课程设计（论文）-会追光的双足机器人

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1、会追光的双足机器人苏州市职业大学课程设计说明书名称会追光的双足机器人　　　2011年6月7日至2011年6月10日共1周院　系电子信息工程系班级09电气1学号姓名系　主　任教研室主任指导教师第21页共22页会追光的双足机器人目录第一章绪论21.1.机器人技术概述21.2本课程设计的目的和要求3第二章硬件设计42.1结构设计42.2驱动器方案52.3传感器方案72.3.1接近传感器82.3.2.超声测距传感器92.3.3声音传感器92.3.4倾覆传感器102.3.5光强传感器11第三章软件设计123.1步态设计123.2控制策略13第四章设计总结20参考文献21第21页共

2、22页会追光的双足机器人第一章绪论1.1.机器人技术概述机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。它可以说是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。目前在工业、医学、农业甚至军事等领域中均有重要用途。机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统等组成。执行机构即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其中的运动副（转动副或移动副）常称为关节，关节个数通常即为机器人的自由度数。根据关

3、节配置型式和运动坐标形式的不同，机器人执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。出于拟人化的考虑，常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部（夹持器或末端执行器）和行走部（对于移动机器人）等。　检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况，根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行调整，以保证机器人的动作符合预定的要求。作为检测装置的传感器大致可以分为两类：一类是内部信息传感器，用于检测机器人各部分的内部状况，如各关节的位置、速度、加速度等，并将所测得的信息作为反馈信号送至控制器，形成闭环控制。另一类是外部信

4、息传感器，用于获取有关机器人的作业对象及外界环境等方面的信息，以使机器人的动作能适应外界情况的变化，使之达到更高层次的自动化，甚至使机器人具有某种“感觉”，向智能化发展，例如视觉、声觉等外部传感器给出工作对象、工作环境的有关信息，利用这些信息构成一个大的反馈回路，从而将大大提高机器人的工作精度。　第21页共22页会追光的双足机器人控制系统有两种方式。一种是集中式控制，即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散（级）式控制，即采用多台微机来分担机器人的控制，如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时，主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算，并向下级

5、微机发送指令信息；作为下级从机，各关节分别对应一个CPU，进行插补运算和伺服控制处理，实现给定的运动，并向主机反馈信息。根据作业任务要求的不同，机器人的控制方式又可分为点位控制、连续轨迹控制和力（力矩）控制。1.2本课程设计的目的和要求1.设计一个简单的双足机器人系统，该机器人能够模仿人类行走方式迈步行进，能感知光源，并能转向光源，朝光源前进；2.进行结构设计，每个足要包括腕、膝、胯三个关节，画出机器人的机构运动简图；3.进行步态分析，并编写前进、左转、右转的步态流程；4.进行传感器种类及功能介绍，基于智能创新实验室实验套件选定传感方案；5.设计追光策略；6.用Nort

6、hStar设计完整的双足机器人追光程序；第21页共22页会追光的双足机器人第二章硬件设计2.1结构设计机器人系统是模仿人类等生物的结构、思维而构建的，所以我们也可以以我们自身为范本来设计机器人。将人类对肌肉的协调控制用机器人对舵机的协调控制进行模拟。我们组设计的机器人机构运动简图如下图示。每个足包括腕、膝、胯三个关节。第21页共22页会追光的双足机器人2.2驱动器方案机器人之所以有“人”字，是因为人们希望这种新的人造物能够像人一样，有聪慧的大脑、敏感的知觉、灵活的活动能力，能够代替人完成人们所不期望亲力亲为的事情。机器人常用的运动驱动部件有直流有刷电机、直流无刷电机、步

7、进电机、舵机等。“创意之星”配置了直流有刷电机、微型舵机、机器人专用舵机等。此课程设计采用的是CDS5516机器人舵机：proMOTIONCDS系列机器人舵机属于一种集电机、伺服驱动、总线式通讯接口为一体的集成驱动单元，主要用于微型机器人的关节、轮子、履带驱动，也可用于其他简单位置控制系统。CDS5516的特点如下图所示CDS5516的使用：CDS5516采用半双工串行异步总线进行控制，每个舵机都有自己单独的ID号，您在机器人构型搭建时需要对ID号进行配置，以免机器人的某些关节的ID号重叠。博创出厂的CDS5516默认ID为1，在“创意之