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1、河北能源职业技术学院《行走机器人功能分析与调试》40摘要：虽然机器人的研究、制作和使用已经有几十年的历史,但是双足直立行走的机器人世界上很少。主要因为稳定性控制及双足行走控制非常复杂,但为了研究出与人更加接近的机器人,这是必须克服的难关。主要是解决直立行走机器人腿部平衡的问题,包括硬件设计和软件的设计,侧重于对硬件的设计,即着重介绍直立行走机器人腿部平衡系统的相关知识、设计目的、设计思路、方案的确定、原理设计及分析、硬件调试。行走机器人是最典型的机电一体化数字化装备,是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智
2、能等多学科先进技术于一体的智能机器人。它代表了机器人的尖端技术,是当代科技的研究热点之一。目前,国内双足机器人研究与世界先进水平相比还有较大差距,特别是在教学机器人方面的研究更是寥寥无几。为改善这种局面,提高我国高校师生的综合技能,本论文在研制教学双足机器人方面进行了有益的尝试和大胆的实践,设计并制作出了一款适用于高校教学开发使用的小型双足行走机器人。本文详细阐述了双足机器人机构设计和控制系统的研发过程,包括控制系统的硬件电路设计和制作,机器人双足的外形设计与加工,以及双足行走机器人的驱动和控制技术。结合对人类
3、行走步态的研究,规划了双足机器人行走的姿态及轨迹,推导了双足机器人稳定步行的条件,并据此进行了实物实验,实现了稳定的低速静态步行。本论文重点讨论了静态步行的算法设计和仿真,详细分析了基于零力矩点的双足机器人动态步行运动规划方法,根据运动学约束条件计算出各个关节的运动轨迹。使用Matlab软件,以ZMP点的轨迹作为约束条件,进行了前向离线规划试验和ZMP误差补偿试验,实验证明本文所采用的步态规划方法可以满足机器人连续稳定行走的要求。教学双足机器人运动平稳,系统控制精度高,具有良好的教学功能和广阔的应用开发前景。本
4、文针对教学双足行走机器人方面进行了深入的研究,对他人今后进行教学双足机器人的研究提供了一套系统的研究方法,对同行具有借鉴和引导作用。40目录序11、自动机器人平台总述21.1自动机器人平台的总体构成31.2自动机器人平台按键部分41.3机器人平台的充电42、自动机器人平台系统结构42.1自动机器人平台机械部分42.1.1机器人平台机械部分组成42.1.2机器人平台运动详解52.2自动机器人平台控制系统62.2.1概述63、自动机器人平台的装配和调试133.1机器人装配过程133.1.1主动轮电机装配133.1.
5、2电机安装至铝合金架板133.1.3从动轮及传感器安装133.1.4电路板的安装133.2机器人平台的调试144、可行性的上部机器手臂设计方案145、驱动软件的编写及调试176、取得的成果3840序2012年2月，在寒假期间，比赛用机器人平台运抵学校，学校验收后交付使用，3月份开学初，我和于长波组织学生开始筹备学习机器人平台的使用，研究了平台的硬件电路和软件程序的编写，因今年机器人比赛的题目没定下来，只能等待。2012年5月16日接到全国职业院校技能大赛规程，离正式比赛仅有20天。需要添购通讯模块等部分设备，否
6、则不准参赛，之后立即申报购买部分设备，包括通讯模块，交通灯，工件，电源等，同时组织学生学习研究通讯模块用法，并对参赛规程进行分析，规划比赛场地，制定可行性设计方案，三易其稿并着手采购机器人上部机构零件。期间攻坚克难无数，同学们非常辛苦。在规划场地时，比赛场地尺寸：大小为8米*6米。其中外围档板高10cm，材质为木工板，上面贴有30mm宽的白色引导条。我们采用普通透明胶带加普通打印纸来代替比赛用的白色一道条，实验室场地场地不够大，仅有6米*5米多。怎么办，若对每个方格都按比例缩小，那么小车将无法完成正常转向，我们
7、分析比赛规则后，规划出小车的理想行驶轨迹，把部分不重要的方格由原来的0.5米*0.5米压缩到0.5米*0.2米，这样原来的的正方形格畸变成长方形，整个比赛场地严重变形，经过大家的多次精密计算，最终解决了比赛模拟场地面积不够的问题，同时白色导条也以最小的经济成本得以解决。40之后我们分析了机器人上部机构传动形式，分析各种电机的运动特点，排除了使用伺服电机，直流减速电机等驱动形式。查找各种电机的型号，价位并上网采购步进电机及其配套的驱动器，之后又分析链条，齿轮，导条的传动的特点，确定采用导条为支撑和传动骨架，并上网
8、查找配件型号同时进行采购。咨询多位老教师（卢恩贵，李瑞春，魏国江等），排除了谐波齿轮，滚珠丝杠等多种传动方法最后敲定了机器人手部形式，如何能有效的夹取工件，由于目前技术原因，机器人很多技术都不成熟，没有太多的有效资料可供参考，我们边想边做，花费很多时间，进展很慢。另外采购角铝，电钻，方铁管等配件，期间费了很大周折。1、自动机器人平台总述40自动机器人平台是专门为高职类机器人大赛提供的一
