基于3M人形机器人系统说明书.doc.doc

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1、3M机器人系统说明书系统说明书———基于3M人形机器人工程部北京科创机器人技术有限公司3M机器人系统说明书目录一．机器人机械系统11．外观1（1）前视图2（2）后试图3（2）后试图4（3）机器人尺寸5（4）机器人自由度分配6（5）机器人自由度编号62．机器人动作介绍7二．机器人电子系统111．电路结构112．电路板外形尺寸123．专用串口线134．舵机连接线14三．机器人软件系统151.KEILC152.STC_ISP_V3.516四．科创品牌机器人专用舵机介绍181．伺服舵机5大特点18五．电池介绍193M机器人系统说明书一．机器人机械系统小型双足机器人对机

2、械系统的要求很高，其最大的特点是小巧玲珑。它主要包含1个头部、1个躯干、2个手臂、2条腿。这些精密零件由上百个连接件紧固而成，而且绝不采用胶水粘接；另外还要为其装配全套的控制系统，如此堪称小型机器人中的技术之冠。1．外观北京科创机器人有限公司生产的3M型人形机器人，在舵机连接中大量采用“U形件”与“十字件”。该方案能够紧固所有舵机。此外，还专门配有强劲的硬质铝合金胸、背、肩结构件和腰部复合结构件，使强度达到最高值，而且尽可能地减轻机器人质量。小型双足机器人的结构设计关键在于如何排布数量繁多的伺服舵机。第12页3M机器人系统说明书（1）前视图踝关节转动角度较小，

3、注意调试过程中的舵机位置，尽量避免烧毁舵机的现象。跨部关节的活动角度很大，对表现高难度动作有利。如劈叉等。膝盖关节转动角度大，对表现高难度动作有利。如前、后滚翻等。这些为相同型号的带丝舵盘。这些舵盘都，能传递动力。第12页3M机器人系统说明书动作范例这4个关节可以构成4杆机构，完成身体侧倾。第12页3M机器人系统说明书（2）后试图背腔内包含24路伺服电路板，属于单片机控制系统。CPU型号：STC12C5410AD这些为不同型号的双端支撑舵盘。这些舵盘都不带丝，不能传递动力。电子系统主要为机器人后背的计算机控制系统，其为总控器；另外，每个舵机内部包含1个分立的舵

4、机控制电路板，用以采集舵机位置，驱动舵机转动和接受来自CPU的电信号。第12页3M机器人系统说明书（3）机器人尺寸机器人身高----358毫米机器人肩宽----194毫米机器人身厚----120毫米第12页3M机器人系统说明书（4）机器人自由度分配图为RB-3人形机器人除去胸部件的示意图手臂----3×2=6腿部----5×2=10头部----1×1=1总计自由度=17图中机器人的17个自由度，已经用矢量法标出。手臂舵机----金属齿轮腿部舵机----金属齿轮头部舵机----塑料齿轮（5）机器人自由度编号一般的，我们进行双足机器人研究时总是先从双腿入手，所以将

5、腿部关节自由Z7Z817度定为1—10。科创公司机器人出厂自由度设置如下：P5P7P6注意：机械系统中的自由度编号与电子系统中的编号统一，并能够与机器人操作软件相对应。P8P3P1Z1Z4Z5Z2Z6Z3P4P2第12页3M机器人系统说明书2．机器人动作介绍初始站立姿势手臂自然下垂腿部自然下垂第12页3M机器人系统说明书腿部完全弯曲手臂自然下垂下蹲姿势第12页3M机器人系统说明书小幅劈叉姿势手臂伸平胯部小幅展开腿部完全弯曲仰望天空姿势手臂上倾腿部适当弯曲踝部适当弯曲双胯均小幅展开第12页3M机器人系统说明书抛掷垒球姿势右手下垂双胯均适当展开右腿完全弯曲单手、单

6、脚朝天侧劈神功单手、单脚着地第12页3M机器人系统说明书二．机器人电子系统1．电路结构由于3M人形机器人的结构比较复杂，采用17个伺服电机（也称舵机）构成。所以需要控制的对象比较多。我们在此采用分布式集总控制方式，将每个伺服电机作为独立的被控对象，用1个主CPU对它们进行控制。通信方式：由于每个舵机采用PWM的控制格式，详细参见“舵机详解”，所以主CUP也采用PWM的通信格式。主CPU通过17根信号线分别连接17个舵机，向每个舵机发送控制信息。信息采用角度格式，即PWM信号的宽窄表示舵机的角度，通过实时向舵机发送位置数据进行速度空制。机器人的舵机分布：舵机在机

7、器人中的安装位置不同，所发挥的用处也不同。根据加藤一郎的结构划分，身体的16个舵分布在2个平面内。即Z平面和P平面内，那么我们就如下划分。P1P2P3P4P5P6P7P8Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8CPUP平面舵机：P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8Z平面舵机：Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、Z8第12页3M机器人系统说明书2．电路板外形尺寸小型双足机器人对电子系统的要求很高，其最大的特点是小巧玲珑。它包含一个CPU、一个FLASHROM、一个串口芯片、若干各小型插头，还要安装24个伺服电机的数据插头。我们采用单片机主控系统，用以尽量

8、减小体积。串口通讯芯片名词解释：CPU