野外重载圆形铁甲机器人

三江学院 本科生毕业设计（论文） 题 目 野外 重载 圆形铁甲机器人 控制系统设计 三江 高职 院（系部） 机械 设计 制造及其自动化 专业 学 号 学生姓名 朱 伟 指导老师 康 杰 起讫日期 设计地点 三 江 学 院 摘 要 步行机器人研究是一个多学科的综合领域，涉及机器设计和制造、传感器、控制与规 划、电子电气、计算机与信息处理、通讯、能源、材料、系统工程。六足机器人相比于四足有更好的稳定性，本设计的对象野外圆形重载铁甲机器人是一种爬行机器人，每条腿有三个自由度（垂直电机及水平电机及脚踝电机），共 18个电机控制腿部的运动，使用 机原理及控制，具有一定的负重能力，即可进行仿生机器人的行为控制和步态研究，又可作为复杂机电系统的控制学习与嵌入式控制创新应用的对象。 本论文可以分为五个部分：第一部分为绪论，综合论述机器人的定义、分类、发展概况，本研究的意义及内容：第二部分为机器人的控制系 统设计，包括单片机，舵机等等；第三部分为原理图及 四部分为步态及程序分析；最后一部分是结语，总结研究内容并对课题中需要进一步研究、完善的重点进行了一定的探讨、分析和展望。 关键词 ： 机器人 ； 控制系统 ； 单片机 is a to to of is a of of a 8 a be be as a of be is of a of of of s a so is CB is of is is of in 录 前 言 . 1 第一章 绪论 . 2 . 2 . 2 器人未来的发展趋势 . 3 . 5 课题的研究内容 . 5 第二章 控制系统设计 . 6 片机系统的选择及应用 . 6 . 7 机原理及控制 . 8 路 . 9 结 . 10 第三章 设计原理图及 . 11 9介 . 11 路原理图的绘制 . 11 . 14 结 . 15 第四章 步态分析及程序 . 16 态分析 . 16 序设计 . 17 结束语 . 23 致谢 . 24 参考文献 . 25 三江学院 2013 届本科生毕业设计（论文） 1 前 言 从 1920年 ,“机器人”一词诞生；到 1962年，真正意义上的工业机器人出现；再到 1980年，工业机器人广泛的应用于工业现场；直至二十一世纪的今天，与人类发展的漫长历史相比，机器人的发展经历了近百年的时间，但对人类的影响却超乎人类历史上的任何一个百年。随着机器人技术的逐步完善，适于特殊作业的机器人种类也 日益增多。近年来，作为科技技术发展的一个重要分支，机器人成为十分活跃的研究领域。未来的机器人将在人类不能或难以到达的已知或未知环境里为人类工作。国家中长期科学和技术发展规划纲要（ 2006 2020）中明确提出了我国智能服务机器人的发展战略，明确提出“智能服务机器人是在非结构环境下为人类提供必要服务的多种高技术集成的智能化装备”。以服务机器人和危险作业机器人应用需求为重点，研究设计方法、制造工艺、智能控制和应用系统集成等共性基础技术。 此次课题野外圆形重载机器人是一种基于仿生学原理研制开发的新型足式机器人，针 对所开发野外圆形重载机器人的控制系统功能要求， 需要提出了一种模块化分散递阶控制的设计方案，克服了传统控制理论被控模型难以建立，且适应能力较差的缺点。然而步态是步行机器人的迈步方式，是步机器人各腿协调运动的规律，是其它控制算法实现的基础， 每个腿安装有水平和垂直方向运动的电机 ，具有 三 个自由度。 它是 基于微处理器 用双定时器多舵机分时控制方法，对 18个舵机进行独立控制，六足机器人可接受移动指令，以典型步态协调运动。本设计的主要内容：机器人的简介，野外圆形重载铁甲机器人的控制系统设计，包 括单片机介绍、 舵机原理及控制、多路 用器人的步态和程序等 。 三江学院 2013 届本科生毕业设计（论文） 2 第一章 绪论 器人的简介 机器人技术是在二战以后才发展起来的一项新技术。 1958 年美国的此揭开了机器人发展的序幕。 1967 年日本川崎重工公司从美国购买了机器人的生产许可证，日本从此开始了对机器人的制造和开发热潮。机器人的定义在科技界，科学家会给每一个科技术语一个明确的定义，但机器人的定义却至今没有 统一。原因之一是机器人还在发展，根本原因则是机器人涉及到了人的概念，使之成为难以回答的哲学问题。早在 1967年日本召开的第一届机器人学术会议上，就有专家提出了两个有代表性的定义，之后又不断涌现新的见解。