双足步行机器人毕业论文设计doc版.docx
《双足步行机器人毕业论文设计doc版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双足步行机器人毕业论文设计doc版.docx（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
双足步行机器人毕业论文设计doc版
双足步行机器人毕业论文
双足步行机器人毕业论文
交叉足印竞步机器人行走步态实现
I
双足步行机器人毕业论文
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开展情况，以与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与翻跟斗的动作，对机器人的行走步态进展简单的规划，设计出简化结构模型，然后以此为根底进展了适当的调整，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
II
双足步行机器人毕业论文
ABSTRACT
Robotictechnologyrepresentstheelectromechanicalintegrationthegreatestachievementofthe20thcentury,isoneofthegreatachievementofhumanbeings,thebipedrobotroboteventhoughonlythehistoryofnearly40years,butbecauseofitsuniqueadaptabilityandhumannature,becametherobottoanimportantdevelopingdirectionoffield.Topicswhichaimstodesignabipedalhumanoidrobotplatform,basedonthebipedalrobot,walkinggaitforbetterfinishtasksmatting.
Becauseofmulti-jointrobothasfeet,driveandmultisensorcharacteristics,andgenerallyhaveredundantfreedom,thesefeaturestoitscontrolproblemhasbroughtgreatdifficulty,butalsoforvariouscontrolandoptimizationmethodprovidesanidealexperimentalplatform,makeitsattractedmanyscholarseyes,beeablockbusterresearchdirection,andsothebipedrobotgaitplanningandcontrolstudynotonlyhashighacademicvalue,butalsohasquitepracticalsignificance.Basedonthestudyofhumanwalkingstyleprocessandsimplifytheprocessafterwalkingwithasimplifiedmodel,torealizethesteeringgearPWMrobotiseffectivelycontrolled.
Thepapermainlydiscussedthedynamicwalkingplanning,designandsimulation,detailedresearchusingPWMcontroltechnologytoachievethelinkageofthesteeringgearcontrolmorethan.
Keywords：
BipedrobotGaitplanningPWMcontrol
III
双足步行机器人毕业论文
摘要..........................................................................................................................I.I...
ABSTRACTIII
目录IV
1绪论1
引言1
双足机器人的研究概况1
国内研究概况4
双足步行机器人的步行特点与研究意义5
本文研究内容与主要工作6
试验样机的介绍6
2舵机联动单周期指令算法研究8
舵机PWM信号介绍8
2．2单舵机拖动与调速算法8
算法分析9
2.46路PWM信号发生算法解析10
3交叉足机器人行走步态设计12
步态规划根本原如此12
步态设计12
．1前三步步态设计13
．2翻跟头步态设计17
连续前进步态设计19
主程序流程图：
21
3.2.5PWM_6流程图22
4实验验证与结果分析23
实验调试过程23
IV
双足步行机器人毕业论文
实验演示24
5实验结论与总结28
参考文献29
致谢30
附录31
V
双足步行机器人毕业论文
1绪论
1.1引言
近代机器人学是最近几十年新开展起来的一门综合性的学科，它集中了机械工程技术、计算机工程技术、控制工程技术、人工智能、电子工程技术以与仿生学十等多种学科的最新研究成果，机器人中的双足步行机器人虽然只有近四十年的历史，但是由于它独特的适应性和拟人性，成为了机器人领域的一个重要开展方向。
