類人形機(jī)器人項目總體設(shè)計報告

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1、類人型機(jī)器人項目總體設(shè)計報告類人型機(jī)器人項目總體設(shè)計報告編制單位：作者：版本：發(fā)布日期：39類人型機(jī)器人項目總體設(shè)計報告審核人：批準(zhǔn)人：39類人型機(jī)器人項目總體設(shè)計報告目錄1.引言11.1背景11.2定義21.2.1專門術(shù)語的定義21.2.2外文首字母組詞的原詞組21.3參考資料22.總體設(shè)計32.1開發(fā)與運行環(huán)境32.1.1系統(tǒng)硬件運行環(huán)境32.1.2系統(tǒng)軟件運行環(huán)境32.2硬件功能描述32.3硬件結(jié)構(gòu)（如圖2所示）33.硬件模塊設(shè)計43.1機(jī)器人套件43.1.1舵機(jī)43.1.2機(jī)器人合金零件63.2舵機(jī)控制器電路64.嵌入式軟件設(shè)計74.1流程邏輯739類人型機(jī)器人項目總體設(shè)計報告4.1

2、.1程序流程圖74.1.2程序流程圖簡述74.2算法84.2.1主要計算方法84.2.2源程序說明95.系統(tǒng)調(diào)試與總結(jié)115.1系統(tǒng)調(diào)試115.1.1單個舵機(jī)的研究和控制115.1.2單個舵機(jī)的研究和控制135.1.3機(jī)器人下肢運動的動作分解及實現(xiàn)135.2總結(jié)145.2.1總結(jié)一（作者：王剛）145.2.2總結(jié)二（作者：趙愛芳）165.2.3總結(jié)三（作者：劉丹）205.2.4總結(jié)四（作者：張瑞娜）22附錄一系統(tǒng)源程序2639類人型機(jī)器人項目總體設(shè)計報告1.引言類人型機(jī)器人是現(xiàn)在機(jī)器人研究領(lǐng)域的一個熱點，無論是SONY公司不斷更新的“阿西莫”機(jī)器人，還是每年在機(jī)器人世界杯上不斷推陳出新的足球

3、機(jī)器人，大家都把目光聚焦于更加擬人化的類人型雙足行走機(jī)器人?；陔p足平臺的機(jī)器人要正常工作首先需要能夠平穩(wěn)的行走，而雙足步行是步行方式中自動化程度最高、最為復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)。它具有支撐面積小、支撐面的形狀隨時間變化較大，質(zhì)心的相對位置高的特點，是最復(fù)雜、控制難度最大的動態(tài)系統(tǒng)。但由于雙足機(jī)器人比其它足式機(jī)器人具有更高的靈活性，因此具有自身獨特的優(yōu)勢，更適合在人類的生活或工作環(huán)境中與人類進(jìn)行協(xié)同工作，而不需要專門為其對這些環(huán)境進(jìn)行大規(guī)模改造。例如代替危險作業(yè)環(huán)境中（如核電站）的工作人員，在不平整地面上搬運貨物等等。此外將來社會環(huán)境的變化使得雙足機(jī)器人在護(hù)理老人、康復(fù)醫(yī)學(xué)以及一般家務(wù)處理等方面也有

4、很大的潛力。目前對雙足行走機(jī)構(gòu)的研究主要基于仿生學(xué)原理與動態(tài)控制原理，SONY公司的“阿西莫”主要基于仿生學(xué)原理，這種研究方式也是類人型機(jī)器人舞蹈比賽與人形組機(jī)器人足球比賽中常見的控制方式，因為這種控制方法容易上手，能夠從最簡單的步伐控制開始了解類人型機(jī)器人控制的基本原理。1.1背景本小組以類人型機(jī)器人為課題，著重研究類人型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與控制原理，掌握舵機(jī)的控制方式，掌握雙足步行機(jī)器人步伐調(diào)整原理。39類人型機(jī)器人項目總體設(shè)計報告項目初期主要以上海英集斯公司的8自由度雙足步行機(jī)器人為研究平臺，以最基本的對單個舵機(jī)結(jié)構(gòu)的研究及運動控制為起點，從而從每一個關(guān)節(jié)開始了解類人型機(jī)器人的組成，逐步過渡

5、到多個舵機(jī)的聯(lián)動控制，最終基本實現(xiàn)類人型機(jī)器人下肢的行走運動。項目任務(wù)提出者：項目開發(fā)者：王剛、劉丹、張瑞娜、楊亮、趙愛芳（按姓氏筆畫由小到大排列）軟件開發(fā)者：王剛、楊亮、趙愛芳系統(tǒng)調(diào)試：張瑞娜、劉丹項目用戶：每個愛好機(jī)器人的人。系統(tǒng)運行環(huán)境：偉福系列單片機(jī)仿真器H51/L、單片機(jī)仿真軟件Wave6000、單片機(jī)最小系統(tǒng)電路板。1.2定義1.2.1專門術(shù)語的定義舵機(jī)：又稱伺服電機(jī)，是機(jī)器人動力及動作的來源部件。自由度：機(jī)器人運動到空間的位置是由肢體關(guān)節(jié)各自獨立運動的合成來確定的。機(jī)器人每個構(gòu)件（如臂部、腕部等）相對于固定坐標(biāo)系所具有的獨立運動能力稱為自由度。機(jī)器人自由度是衡量機(jī)器人技術(shù)水平的

6、一個重要參數(shù)，自由度越多，機(jī)器人可實現(xiàn)的動作越復(fù)雜，通用性就越好。通常，機(jī)器人身上一個舵機(jī)代表一個自由度。時間片：將某一段時間劃分為若干等份，其中一小等份稱為一個時間片，MCU可在不同的時間片執(zhí)行不同的命令。1.2.2外文首字母組詞的原詞組：在本文中代表AT89S52單片機(jī)的HPI（主機(jī)接口），即I/O口P1口。：脈寬調(diào)制。：代表8自由度雙足步行機(jī)器人的8個舵機(jī)。：機(jī)器人動作狀態(tài)數(shù)。在程序設(shè)計的過程中采用狀態(tài)機(jī)的設(shè)計思路，將機(jī)器人行走的每個動作設(shè)計為一個狀態(tài)。：機(jī)器人自由度，即舵機(jī)的個數(shù)。39類人型機(jī)器人項目總體設(shè)計報告1.3參考資料[1]李朝青.單片機(jī)原理及接口技術(shù)(第三版)[M].北京:

7、北京航空航天大學(xué)出版社,2005.9[2]金鐘夫,杜剛,王群,徐宗完.AVRATmega128單片機(jī)C程序設(shè)計與實踐[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2008.1[3]佟長福.AVR單片機(jī)GCC程序設(shè)計[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2006.1[4]梁靜強(qiáng),許瑛,彭應(yīng)龍.雙足步行機(jī)器人的結(jié)構(gòu)及其控制系統(tǒng)設(shè)計[D].南昌:南昌航空工業(yè)學(xué)院航空與機(jī)械工程系.2003.3[5]吳華波,錢春來.基于AT8