自由体操机器人3技术报告

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1、2010年中国机器人大赛自由体操机器人技术报告指导老师：李明、王军项目名称：自由体操机器人队伍名称：硕硕体操三队参赛人员：谢林江徐雍李瀚霖目录一、引言二、方案设计1、机械结构设计2、控制原理设计3、驱动及电源设计三、技术支持1、伺服电机控制方法2、单片机使用方法3、控制电路板原理4、串口通讯原理四、控制模块1、单片机控制原理2、舵机控制原理五、电源模块六、程序模块1、程序设计2、代码分析七、未来展望引言为拓展大学生的动手及实践能力，创建一流校风、学风，让学生更热衷于科学技术的研究;同时进一步推进大学生创新教育，提高大学生的创新意识和创新实践能力，锻炼青年学生综合素质，RO

2、BCUP全国机器人大赛暨2010中国机器人大赛将于七月十八号举行，这次大赛是对广大同学创新素质的综合考验，也受到了广大同学的积极反应。中国机器人大赛暨RoboCup公开赛是中国最具影响力，最权威的机器人技术大赛，基本覆盖了中国现有最顶级的机器人专家和众多知名机器人学者，成为当今中国机器人尖端技术产业竞赛和人才汇集的活动之一，广泛涉及电子信息、通讯网络、装备制造、工控、人机交互、传感与视觉、定位导航、人工智能、航天航空等前沿技术领域。大赛从1999年开始已成功举办了十一届，北京、上海、广州、合肥、苏州、济南、中山等地成功举办了历届大赛。本次中国机器人大赛是由中国自动化学会机

3、器人竞赛工作委员会、RoboCup中国委员会、科技部高技术研究发展中心、内蒙古鄂尔多斯市人民政府共同主办。今年大赛在我国内蒙古鄂尔多斯康巴什新区举行，参赛情况盛况空前，参赛队伍远超于往届，达到1021支队，参赛大学171所，参赛人员接近3000人，参赛赛种65项，由此看出，机器人运动在国内的影响日渐扩大，机器人热潮开始兴起。机器人时代将要来临。我校高度重视在大学生中大力开展创新实践教育，鼓励学生参与各类科技创新活动，其中机器人制作水平高，特点突出，比赛开展得如火如荼，学生在参加全国、行业协会等各项机器人赛事中，取得了不俗成绩：2003年参加“马斯特杯”中国机器人大赛的舞蹈

4、机器人和机器人游北京项目，获得二等奖1项、三等奖2项；在第四届全国智能机器人大赛中获得2项二等奖；在“动感地带杯”2004年江苏省大学生机器人大赛中，获冠军1项，鼓励奖2项；在“新科导航杯”2005年中国机器人大赛中，我校参赛的5个机器人全部获奖，夺得舞蹈组冠军、类人组季军，获得舞蹈组一、二、三等奖各1项，类人组三等奖2项。2005年5月中央电视台《异想天开》栏目以我校机器人大赛为背景，摄制了五集专题节目。在2007“银泉杯”中国机器人大赛中，我校26支代表队在比赛中再获佳绩，共获得一等奖5项、二等奖4项、三等奖9项。方案设计根据设计要求，本系统主要由控制器模块、软件模块

5、、电源模块、舵机驱动等模块构成。一、体操机器人整体设计1、机器人概述：此次设计的体操机器人主要由机械结构和控制系统组成，如果认为机械结构是人的骨架，那么控制系统就被认为是人的大脑，所以机器人的先进程度与功能强弱通常都直接与其控制系统的性能密切相关。机器人控制系统是根据指令及传感信息控制机器人完成一定的动作或作业任务的装置，它是机器人的心脏，决定了机器人性能的优劣。作为机器人的核心部分，机器人控制系统是影响机器人性能的关键部分之一，它从一定程度上影响着机器人的发展。机器人技术的实现不仅取决于其机械机构的优化，在很大程度上还依赖于一个性能优良的智能控制系统;而一个工作稳定、精

6、度可靠的、实时性强的控制系统不仅需要高级的控制算法，还需要实现控制算法的手段。很长时间以来国内外的学者提出了诸多的控制算法，也设计出实现某些算法的控制器，但整个技术还处在实验阶段，没有进入市场，特别是一些高级控制方法在实际中效果根本不理想，所以机器人控制系统有待进一步研究。2、制作目标：设计并制作一种能够完成指定动作的体操机器人。可以根据预先设计的动作，以及定制的指令程序完成一系列高难度的体操动作，包括俯卧撑、前滚翻、后滚翻、侧翻及其他高难度动作。其研究领域涉及到3D模型绘制及动力学仿真、单片机、电路理论、自动控制、电机原理与拖动、接口技术、结构力学、电子工艺等多方面的内

7、容，以实现其智能控制。3、方案设计对机器人进行具体的设计。首先对机器人的自由度安排进行考虑，以使其可以完成预先设想的动作。其次是考虑各个连接部件如舵机，卡口，电池和控制板的尺寸具体设计各卡口的形状尺寸以及电池和电路板的尺寸等。整体设计：我们设计的自由体操机器人主要由金属铝条构成，身高约为21cm，结构尺寸比例是在研究体操运动员大量图片、视频，最终确定一个原始模型后，跟据比例缩放得到的，在制作前进行了大量的仿真与实验。其中，主要运动部位包括：头部、腹部、肩部、手部、腿部和脚部。运动关节由伺服电机控制。实物图：零件设计CAD图舵盘