舞蹈机器人设计简程

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1、机电工程学院《工业机器人》课程论文论文题目:舞蹈机器人的设计简程学生姓名：李鹏飞学号：200848050714专业班级：机制F0804班指导教师：岳龙旺2010年12月22日舞蹈机器人的设计简程摘要：舞蹈机器人是一种具有娱乐价值的高高智能机器人，它具有人类外观特征、可爱的外貌、又兼有技术含量，极受青少年的喜爱。舞蹈机器人的设计主要涵盖机械设计、电气设计、软件设计三个方面，涉及多个科技领域。关键字：舞蹈机器人、机械设计、电气设计、软件设计正文：随着现代科技的发展，机器人技术已广泛应用于人类社会生活的各个领域，特别是舞蹈机器人具有人类外观特征、可爱的外貌、又兼有技术含量，

2、极受青少年的喜爱。本课题要求设计一具有简单人体功能的、模拟舞蹈动作的类人型机器人，完成简单人体舞蹈的基本动作：可以前进后退，左右侧行，左右转弯和前后摆动手臂，行走频率为每秒两步，举手投足、转圈、头部动作灵活、并具备的语音功能。通过语音识别技术，可以对小机器人进行语音控制，通过发出语音命令，控制机器人的。机器人包括底座、头部、上身、下肢、以及电路控制板，分别控制手臂、头部和底盘运动的电机及传动机构等。通过电路控制和机械传动，可使机器人动作。知识范围涉及机构学、力学、电子学、自动控制、计算机、人工智能等。机器人的设计首先需作总体方案设计，包括机械和电气两部分。根据机械基础

3、知识，从整体上来讲，机械结构设计必须与机器人所要完成的功能相适应。机械部分设计主要包括底盘设计、尺寸选择、驱动方式设计、电机选择等；电气是机器人最重要的部分，直接影响着机器人功能的实现于否。舞蹈机器人要求完全自动控制，必须采用单片机为控制核心，它类似于机器人的大脑，接收和处理所有外界信息，指挥并控制机器人的所有动作。语音识别等功能是制作机器人硬件的难点，它要求机器人具有一定的感觉系统。目前，机器人技术已日趋成熟，机器人感觉系统可通过各种各样相应的传感器技术即可实现。传感器把接收到的外部信息输入到单片机，再通过软件进行控制，从而单片机发出命令指挥机器人动作。软件编程可以

4、丰富机器人的功能，使机器人动作更加完善。【一】舞蹈机器人设计的数据和要求：1、机器人身高80～120㎝，表演时机器人随音乐翩翩起舞，动作协调、灵活；2、表演各种舞蹈的基本动作，具体动作可自行设计。涵盖行进、转圈、举手投足、头部等动作；3、整套动作持续4分钟左右；4、机器人结构紧凑、体积小，重量轻；5、灵活的多功能机器手臂：活动空间大，可360度旋转。6、采用电机驱动，运动准确可靠。【二】机械设计部分机械部分包括：底盘机构的设计、弯腰机构的设计、转身机构的设计、其中，手臂的设计比较重要，且具有典型性，这里简单介绍一下。手臂机构的设计、转头机构的设计、及材料与型材选择。手

5、臂机构的是机器人整体比较重要的环节，手臂自由度较多，机器人的很多动作都通过手臂体现出来。由于头部机构比较简单，在此和手部一起画出来，因为设计要求没有点头动作，我们只要一个电机来达到头部动作就可以了。手臂机构就是机器人的两只手臂，在本次设计中将机器人的手部的两个电机与带动机器人头部转动的电机固定在了同一个机构上，同时，将该手臂与前后弯腰的机构相固定，构成机器人的上半身机构的一部分，然后该整体又与机器人的左右支架和腰部机构相结合，一起构成机器人的上半身机构。本次设计机器人的手臂由一根横杆构成，左右两端分别固定左右手的两个电机，可做前后360度的旋转，中间固定机器人的头部电

6、机，可带动头部做360度的旋转，其中手臂的机构还可以继续扩展，在肩部上和臂末端可再扩展两个电机，实现三个自由度的动作。【三】电气设计部分电机驱动电路采用继电器构成桥式换向电路，继电器和主控制电路间用光电隔离器。考虑到电机的起动电流和制动时比较大，会造成电源电压不稳定容易对单片机和传感器的工作产生干扰，所以，电机驱动电路和单片机以及传感器电路用TLP521-4光耦隔离。提高电路的可靠性。同时还可以采用相互独立的电源供电。以确保单片机正常运行，进而以保证整个系统正常工作。在机器人的控制系统中最主要的就是传感器电路，传感器是机器人感知外界事物的关键。机器人通过传感器收集外界

7、信息，通过电路把这种信息转变成CPU能识别的数字信号，再通过软件算法对所收集的信息进行处理后，形成相应的控制信号，通过端口去控制相关的电机动作。传感器采用多种传感器相互配合使用。使用光电编码器判断角位移和行程位移。主要用在机械手臂的转动上，使机械手臂动作更准确。行程开关用于位置的检测，主要用在机器人，或机械手臂上。当机器人行走，或机械手臂动作到达某种位置时给单片机一个电信号。让单片机发出相宜的控制信号。此方案还待解决的就是传感器的抗干扰能力还不够高，其中主要是红外光电器件容易受外界光的干扰。光电编码器提高可靠性主要取决于光电编码器的加工精度，光源和接