2017年中国工程机器人双足竞步项目交叉足赛技术报告.docx
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中国工程机器人国际公开赛第18页
2017中国工程机器人大赛暨国际公开赛(RoboWork)
双足竞步项目交叉足赛
技术报告
参赛学校:
菏泽学院
队伍名称:
参赛队员:
带队教师:
二〇一七年五月
摘要
机器人技术代表了机电一体化的最高成就,是二十世纪人类最伟大的成果之一,其中双足步行机器人因其体积相对较小,对非结构性环境具有较好的适应性,避障能力强,移动盲区很小等优良的品质,越来越受到人们的关注,因此对其控制研究和步态规划具有相当的现实意义。
本文的主要介绍了双足竞步机器人的国内外发展情况,以及PWM指令算法和舵机的联动控制,通过认真的研究人类行走方式以及翻跟斗的动作,对机器人的行走步态进行简单的规划,设计出简化结构模型,然后以此为基础进行了适当的调整,设计出符合交叉足竞步机器人比赛要求的全部动作程序,设计完成后将程序下载到实验样机中,验证程序设计的可行性和合理性,通过反复的修改和验证使得机器人能顺利的完成比赛任务。
关键词:
双足步行机器人;步态规划;PWM控制
ABSTRACT
Robotictechnologyrepresentstheelectromechanicalintegrationthegreatest
achievementofthe20thcentury,isoneofthegreatachievementofhumanbeings,thebipedrobotroboteventhoughonlythehistoryofnearly40years,butbecauseofitsuniqueadaptabilityandhumannature,becametherobottoanimportantdevelopingdirectionoffield.Topicswhichaimstodesignabipedalhumanoidrobotplatform,basedonthebipedalrobot,walkinggaitforbetterfinishtasksmatting.
Becauseofmulti-jointrobothasfeet,driveandmultisensorcharacteristics,and
generallyhaveredundantfreedom,thesefeaturestoitscontrolproblemhasbroughtgreatdifficulty,butalsoforvariouscontrolandoptimizationmethodprovidesanidealexperimentalplatform,makeitsattractedmanyscholarseyes,becomeablockbusterresearchdirection,andsothebipedrobotgaitplanningandcontrolstudynotonlyhashighacademicvalue,butalsohasquitepracticalsignificance.Basedonthestudyofhumanwalkingstyleprocessandsimplifytheprocessafterwalkingwithasimplifiedmodel,torealizethesteeringgearPWMrobotiseffectivelycontrolled.
Thepapermainlydiscussedthedynamicwalkingplanning,designandsimulation,detailedresearchusingPWMcontroltechnologytoachievethelinkageofthesteeringgearcontrolmorethan.
Keywords:
Bipedrobot;Gaitplanning;PWMcontrol
目录
第一章引言/综述...............................................5第二章系统整体设计............................................5
2.1机器人的简述.........................................5
2.2机器人的组成.........................................5
2.3双足机器人的主要研究.................................5
第三章机械结构设计............................................6
3.1结构简介...............................................6
3.2动力源的选择...........................................6
3.3机构具体设计...........................................6
3.4躯干机构设计...........................................7
3.5机载安装空间设计.......................................7
第四章硬件设计................................................9
4.1支架...................................................9
4.1.1支架参数.........................................9
4.1.2支架特点.........................................9
4.2舵机...................................................9
4.2.1舵机特点.........................................9
4.2.2舵机参数.........................................9
4.3锂电池.................................................10
4.4舵机控制板.............................................10
4.4.1STM32F103的结构与功能...............................10
4.4.2参数.............................................11
第五章软件设计................................................14
5.1上位机软件.............................................14
5.1.1全局操作窗口.....................................14
5.1.2偏差操作窗口.....................................14
5.1.3舵机滑块功能介绍.................................15
5.1.4动作数据显示区...................................15
5.1.5动作编写及在线调试窗口...........................16
5.1.6文件操作窗口.....................................17
5.2舵机调试...............................................17
第六章系统开发与调试..........................................17
第七章结论....................................................18
参考文献......................................................19
致谢..........................................................19
第一章 引言/综述
交叉足机器人是目前机器人研究的主要方向,我们通过计算机器人的质量.舵机角度.自由度等,来调整步幅和步速,本次采用的是STM32F103RBT6单片机作为双足机器人的主核心控制单元,采用了4个180°舵机和2个270°舵机,使其完成走步,前翻,后翻等动作。
机器人自主的完成一系列动作走过赛道,其实现的主要动作有(向前走五步,前翻五个跟斗,然后再向前走五步,后翻五个跟斗,最后一直走向终点)
研究的主要有舵机的控制和角度的输出控制,STM32F103RBT6单片机的编程能力,机器人的步态规划和设计。
研究的过程主要有舵机角度的计算,PWM输出与角度的对应关系,STM32F103RBT6编程的学习与实际应用,程序的修改与完善等几个步骤。
机器人是作为现代高新技术的重要象征和发展结果,已经广泛应用于国民生产的各个领域,并正在给人类传统的生产模式带来革命性的变化,影响着人们生活的方方面面。
在研究和开发及不确定环境下作业的机器人的过程中,人们逐步认识到机器人技术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合。
随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深,机器人技术开始源源不断地向人类活动的各个领域渗透。
结合这些领域的应用特点,人们发展了各式各样的具有感知、决策、行动和交互能力的特种机器人和各种智能机器,如移动机器人、微机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、空中空间机器人、娱乐机器人等。
机器人技术是一门综合了传感与检测、运动控制、图形图像处理等技术的新型学科,它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识,涉及到当前许多前沿领域的技术。
随着电子技术的飞速发展,智能机器人在越来越多的领域发挥着人类无法代替的作用。
机器人能力的评价标准包括:
智能,指感觉和感知,包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等;机能,指变通性、通用性或空间占有性等;物理能,指力、速度、连续运行能力、可靠性、联用性、寿命等。
因此,可以说机器人是具有生物功能的三维空间坐标机器。
第二章系统整体设计
2.1机器人的简述
国外双足机器人的研究早在上世纪80年代就已形成热潮,并且提出了许多系统的建模及控制的理论和方法,因此机器人成为作为现代高薪技术的重要象征和发展的结果。
现在机器人的应用已经开始在
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