我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力动作能力、和协同能力，是一种具有高度协同性的自动化机器 ” 。仿生步行机器人是一种多连杆、多自由度的特种机器人，其运动学、动力学特性十分复杂。这类机器人在军事运输及探测、矿山开采、水下建筑、核工 业、星球探测、农业及森林采伐、教育及娱乐等许多行业都有着非常广阔的应用前景长期以来，多足步行机器人技术一直是国内外机器人领域研究的热点之一。然而尽管步行机器人技术有了很大的发展，但制约多足步行机器人进一步朝实用化发展的一些基础理论问题和关键性技术还没有得到根本的解决。目前的步行机器人存在的主要局限性有：（ 1）自由度少，灵活性差； （ 2）大多为仿昆虫结构，越障能力差 ；（ 3）承受能力弱，实用性不强此外。 六足机器人 对 复杂地形的适应，还需要步态与传感器及其信号处理技术、人工智能技术等多领域的其同发展和结合能真正实现。 这也意味着在众多研究人员面前，还有很长的路要走。 器人的分类 诞生于科幻小说之中一样，人们对机器人充满了幻想。也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充分 的想象和创造空间 。 家务型机器人：能帮助人们打理生活，做简单的家务活。 操作型机器人：能自动控制，可重复编程，多功能，有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中。 程控型机器人：按预先要求的顺序及条件，依次控制机器人的机械动作。 示教再现型机器人：通过引导或其它方式，先教会机器人动作，输入工作程序，机器人则自动重复进行作业。 数控型机器人 ：不必使机器人动作，通过数值、语言等对机器人进行示教，三江学院 2013 届本科生毕业设计（论文） 3 机器人根据示教后的信息进行作业。 感觉控制型机器人：利用传感器获取的信息控制机器人的动作。 适应控制型机器人：能适应环境的变化，控制其自身的行动。 学习控制型机器人：能 “ 体会 ” 工作的经验，具有一定的学习功能，并将所“ 学 ” 的经验用于工作中。 智能机器人：以人工智能决定其行动的机器人。 我国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的 、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。目前，国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和我国的分类是一致的。 空中机器人又叫无人机器，近年来在军用机器人家族中，无人机是科研活动最活跃、技术进步最大、研究及采购经费投入最多、实战经验最丰富的领域。 80多年来，世界无人机的发展基本上是以美国为主线向前推进的，无论从技术水平还是无人机的种类和数量来看，美国均居世界之首位。 器人未来的发展趋势 智能化可以说是机器人未来的发展方向，智能机器人是具有感知、思维和行动功能的机器，是机构学、自动控制、计算机、人工智能、微电子学、光学、通讯技术、传感技术、仿生学等多种学科和技术的综合成果。智能机器人可获取、处理和识别多种信息，自主地完成较为复杂的操作任务，比一般的工业机器人具有更大的灵活性、机动性和更广泛的应用领域。 对于未来意识化智能机器人很可能的几 大发展趋势，在这里概括性地分析如下： 一、 语言交流功能越来越完美 智能机器人，既然已经被赋予 “ 人 ” 的特殊称义，那当然需要有比较完美的语言功能，这样就能与人类进行一定的，甚至完美的语言交流，所以机器人语言功能的完善是一个非常重要的环节。对于未来智能机器人的语言交流功能会越来越完美化，是一个必然性趋势，在人类的完美设计程序下，它们能轻松地掌握多个国家的语言，远高于人类的学习能力。另外，机器人还能进行自我的语言词汇重组能力，就是当人类与之交流时，若遇到语言包程序中没有的语句或词汇时，可以自动地用相关的或相近意思词 组，按句子的结构重组成一句新句子来回答，三江学院 2013 届本科生毕业设计（论文） 4 这也相当于类似人类的学习能力和逻辑能力，是一种意识化的表现。 二、 各种动作的完美化 机器人的动作是相对于模仿人类动作来说的，我们知道人类能做的动作是极至多样化的，招手、握手、走、跑、跳、等各种手势，都是人类的惯用动作。不过现代智能机器人虽也能模仿人的部分动作，不过相对是有点僵化的感觉，或者动作是比较缓慢的。