没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
两足行走机器人行走控制部分设计.doc
1.该资源内容由用户上传,如若侵权请联系客服进行举报
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
版权申诉
0 下载量 105 浏览量
2023-07-13
21:21:16
上传
评论
收藏 3.37MB DOC 举报
温馨提示
![preview](https://dl-preview.csdnimg.cn/88047638/0001-64707770813e9108655a287c0112cac0_thumbnail-wide.jpeg)
![preview-icon](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/scale.ab9e0183.png)
试读
31页
两足行走机器人行走控制部分设计.doc
资源推荐
资源详情
资源评论
![pdf](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083512.png)
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88047638/bg1.jpg)
1 绪论
两足步行机器人是指可以使用两只脚交替地抬起和放下,以适当的步伐运动的机
器人,可分为拟人机器人和桌面型两足机器人 (仿人机器人)大小和人相似,不仅具有
拟人的步行功能,而且通常还具有视觉、语音、触觉等一系列拟人的功能;桌面型两
足机器人通常指体积较小,只具有步行功能及其他少数特定功能的两足机器人,例如
具有步行功能和视觉功能的自主踢足球机器人。与拟人机器人相比,桌面型两足步行
机器人的成本较低,除了具有科研性外,还具有广泛地娱乐性,也可以应用在教学和
比赛中。国内外的机器人大赛中,常常可以看到桌面型两足步行机器人的身影
[1]
。
1.1 课题的研究背景和意义
于两足步行机器人的拟人性和对环境良好的适应性等特点,受到各国政府和研究
者的广泛重视,是当今世界的高新技术的代表之一。它在科研、教学、比赛和娱乐等
方面都很到了很好的应用。
江苏省大学生机器人大赛和全国大学生机器人大赛中经常有两足步行机器人,它
可以参加舞蹈机器人比赛、两足竞走机器人比赛、Robocop 类人组机器人踢足球
[10]
器
人创新比赛、Robocop 救援组比赛等。舞蹈机器人比赛时使用了日本“KONDO”两足步
行机器人,性能出众,发挥稳定,获得了舞蹈机器人比赛的冠军。但是该机器人是集
成度很高的商业产品,它的控制系统不开放底层代码,难以进行二次开发和步态研究。
所以本文基于机器人控制系统中常用的众多处理器和操作系统各自的特点,并结合
“KONDO”机器人机械结构的特性,选用了高性能、低功耗的 8 位 AVR® 微处理器内
核处理器 ATMega8P 来实现对机器人的控制来。设计的控制系统控制指令精简,控制
转角精度高,波特率可以实时更改,体积小,重量轻,其可作为类人型机器人、仿生
机器人、多自由度机械手的主控制器。随着中国机械产业的不断进步,各高校相继开
设机械类创新课程和比赛,学生可将其应用在各类机械创新作品中,优化控制系统参
加比赛。日本“KONDO”机器人如图 1.1 所示。
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88047638/bg2.jpg)
图 1.1 日本“KONDO”跳舞机器人
1.2 国内外研究现状
步行是人与大多数动物所具有的移动方式,其中两足直立行走是人类特有的步行
方式,是所有步行方式中自动化程度最高,最为复杂的动态系统。最早从工程角度研
究双足机器人并获得成功的是早稻田大学的加藤一郎。1972 年,加藤实验室推出了
wL-5 双足步行机器人,这是世界上第一台双足机器人。
1996 年 11 月本田((HONDA)公司展示了一个有两腿两臂的仿人
[2]
型机器人 P2,能
在平地上行走、转弯、上下楼梯和跨越障碍,并可提 5 公斤的重物和使用扳手等简单
工作;在此基础上,本田公司又连续开发了第二代仿人机器人 P3,第三代仿人机器人
Asimo, Asimo 高 120cm,行走质量很高,非常接近人类。Sony 公司也推出了能歌善舞
的机器人 Qrio,不但具有非常出色的步行稳定性,而且具有很强的自行辨认能力,甚
至能在狭隘道路上行走并绕过障碍物。这两个机器人代表了当前世界上两足步行机器
人研制的最高水平。
Asimo 和 Qrio 都是拟人机器人,它们除了具有两足步行功能之外,还具有非常强
大的视觉功能和语音功能,能辨认很多目标,并能和人进行很好的语言及肢体交流。
而桌面型的两足机器人也一直受到研究者的重视,研究的重点是两足步行功能。如图
