系统不是机器人层面的控制系统，属于更小层级的，驱控系统的控制系统。
驱动系统：
一般指硬件设备，比如电机驱动器，I/O驱动器等。
控制系统：
驱控系统中的控制系统，可以使用51,STM32单片机芯片，或者ESP32这些控制板。
STM32作为驱动控制系统核心的原因
机器人中为什么使用STM32作为驱控系统控制系统，直接使用树莓派控制电机这些设备不就行了吗？
1. 实时性要求：STM32是“硬实时”的保障
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树莓派的局限性：
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树莓派运行 Linux 系统，属于 非实时操作系统（即使使用
PREEMPT_RT补丁优化，延迟仍在 毫秒级）。 -
电机控制（如PID调节）、紧急制动等任务需要 微秒级（μs）响应，Linux的任务调度和中断处理无法满足。
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STM32的优势：
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作为 裸机（Bare Metal） 或 实时操作系统（RTOS） 运行的微控制器，中断响应时间可控制在 1μs以内。
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示例：
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电机编码器信号丢失时，STM32可立即触发保护逻辑，而树莓派可能因系统繁忙延迟响应，导致电机损坏。
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2. 外设专用接口：STM32提供硬件级支持
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树莓派的局限性：
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GPIO数量有限，且缺乏专用外设（如正交编码器接口、高精度PWM生成硬件）。
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驱动电机需额外扩展板（如PCA9685舵机驱动模块），增加复杂性和成本。
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STM32的优势：
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内置硬件外设：
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定时器（TIM）：直接生成PWM（如控制伺服电机）。
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编码器接口：无需软件解码，直接读取电机转速（如STM32的
TIM_EncoderMode）。 -
ADC/DAC：高速采集传感器数据（如电流检测）。
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STM32作为驱动系统控制核心的作用
1，实时运动控制（核心作用）
STM32 的 高实时性 和 丰富的外设接口 使其成为机器人运动控制的理想选择。
2. 传感器数据采集与处理
STM32 的 ADC、SPI、I2C、UART 等接口可连接多种传感器，并实时处理数据
3. 通信与协同控制
STM32 作为 底层执行单元，与上位机（如ROS主机、工控机）协同工作。
机器人控制系统(比如树莓派)----上位机；
驱动系统的控制系统(比如STM32)----下位机。
驱控系统包括各种设备的驱动器，控制系统以及很多电路元件和驱动控制板组成，这些驱动器可能被安装在驱动控制板上。
驱控系统的作用：
1，电源管理：
给各个设备提供不同电压的电源。
2，控制信号转换：
将来自控制系统的控制信号转为对应的设备的控制信号，控制设备运行；比如将来自控制系统的数字信号转为电机的电信号。
电机控制的基本流程：
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控制指令（如速度、位置信号）由上位机（ROS/工控机）或用户输入。
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控制器（如STM32、Arduino）生成PWM或数字信号。
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电机驱动器（如H桥、伺服驱动器）将信号转换为电机可识别的电流/电压。
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电机执行转动，并通过编码器/霍尔传感器反馈实时数据。
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闭环控制：根据反馈调整输出，确保精度（如PID控制）。
执行系统
电机属于执行系统的设备。
传感系统
传感系统分为内部传感系统和外部传感系统。
内部传感系统(内部传感器)：
用于获取机器人内部信息，比如IMU，力传感器等。
外部传感系统(外部传感器):
为机器人获取外部信息，比如测距的激光雷达传感器，相机等。
四大组成部分的相互作用关系
