高级机器人学与步行机器人资源-CSDN文库

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高级机器人学与步行机器人

前言

为什么要学习步行机器人

步行机器人在教育与娱乐机器人领域是一个相对未经开垦的领域。造成这一现象的原因

有许多：首先是步行机器人的设计存在固有的缺陷，使其很难处理诸如楼梯这样各种复杂的

场景；其次步行机器人的编程需要更为复杂的算法和基于传感器的反馈；再者就是要让步行

机器人获得期望的运动，还需软件和硬件更紧密地协同。

这也许就是我们大多数机器人都采用轮子移动的原因之一。然而，人们还是有一种自然

的倾向来赞美步行机器人：他们看起来更像人类；他们能够为人们提供更多的娱乐价值因为

他们看起来更有趣；而且使一个具有双足的机器人成功行走也是一个值得追寻和挑战的概

念。如果你能成功的使用本手册介绍的步行机器人，那么你就能成为一个受过良好训练的机

器人专家。

除了学习编程技术外，步行机器人还能应用到许多真实的困难场合。具有多条腿和多个

自由度的机器人最终能够处理更为复杂的场合。

本书介绍的步行机器人简化了步行机器人的概念。尽管本手册中介绍的步行机器人肯定

不能照顾老人，不能帮你到厨房拿饮料，不能给你的房间吸尘，也不能驾车送你到商店等，

但它确实能够为你提供一个可编程双足机器人的第一个映像和概念。通过本教材的学习，你

将发现给步行机器人编程是一个复杂但是很有价值的任务。该步行机器人用一种积极的、有

趣的和友好的方式引入并介绍了嵌入式控制概念、方法和实现过程。

从步行机器人获得的教育概念

老师们通常都会问帕拉斯，他们能从帕拉斯不同的课程当中学到什么。可以说步行机器

人是一个高级的机器人学项目，无论是老师还是学生，都能够从中学到如下的概念和技能：

机械和电气系统的相关性和依赖性，即机电一体化的基本概念；

调整硬件和软件以获得预期结果的能力；

使用 BASIC Stamp2的高级编程技能：一个高效的步行机器人程序要涉及 Stamp 的 DATA

语句和 EEPROM 指针，变量别名，以及程序子函数的使用技巧，他们在程序执行前中

能够重复使用和配置；另外还涉及到通用的声音编程实践；

包括实时编程、分类结构和状态机的高级机器人编程技术；

如何一步步从基本的程序编写到完成更复杂并最终有用的程序的整个过程。

如果需要帮助，请直接致电或者发邮件给帕拉斯在中国的唯一合作伙伴—德普施科技寻

求支持。我们将非常高兴地帮助你，让你的步行机器人按照你所希望的方式行走。

教师和学生指南

14 岁左右的学生应该能够组装和编程帕拉斯的步行机器人。因为该步行机器人用到了

更复杂机械结构和编程技术，我们相信能够成功使用该套件的最年轻的学生可能是 12 岁左

高级机器人学与步行机器人

III

前言................................................................................................................................................... I

为什么要学习步行机器人....................................................................................................... I

从步行机器人获得的教育概念............................................................................................... I

教师和学生指南....................................................................................................................... I

教育机器人论坛......................................................................................................................II

第一章装配步行机器人............................................................................................................ - 1 -

认识机器人家族中的最新成员..........................................................................................- 1 -

搭建步行机器人..................................................................................................................- 1 -

步骤 1：安装顶部的“倾斜”伺服电机................................................................... - 2 -

步骤 2：安装底部的“跨步”伺服电机................................................................... - 2 -

步骤 3：伺服电机归中的电气调整...........................................................................- 3 -

步骤 4：安装伺服角................................................................................................... - 4 -

步骤 5：在跨步伺服电机上安装黄铜夹头 ............................................................... - 5 -

步骤 6：安装顶板.......................................................................................................- 5 -

步骤 7：安装身躯与腿之间的不锈钢连接杆 ........................................................... - 6 -

步骤 8：在步行机器人的身体上安装双腿 ............................................................... - 6 -

步骤 9：用轴环固定腿部........................................................................................... - 7 -

步骤 10：安装两腿间的连接件................................................................................. - 7 -

步骤 11：加装步行机器人的脚踝.............................................................................- 8 -

步骤 12：安装步行机器人的双脚.............................................................................- 8 -

步骤 13：安装倾斜杆.................................................................................................- 9 -

步骤 14：固定倾斜杆...............................................................................................- 10 -

步骤 15：安装电池盒...............................................................................................- 10 -

步骤 16：安装四个支柱........................................................................................... - 11 -

步骤 17：连接步行机器人的电路板和电池盒之间的导线 ................................... - 11 -

步骤 18：装入 4 个 AA 电池 ................................................................................... - 12 -

步骤 19：安装步行机器人电路板...........................................................................- 13 -

步骤 20

：再次归中伺服电机并作调整................................................................... - 13 -

第二章：步行机器人的行走编程............................................................................................- 14 -

简单控制及第一个程序.................................................................................................... - 14 -

伺服控制基础....................................................................................................................- 14 -

伺服电机是如何工作的............................................................................................- 14 -

时间测量和电压........................................................................................................ - 14 -

步行机器人的各种运动编程方式.................................................................................... - 15 -

方式 1：野蛮方法.....................................................................................................- 16 -

高级机器人学与步行机器人

方式 2：数据表格.....................................................................................................- 16 -

方式 3：状态迁移.....................................................................................................- 16 -

步行机器人的运动原理.................................................................................................... - 16 -

任务 1：基本的步行运动：野蛮编程.............................................................................- 18 -

任务 2：向后行走：野蛮编程......................................................................................... - 23 -

任务 3：采用数据表存储动作进行编程.........................................................................- 27 -

任务 4：使用状态迁移描述动作进行编程.....................................................................- 31 -

挑战课题............................................................................................................................ - 37 -

第三章转弯.............................................................................................................................. - 38 -

滑动式转弯........................................................................................................................- 38 -

任务 1：做一个转弯的动作............................................................................................. - 38 -

任务 2：不同的转弯.......................................................................................................- 42 -

挑战课题！........................................................................................................................- 42 -

第四章协调行走......................................................................................................................- 43 -

实现各种运动的多重表.................................................................................................... - 43 -

任务 1：哪个表？............................................................................................................. - 43 -

任务 2 走 8 字和方块舞................................................................................................... - 47 -

挑战课题！........................................................................................................................- 53 -

第五章光源跟踪......................................................................................................................- 54 -

发挥你的创造性................................................................................................................- 54 -

任务 1：搭建电路并测试感光眼。.................................................................................- 54 -

编程测量电阻............................................................................................................ - 56 -

光敏电阻显示原理.................................................................................................... - 57 -

任务 2：光源定位！......................................................................................................... - 58 -

编写程序让步行机器人指向光源............................................................................ - 58 -

光源定位是如何工作的！........................................................................................- 63 -

任务 3：光源跟随............................................................................................................. - 64 -

光源跟踪程序是如何工作的.................................................................................... - 69 -

挑战课题！........................................................................................................................- 69 -

第六章红外避障运动..............................................................................................................- 70 -

无线物体检测....................................................................................................................- 70 -

步行机器人的红外前灯............................................................................................- 70 -

使用

FREQOUT 的技巧 ........................................................................................... - 71 -

任务 1：搭建并测试新的红外/检测装置........................................................................ - 72 -

测试红外线器件对.................................................................................................... - 73 -

红外检测对显示程序是如何工作的........................................................................ - 74 -

任务 2 物体检测和避碰运动........................................................................................... - 74 -

挑战课题！................................................................................................................- 80 -

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