1.2 所示。
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88047638/bg3.jpg)
图 1.2 Asimo(左)和 Sony 的 Qrio(右)
2006 年,日本神奈川大学设计的 WABIAN-2LL 机器人,身高 120cm,重 40Kg,在步
行中通过膝关节改变腿长,通过腰关节的运动来减少腿部运动对身体重心的影响。
2007 年,大阪大学的 Koh Hosoda 等人研究了人类行走过程中的腿、腰、头、手臂等
各部分的协同作用,在两足机器人中引入了三维极限环协同理论,设计的机器人
Pneumat-BT
[6],[7]
。
随着集成电路的发展,小型机器人可以具有功能越来越强大的嵌入式计算系统,
甚至可以使用运算能力很强的图像处理和模式识别系统。这使得桌面型两足步行机器
人和拟人机器人之间并没有严格的区分标准。2007 年,东京 Denki 大南京师范大学硕
士学位论文学的 Hideto SHIMIZU 等人设计了小型两足步行机器人 HOAP-3,身高
60cm,重 8. 8Kg,共有 28 个自由度,有一个强大的视觉处理系统。如图 1.3 所示。
图 1.3 WABIAN-2LL(左)、Pneumat-BT(中)和 HOAP-3(右)
2006 年,西班牙 Politecnica de Valencia 大学的 Albero 和 Blanes 等人设计了
具有高性能分布式控制系统的桌面型两足机器人 YABIRO,高 55cm,重 4Kg,共 27 个
自由度,具有独特的腰部三自由度结构,如图所示。该机器人使用了多个嵌入式系统,
主控制系统使用了嵌入式个人计算机和实时 Linux 操作系统,具有非常强大的数据处
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88047638/bg4.jpg)
理能力;主、从控制系统以及传感器之间使用 dual-CAN 总线通信。
2006 年,韩国国立釜山大学开发了脚底安装有力传感器的桌面型两足机器人,该
机器人身高 28cm,重 3.2Kg,如图所示。同年,韩国 Sung KyunKwan 大学也开发了一
个桌面型两足步行机器人,身高 45cm,重 4.3Kg,共 24 个自由度,如图所示。该机
器人使用了 TI 公司的 DSP TMS320F2407 作为控制器,使用直流无刷电机作为驱动器,
在两足步态设计中引入了遗传算法。如图 1.4 所示。
图 1.4 YABIRO-2(左)、釜山大学机器人和 Sung Kuhn Kwan 大学机器人(右)
我国从 80 年代中期才开始研究两足步行机器人
[20,21]
,国防科技大学 1988 年研
制成功我国第一台平面型六自由度的两足机器人,能实现前进、后退和上下楼梯;之
后又现了实验室环境中的全方位行走,1995 年,实现了动态步行。
2000 年 11 月,国防科技大学又研制出了我国第一台具有人类外观特征、可以模
拟人类行走与基本操作功能的拟人两足步行机器人 Pioneero。
2002 年,清华大学精密仪器系、机械工程系和自动化系组成的研究小组开始研究
开发拟人机器人 THBIP,共 32 个自由度,可以步行、上下楼梯、打太极拳等,并具有
视觉及语音识别功能
[3]
。
两足机器人的研制发展过程,是由少自由度到多自由度、由实现简单动作到复杂
动作、由静态步行到动态步行、由仅从简单功能到仿生功能的研制过程。
1.3 本文的主要工作
本文设计的主要内容是两足行走机器人的行走控制系统部分,我选用 8 位 AVR 微
处理器内核处理器 ATMega8P,设计了两足行走机器人的控制系统。主要工作包括:
(1) 设计了两足步行机器人的硬件电路。选用高性能、低功耗的 8 位 AVR 微处理
器,指令执行时间为单个时钟周期,速度快,控制精度高、I/O 口驱动能力更强,优
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88047638/bg5.jpg)
于 AT51、STC51 系列单片机。
(2) 选择设计了两足步行机器人的控制软件系统。在 AVR 微处理器中移植了 u
C/OS-II 操作系统;在操作系统下设计了应用程序,实现了两足机器人控制系统的各
项功能,搭建了完整的两足机器人控制系统软件框架
[12],[13]
。
(3) 搭建了 17 自由度机器人双腿的运动模式,通过 17 个舵机同时协调运作,以
实现机器人完成相应的动作。
(4) 完成毕业设计的同时,提出本设计的不足,指出需要改进的地方。
1.4 本文组织结构
第一章介绍了两足步行机器人的国内外研究现状
[26]
,由别人设计的机器人总结
对自己的启发提出本设计的主要任务点。
第二章介绍了控制系统中常用的处理器和操作系统、以及两足步行机器人的机械