双足步行机器人与轮式、爬行式和履带式等移动机器人相比，有着更好的环境适应性，这种优越性在非结构环境里的表现尤为突出。
从某种意义上讲，它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，也是一个国家制造业水平和综合实力的象征。
1.2双足机器人的研究概况
随着国内外学者纷纷投入到该领域的研究，机器人逐渐进入到工业生产和人类的生活[1]。
根据机器人的开展进程，通常可分为以下三代：
第一代机器人，主要指只能以“示教-再现〞方式工作的机器人，其只能依靠人们给定的程序，重复进展各种操作。
第二代机器人是具有一定传感器反响功能的机器人，其能获取作业环境、操作对象的简单信息，通过计算机处理、分析，对动作进展反响控制，表现出低级的智能。
第三代机器人是指具有环境感知能力，并能做出自主决策的自治机器人。
它具有多种感知功能，可进展复杂的逻辑思维，判断决策，在作业环境中可独立行动。
1.2.1国外研究概况
拟人机器人的研究是一个很诱人、难度很大的研究课题。
关于这方面的研究日本走在了世界的前列。
早稻田大学理工学部1973年建立了“人格化机器人〞研
究室，曾开发出不少拟人机器人系统[2]。
例如会演奏钢琴的机器人、双足步行机器人以与电动假肢等。
该研究室的带头人高西淳夫教授说：
“人格化机器人的一个很大特征就是它具有与人类相近的结构，机器人与人类的共存是我们研究开发的课题之一〞。
1
双足步行机器人毕业论文
当今世界，有“机器人王国〞之称的日本在双足步行机器人研究领域处于绝对领先地位，具有代表性的研究机构有加藤实验室、日本早稻田大学、日本东京大学、日本东京理工学院、日本机械学院、松下电工、本田公司和索尼公司等[3]。
日本早稻田大学的加藤一郎教授于1968年率先展开了双足步行机器人的研制工作，并先后研制出WAP系列样机[4]。
其中WAP-1步行机器人具有六个自由度，每条腿有骻、膝、踝三个关节；关节处使用人造橡胶肌肉，通过充气、排气引起肌肉收缩，肌肉的收缩牵引关节转动从而实现步行。
1971年，研制出WAP-3型双足机器人，仍采用人工肌肉，具有11个自由度，能在平地、斜坡和阶梯上行走。
同年又研制出WL-5双足步行机器人，该机器人采用液压驱动，具有11个自由度，下肢作三维运动，上躯体左右摆动以实现双足机器人重心的左右移动。
1973年，在WAP-5的根底上配置机械手与人工视觉、听觉等装置组成自主式机器人WAROT-1。
1980年，推出WL-9DR（Dynam、Refined）双足机器人[5]，该机器人采用预先设计步行方式的程序控制方法，通过对步行运动的分析与重复实验设计步态轨迹，用设计出的步态控制机器人的步行运动，该机器人采用了以单脚支撑期为静态，双脚切换期为动态的准动态步行方案，实现了步幅45cm，每步9s的准动态步行。
1984年，研制出采用跺关节力矩控制的WL-10DR双足机器人[3][6]，增加了跺关节力矩控制，将一个步行周期分为单脚支撑期和转换期。
1986年，又成功研制了WL-12（R）双足机器人，该机器人通过躯体运动来补偿下肢的任意运动，实现了步行周期1.3秒，步幅30厘米的平地动态步行。
代表双足步行机器人和拟人
机器人研究最高水平的是本田公司和索尼公司。
本田公司从1986年至今已经推出了Pl，P2，P3系列机器人，在P2和P3中，使用了大量的传感器：
陀螺仪（测定上体偏转的角度和角速度）、重力传感器、六维力/力矩传感器和视觉传感器等，利用这些传感器感受机器人的当前状态和外界环境的变化，并基于这些传感器对下肢各关节的运动作出调整，实现动态步行。
[7]
2000年11月日本本田公司又推出了新型双足步行机器人ASIMO〔图1-1〕，ASIMO拥有34个自由度，是目前最先进的双足机器人。
ASIMO身高米，体重52公斤。
它的行走速度是0-6km/h，行走平稳，增加了语音识别功能，具有听说看的能力，可实时识别人的姿态与运动，并进展交互。
由于采用了新开发的双足步行技术，具有预测运动控制功能，可以更加自由地步行，步行动作也更为连续流畅，并能完成跑步，转弯，上楼梯等多种复杂情况下的步行动作。
2002年6月12日，机器人世界杯国际委员会宣布将从2002年6月20日起在日本的福冈与韩国的釜山举行机器人世界杯大赛。
从该届起，将增设双足步行机器人的足球赛事。
这标志着机器人选手参加的世界杯又向人类走近了一步。
该大赛的目标是“在2050年之前，制造出能够战胜当时世界冠军队的自律型机器人队
2
双足步行机器人毕业论文
伍〞，这一梦想将由双足步行机器人来实现[8]。
2005年1月12日，由日本产业技术综合研究所的比留川博等人开发出一台取名“HRP-2〞拟人机器人亮相东京〔见图1-2〕。
该机器人身高154cm，体重58kg。
研究人员先请民间艺术家跳舞，用特殊摄像机拍摄后将画面输入电脑，并对手、脚、头、腰等32个部位的动作进展解析，然后把有关解析数据输入给机器人，最后利用这些数据来控制机器人手的动作和脚步等，使“HRP-2〞可以和人一样动作连贯，翩翩起舞[9]。
图1-1本田公司ASIMO机器人图1-2“HRP-2〞拟人机器人
除了日本之外，美国、英国、法国等也对步行机器
升级会员 