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1、四足舞蹈機(jī)器人01機(jī)電一班胡新強(qiáng)本文所實(shí)現(xiàn)的四足機(jī)器人，通過(guò)一種基于“對(duì)角線一致”策略成功地實(shí)現(xiàn)了四足機(jī)器人的行走，機(jī)器人的九個(gè)自由度全部由步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)。在軟件上利用加速控制思想，從而使機(jī)器人的動(dòng)作更加平滑，結(jié)合背景音樂(lè)，精確控制機(jī)器人的動(dòng)作，使機(jī)器人隨著音樂(lè)跳舞。1.引言本文中介紹的機(jī)器人是一個(gè)四足行走式機(jī)器人，外形酷似水母，整個(gè)身體由四條腿支撐。四條腿在解決平衡性問(wèn)題上較容易，只需四點(diǎn)共面即可保持整個(gè)機(jī)器人的平衡。但機(jī)器人在行走時(shí)，四條腿之間必然有一個(gè)協(xié)調(diào)配合的問(wèn)題，只有當(dāng)四條腿邁步一致時(shí)才能保證機(jī)器人的身體在一個(gè)水平
2、面內(nèi)，保持它的穩(wěn)定性。否則要么機(jī)器人會(huì)傾斜摔倒，要么動(dòng)作僵硬不夠平滑。機(jī)器人的上部還有三只手臂，每只手臂有兩個(gè)自由度，可以在程序的控制下?lián)]動(dòng)手臂，配合腿完成一定的動(dòng)作。為了既能夠保持機(jī)器人的穩(wěn)定性，又讓它的動(dòng)作舒緩平滑，我們提出了一種基于“對(duì)角線一致”的行走策略：仿照四足動(dòng)物的行走方式，先左前腿和右后腿同時(shí)邁進(jìn)，接著右前腿和左后腿同時(shí)邁進(jìn)，形成兩條交叉的對(duì)角線，這樣就完成了一個(gè)周期的行走動(dòng)作。以后如此類(lèi)推。再配合加速電機(jī)控制方法，使電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)更加平滑，避開(kāi)其固有的振動(dòng)。2.機(jī)械實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的整體視圖圖一，俯視圖圖二，單項(xiàng)輪視
3、圖整個(gè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)總體上分為上身、腰部和下肢三部分：上身由頭部和手臂組成?？刂频暮诵牟糠?---電路板以及電源就裝在頭部的圓罩中。每只手臂由電機(jī)連接的前臂和后臂組成。后臂通過(guò)電機(jī)固定在機(jī)身上。前臂和后臂都能自由活動(dòng)，作出各種動(dòng)作。在機(jī)器人的表演過(guò)程中，起著支撐作用的是腰部在我們的動(dòng)作設(shè)計(jì)中，要求機(jī)器人腰部可以扭轉(zhuǎn)。為保持旋轉(zhuǎn)的均勻、平衡，必然要求電機(jī)軸在底盤(pán)的中心，將控制腰部的電機(jī)固定在兩根穿過(guò)有機(jī)玻璃盤(pán)的長(zhǎng)螺絲上。然后在頭部底襯盤(pán)下對(duì)稱(chēng)地安裝了三個(gè)萬(wàn)向輪，萬(wàn)向輪可以在有機(jī)玻璃底板上自由滾動(dòng)，大大減少了腰部轉(zhuǎn)動(dòng)地摩擦力。機(jī)
4、器人行走實(shí)現(xiàn)的另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是腿部，用兩個(gè)電機(jī)就實(shí)現(xiàn)了四條腿的驅(qū)動(dòng)難題，如何設(shè)計(jì)巧妙的機(jī)械結(jié)構(gòu)同時(shí)帶動(dòng)四條腿，又要使行走平穩(wěn)，我們動(dòng)了很多腦筋，做了很多嘗試，終于找到一種巧妙的連桿傳動(dòng)裝置。（如圖3）圖三，機(jī)器人的一個(gè)行走周期由上圖可見(jiàn)，機(jī)器人在行走時(shí)，的確是“對(duì)角線一致”，這種方法保證了行走的平穩(wěn)性，使得行走得以實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，這只需后腿上的兩個(gè)電機(jī)以相同的方向關(guān)于豎直線作來(lái)回?cái)[動(dòng)即可。在模擬實(shí)際情況腰部、頭部重量時(shí)，腰部的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作要更為自然、流暢，不會(huì)出現(xiàn)因電機(jī)帶不動(dòng)而丟步的情況。讓機(jī)器人行走起來(lái)，只是完成了工作的第一步
5、，重要的是如何讓九個(gè)電機(jī)協(xié)調(diào)一致地配合工作，按照預(yù)先設(shè)定好的動(dòng)作翩翩起舞。。3.電路控制電路控制部分是機(jī)器人的心臟。驅(qū)動(dòng)電路板主要由主控芯片部分、信號(hào)鎖存部分、電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分以及電源穩(wěn)壓部分等組成一個(gè)典型的電機(jī)加速驅(qū)動(dòng)過(guò)程，其主要的思想是：通過(guò)有規(guī)律的變化的延時(shí)程序來(lái)控制送往步進(jìn)電機(jī)的脈沖的快慢，從而使電機(jī)得到逐漸加快的脈沖激勵(lì)，穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)加速過(guò)程，而不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)槊}沖的陡然加快而抖動(dòng)的現(xiàn)象。4.總結(jié)通過(guò)基于“對(duì)角線一致”的行走策略，我們成功地實(shí)現(xiàn)四足行走式機(jī)器人，并利用我們的電機(jī)加速激勵(lì)的軟件控制方法，使機(jī)器人能隨著音樂(lè)完成
6、相應(yīng)的舞蹈動(dòng)作.1.“先行者”類(lèi)人型機(jī)器人2.雙足步行機(jī)器人在爬樓梯3.多指靈巧手我國(guó)的仿人形機(jī)器人研究跳舞機(jī)器人