结构,并说明了本文设计两足步行机器人控制系统的目的。使用 Prote199 设计了两
足步行机器人控制系统的硬件,包括核心电路图和 PWM 脉冲信号控制原理图。
第三章介绍了使用实现机器人控制系统的具体软件,这里我们使用了 Servo
Control Software,是实现伺服电机控制器通讯协议 PC 机上专用 WINDOWS 控制软件,
可以简便的实现复杂动作的操控。
第四章建立两足步行机器人步行模式建立,对机器人的双腿运动进行了分析,对
10 个微型伺服直流电机的转角角度进行了逐个分析。
第五章对本文的工作进行了总结,并对今后的深入研究提出了建议。
剩余30页未读,继续阅读
资源评论
![avatar-default](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/lazyLogo2.1882d7f4.png)
![avatar](https://profile-avatar.csdnimg.cn/default.jpg!1)
老帽爬新坡
- 粉丝: 83
- 资源: 2万+
![benefits](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/vip-rights-1.c8e153b4.png)
下载权益
![privilege](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/vip-rights-2.ec46750a.png)
C知道特权
![article](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/vip-rights-3.fc5e5fb6.png)
VIP文章
![course-privilege](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/vip-rights-4.320a6894.png)
课程特权
![rights](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/vip-rights-icon.fe0226a8.png)
开通VIP
上传资源 快速赚钱
我的内容管理 展开
我的资源 快来上传第一个资源
我的收益
登录查看自己的收益我的积分 登录查看自己的积分
我的C币 登录后查看C币余额
我的收藏
我的下载
下载帮助
![voice](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/voice.245cc511.png)
![center-task](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/center-task.c2eda91a.png)
最新资源
- java-leetcode题解之第102题二叉树的层序遍历.zip
- java-leetcode题解之第104题二叉树的最大深度.zip
- java-leetcode题解之第173题二叉搜索树迭代器.zip
- java-leetcode题解之第100题相同的树.zip
- java-leetcode题解之第101题对称二叉树.zip
- java-leetcode题解之第128题最长连续序列.zip
- java-leetcode题解之第94题二叉树的中序遍历.zip
- java-leetcode题解之第98题验证二叉搜索树.zip
- java-leetcode题解之第200题岛屿数量.zip
- java-leetcode题解之第130题被围绕的区域.zip
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议,欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理!
点击此处反馈
![feedback](https://img-home.csdnimg.cn/images/20220527035711.png)
![feedback](https://img-home.csdnimg.cn/images/20220527035711.png)
![feedback-tip](https://img-home.csdnimg.cn/images/20220527035111.png)
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
![dialog-icon](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/green-success.6a4acb44.png)