双足竞步机器人智能步行者技术报告

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1、山东省高校第四届机器人大赛暨国际水下机器人邀请赛技术报告学校：青岛理工大学　关于技术报告和研究论文使用授权的说明本人完全了解山东省高校第四届机器人大赛暨国际水下机器人邀请赛关于保留、使用技术报告和研究论文的规定，即：参赛作品著作权归参赛者本人，比赛组委会可以在相关主页上收录并公开参赛作品的设计方案、技术报告以及参赛机器人的视频、图像资料，并将相关内容编纂收录在组委会出版论文集中。参赛队员签名：带队教师签名：日期：VII摘要本文对本双足窄足机器人的组装过程以及其各模块的构成作简要介绍，并且对机器人的步态规划及其简单的设计过程作简要的概述。本系统以STM32F407ZET6为核心控制板，以

2、光电传感器为采集信号模块，通过对黑白线的判别从而返回给控制板高低电平不同的信号。在控制板内部通过对返回信号用算法的处理可以得出该机器人此时的状态情况，从而再通过规划好的步态对机器人的状态进行调整，使机器人走向正确的轨迹。以下重点介绍了各个模块的电路结构和功能。首先，对双足竞步机器人的自由度进行配置；根据自由度的配置把机器人的机械结构分为脚部、膝部、胯部、躯干部四个模块，对其进行模块化设计与制造；对各个模块进行加工和装配，得到双足竞步机器人实体。其次，在分析舵机控制原理的基础上，提出了PWM信号生成方法合理性评价四原则，实现了对各种生成PWM信号的方法全面而又具体的评价；首次提出了利用分

3、时成组原理进行PWM信号生成的方法，生成的PWM信号不仅具有较好的输出同步性、周期可适应性和良好的占空比可调性，而且具有较强的信号输出能力。最后，在设计本最小系统的过程，特别在硬件和软件的调试过程中碰到了很多的问题，在老师们的指导下和我们的努力下最终克服了所有的难题，并且在调试过程中对机器人的步态和结构进行了最优的规划，使机器人的状态达到最优的情况，在不断的调试过程中我们对机器人的步态和程序控制有了更深的理解，并且提高了我们的实践动手能力。　　在备战比赛的过程中，学院、老师和同学都给予了我们很大的帮助和鼓励，在此谨表达对他们由衷的感谢。关键词：双足窄足机器人STM32最小系统版　VII

4、目录摘要II目录III第一章　引言-1-1.1　机器人控制技术的国内外研究现状-1-1.2　双足机器人的特点-1-1.3　机器人的发展趋势-2-第二章　机械机构设计-3-2.1　固件选型与安装-3-2.2　固定件实物图-4-2.3　安装步骤-4-第三章　电路硬件设计-5-3.1　最小系统板-5-3.2　电源模块-6-3.3　电机模块 -7-3.4　循迹模块.....................................................................................................................

5、.-7-第四章　软件设计-8-4.1　逻辑机构图-8-4.2　软件的实现方法-9-第五章　步态规划设计...............................................................................................................-11-第六章　总结-12-6.1　不足以及改进-12-6.2　参赛心得-13-参考文献-I-附录A　部分程序源码-II-附录B　电路板设计原理图-IV-VII第一章　引言1.1　机器人控制技术的国内外研究现状双足机器人是当今机器人研究领域最为前沿的课题之一，它集机械

6、、电子、计算机、材料、传感器、控制技术及人工智能等多门学科于一体，是一个国家高科技实力的重要标志。而且，双足机器人是一种高度非线性、强耦合的对象，反映了一个国家的智能化和自动化研究水平，双足机器人研究已成为目前非常活跃的一个研究领域。双足机器人是一种非常典型的仿人机器人，国外早在60年代末就开始了双足机器人的研究开发。1968年，美国通用公司试制了一台名为“Rig”的操纵型双足机器人，揭开了双足机器人研究的序幕。随着双足机器人在各个领域的应用日趋广泛，各个国家在该领域相继投入巨资开展研究。自20世纪90年代开始，双足机器人的研究已从模仿人类腿部行走发展到全方位拟人阶段，相继诞生，P3，

7、ASIMO等机器人明型刎。双足步行机器人的运动规划问题主要是研究如何提高行走速度、减少行走耗能、实现行走稳定(包括静态和动态稳定)和姿态切换等。步行是人类最基本的行为方式，双足机器人具备人类的基本结构，具有类人的步行能力。双足步行机器人在外形上具有人类特征，适合用于人类生活的环境，为人们提供方便，因此具有广阔的市场前景。双足机器人与其他多足机器人相比具有体积较小、重量轻、动作灵活、迅速，而且更接近于人类步行的特点，因此它们对环境有最好的适应性，