类人形机器人项目总体设计报告

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1、类人型机器人项目总体设计报告类人型机器人项目总体设计报告编制单位：作者：版本：发布日期：39类人型机器人项目总体设计报告审核人：批准人：39类人型机器人项目总体设计报告目录1.引言11.1背景11.2定义21.2.1专门术语的定义21.2.2外文首字母组词的原词组21.3参考资料22.总体设计32.1开发与运行环境32.1.1系统硬件运行环境32.1.2系统软件运行环境32.2硬件功能描述32.3硬件结构（如图2所示）33.硬件模块设计43.1机器人套件43.1.1舵机43.1.2机器人合金零件63.2舵机控制器电路64.嵌入式软件设计74.1流程逻辑739类人型机器人项目总体设计报告4.1

2、.1程序流程图74.1.2程序流程图简述74.2算法84.2.1主要计算方法84.2.2源程序说明95.系统调试与总结115.1系统调试115.1.1单个舵机的研究和控制115.1.2单个舵机的研究和控制135.1.3机器人下肢运动的动作分解及实现135.2总结145.2.1总结一（作者：王刚）145.2.2总结二（作者：赵爱芳）165.2.3总结三（作者：刘丹）205.2.4总结四（作者：张瑞娜）22附录一系统源程序2639类人型机器人项目总体设计报告1.引言类人型机器人是现在机器人研究领域的一个热点，无论是SONY公司不断更新的“阿西莫”机器人，还是每年在机器人世界杯上不断推陈出新的足球

3、机器人，大家都把目光聚焦于更加拟人化的类人型双足行走机器人。基于双足平台的机器人要正常工作首先需要能够平稳的行走，而双足步行是步行方式中自动化程度最高、最为复杂的动态系统。它具有支撑面积小、支撑面的形状随时间变化较大，质心的相对位置高的特点，是最复杂、控制难度最大的动态系统。但由于双足机器人比其它足式机器人具有更高的灵活性，因此具有自身独特的优势，更适合在人类的生活或工作环境中与人类进行协同工作，而不需要专门为其对这些环境进行大规模改造。例如代替危险作业环境中（如核电站）的工作人员，在不平整地面上搬运货物等等。此外将来社会环境的变化使得双足机器人在护理老人、康复医学以及一般家务处理等方面也有

4、很大的潜力。目前对双足行走机构的研究主要基于仿生学原理与动态控制原理，SONY公司的“阿西莫”主要基于仿生学原理，这种研究方式也是类人型机器人舞蹈比赛与人形组机器人足球比赛中常见的控制方式，因为这种控制方法容易上手，能够从最简单的步伐控制开始了解类人型机器人控制的基本原理。1.1背景本小组以类人型机器人为课题，着重研究类人型机器人的结构与控制原理，掌握舵机的控制方式，掌握双足步行机器人步伐调整原理。39类人型机器人项目总体设计报告项目初期主要以上海英集斯公司的8自由度双足步行机器人为研究平台，以最基本的对单个舵机结构的研究及运动控制为起点，从而从每一个关节开始了解类人型机器人的组成，逐步过渡

5、到多个舵机的联动控制，最终基本实现类人型机器人下肢的行走运动。项目任务提出者：项目开发者：王刚、刘丹、张瑞娜、杨亮、赵爱芳（按姓氏笔画由小到大排列）软件开发者：王刚、杨亮、赵爱芳系统调试：张瑞娜、刘丹项目用户：每个爱好机器人的人。系统运行环境：伟福系列单片机仿真器H51/L、单片机仿真软件Wave6000、单片机最小系统电路板。1.2定义1.2.1专门术语的定义舵机：又称伺服电机，是机器人动力及动作的来源部件。自由度：机器人运动到空间的位置是由肢体关节各自独立运动的合成来确定的。机器人每个构件（如臂部、腕部等）相对于固定坐标系所具有的独立运动能力称为自由度。机器人自由度是衡量机器人技术水平的

6、一个重要参数，自由度越多，机器人可实现的动作越复杂，通用性就越好。通常，机器人身上一个舵机代表一个自由度。时间片：将某一段时间划分为若干等份，其中一小等份称为一个时间片，MCU可在不同的时间片执行不同的命令。1.2.2外文首字母组词的原词组：在本文中代表AT89S52单片机的HPI（主机接口），即I/O口P1口。：脉宽调制。：代表8自由度双足步行机器人的8个舵机。：机器人动作状态数。在程序设计的过程中采用状态机的设计思路，将机器人行走的每个动作设计为一个状态。：机器人自由度，即舵机的个数。39类人型机器人项目总体设计报告1.3参考资料[1]李朝青.单片机原理及接口技术(第三版)[M].北京:

7、北京航空航天大学出版社,2005.9[2]金钟夫,杜刚,王群,徐宗完.AVRATmega128单片机C程序设计与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.1[3]佟长福.AVR单片机GCC程序设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,2006.1[4]梁静强,许瑛,彭应龙.双足步行机器人的结构及其控制系统设计[D].南昌:南昌航空工业学院航空与机械工程系.2003.3[5]吴华波,钱春来.基于AT8