智能雙足機(jī)器人舞蹈動(dòng)作控制及穩(wěn)定性研究

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1、智能雙足機(jī)器人舞蹈動(dòng)作控制及穩(wěn)定性研究　　摘要：利用具有17個(gè)自由度的智能雙足機(jī)器人，采用智能技術(shù)，通過ARM單片機(jī)來控制各個(gè)舵機(jī)。通過編碼調(diào)試，無線傳輸，使其達(dá)到預(yù)定的角度，由此模擬人類前進(jìn)、后退、翻滾等的各式各樣的動(dòng)作，并伴隨著音樂節(jié)拍，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人舞蹈效果。通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)調(diào)試，智能雙足機(jī)器人舞蹈動(dòng)作控制及穩(wěn)定性能良好，完成整段舞蹈的編排，達(dá)到了預(yù)期效果，證明了技術(shù)的正確性和可行性?！　￡P(guān)鍵詞：智能雙足機(jī)器人；機(jī)器人舞蹈；動(dòng)作；控制及穩(wěn)定性；自由度　　中圖分類號(hào)：TP242文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044（2016）28-0192-04　　Abstract：This

2、thsisusingintelligentbipedrobotWith17degreesoffreedom，adoptedintelligenttechnology，usingARMsinglechiptocontroleveryactuators.Bycodingandtesting，Wirelesslytransmissiontoachieveconcertedangle，fromthistoimitatehumanmultifariousmotionsuchasforwarding，fallbacking，rollingandsoon，realizerobotdanci

3、ngeffectwithmusicalbeat.Byexperimentaltestingtautologically，theactioncontrolandcooperationforintelligentbipedrobotfunctionfine，completealldancingarrange，achieveconcertedeffect，showsthatthis11technologyiscorrectandfeasible.　　Keywords：intelligentbipedrobot；robotdancing；action；controlandcooper

4、ation；degreeoffreedom　　隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于機(jī)器人的研究已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)代表性極強(qiáng)的戰(zhàn)略目標(biāo)[1]。智能雙足機(jī)器人是一種智能化的、可以模仿人類運(yùn)動(dòng)方式和動(dòng)作行為的特種機(jī)器人[2]（如圖1）。因其具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性及柔和性，消除了以往機(jī)器人動(dòng)作的機(jī)械感與僵硬感，在國(guó)內(nèi)外收到廣泛歡迎[3]。2016春節(jié)聯(lián)歡晚會(huì)，540個(gè)機(jī)器人組成了四個(gè)方陣進(jìn)行了機(jī)器人舞蹈，節(jié)奏一致、步伐整齊，展現(xiàn)了成熟的機(jī)器人技術(shù)?！　C(jī)器人的發(fā)展歷史可以追溯到1968年，美國(guó)研究人員R.Smosher制作了一臺(tái)操縱型雙足步行機(jī)械Rig，從而揭開智能雙足機(jī)器人研制的序幕[4]；19

5、69年，日本早稻田大學(xué)教授加藤一郎研制出了具有六個(gè)自由度的平面自由度步行機(jī)WAP-1，它是采用人造橡膠肌肉為關(guān)節(jié)，通過肌肉收縮牽引關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)動(dòng)作，但因只具有六個(gè)自由度，所以它的穩(wěn)定性不高[5]；國(guó)內(nèi)的起步較晚，哈爾濱工業(yè)大學(xué)于1985年開始研制雙足機(jī)器人；1989年，國(guó)防科技大學(xué)研制成功一臺(tái)具有是十個(gè)自由度并且能進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)步行的雙足行走機(jī)器人；本文介紹了Robonova-2智能雙足機(jī)器人模擬人類的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、橫向跨步、前滾翻、后滾翻、側(cè)手翻、單腿支撐蹲起、倒立、做俯臥撐、伏地起身等各種各樣的動(dòng)作。并伴隨著一定的音樂節(jié)拍，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人舞蹈效果?！　?軟硬件詳述　　1

6、.1機(jī)器人規(guī)格11　　Robonova-2智能雙足機(jī)器人具有17個(gè)自由度，肩寬為9.0厘米，雙臂伸平橫向長(zhǎng)度為18.0厘米，直立高度為32.0厘米，此尺寸類似于人體比例，由此做出的舞蹈動(dòng)作更美觀，穩(wěn)定性也隨之加強(qiáng)。Robonova-2采用可充電鋰聚合物電池供電，充電時(shí)間為60分鐘左右，保證了機(jī)器人保持非連續(xù)工作一小時(shí)以上?！　obonova-2智能雙足機(jī)器人上肢三個(gè)自由度、下肢五個(gè)自由度和頭部一個(gè)自由度共17個(gè)自由度，如圖2。九號(hào)舵機(jī)控制機(jī)器人頭部的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方向，六號(hào)、七號(hào)、八號(hào)和十二號(hào)、十三號(hào)、十四號(hào)分別控制機(jī)器人的左右手旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方向，零號(hào)、一號(hào)、二號(hào)、三號(hào)、四號(hào)和十八號(hào)

7、、十九號(hào)、二十號(hào)、二十一號(hào)、二十二號(hào)分別控制機(jī)器人的左腿和右腿運(yùn)動(dòng)。通過燒錄軟件將代碼燒錄到主板中，控制電路板接受來自信號(hào)線的控制信號(hào)，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)帶動(dòng)一系列齒輪組，減速后傳動(dòng)至輸出舵機(jī)，這一系列的運(yùn)動(dòng)使機(jī)器人完成各種復(fù)雜的動(dòng)作。　　1.2編程軟件R-BASIC11　　R-BASIC全稱RoboBasic，可作為Robonova-2智能雙足機(jī)器人的編程軟件，如圖3，R-BASIC是專為控制機(jī)器人設(shè)計(jì)的一種類C語言，連接機(jī)器人與電腦，設(shè)置相應(yīng)端口，通過一些定義的變量和語句編程，用roboBasic命