未来机器人将以更灵活的类似人类的关节和仿真人造肌肉，使其动作更像人类，模仿人的所有动作，甚至做得更有形将成为可能。还有可能做出一些普通人很难做出的动作，如平地翻跟斗 ，倒立等。 三、 外形越来越酷似人类 科学家们研制越来越高级的智能机器人，是主要以人类自身形体为参照对象的。自然先需有一个很仿真的人型外表是首要前提，在这一方面日本应该是相对领先的，国内也是非常优秀的。当几近完美的人造皮肤，人造头发，人造五管等恰到好处地遮盖于金属内在的机器人身上时，站在那里还配以人类的完美化正统手势。这样从远处乍一看，你还真的会误以为是一个大活人。当走近时，细看才发现原来只是个机器人，对于未来机器人，仿真程度很有可能达到即使你近在咫尺细看它的外在，你也只会把它当成人类，很难分辩是机器人，这种 状况就如美国科幻大片终结者中的机器人物造型具有极至完美的人类外表。 四、 逻辑分析能力越来越强 对于智能机器人为了完美化模仿人类，未来科学家会不断地赋予它许多逻辑分析程序功能，这也相当于是智能的表现。如自行重组相应词汇成新的句子是逻辑能力的完美表现形式，还有若自身能量不足，可以自行充电，而不需要主人帮助，那是一种意识表现。总之逻辑分析有助人机器人自身完成许多工作，在不需要人类帮助的同时，还可以尽量地帮助人类完成一些任务，甚至是比较复杂化的任务。在一定层面上讲，机器人有较强的逻辑分析能力，是利大于弊的。 五 、 具备越来越多样化功能 人类制造机器人的目的是为人类所服务的，所以就会尽可能地把它变成多功能化，比如在家庭中，可以成为机器人保姆。会你扫地、吸尘、还可以做你的谈天朋友，还可以为你看护小孩。到外面时，机器人可以帮你搬一些重物，或提一些东西，甚至还能当你的私人保嫖。另外，未来高级智能机器人还会具备多样化的变形功能，比方从人形状态，变成一辆豪华的汽车也是有可能的，这似乎是真正意义上的变形金刚了，它载着你到处驶驰于你想去的任何地方，这种比较理想的设想，在未来都是有可能实现的。 机器人的产生是社会科学技术发展的必然阶 段，是社会经济发展到一定程度的产物，在经历了从初级到现在的成长过程后，随着科学技术的进一步发展及各种技术进一步的相互融合，我们相信机器人技术的前景将更加光明。 三江学院 2013 届本科生毕业设计（论文） 5 择本课题的意义 通过对野外圆形重载铁甲机器人控制系统设计，增大学生对教育机器人的兴趣，培养学生的研究精神；从我自身来看，也是为了完成学业，给自己一个锻炼的机会，综合大学所学知识，运用到具体的实验设计中来。 课题的研究内容 本文的主要工作是了解机器人的概念及发展，认识到研究机器人领域对未来世界发展所起的重要意义，对野外圆形重载铁甲机器 人控制系统的设计（包括硬件设计和软件设计），掌握单片机和驱动电机的工作原理，单片机控制的多路电机用 用 析机器人步态，掌握 件编写程序，最后使机器人按照一定的步态实现行走。虽然，理论和实际是有差距的，但通过比较理论和实际的差异，我们才可以更好地完善实际系统，并总结出设计应用的一般规律。 三江学院 2013 届本科生毕业设计（论文） 6 第二章 控制系统设计 片机系统的选择及应用 野外圆形重载机器人控制算法由 实现的， 性能 位微控制器，具有 8引脚图如 2用 司高密度非易失性存储器技术制造，与工业 80品指令和引脚完全兼容。片上 适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的 8位 得 众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。 8256 字节 32 位 I/O 口线，看门狗定时器， 2 个数据指 针，三个 16 位定时器 /计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外， 降至 0态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。空闲模式下， 止工作，允许 时器 /计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下， 荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 控制器采用分配器芯片一个、信号接收端口一个、复位按钮一个、单刀双掷开关一个和 5V 伺服电源入口一个在此移动机器人平台 上，完成其控制，包括低层的导向控制模块和高层智能控制模块。 脚结构如下图 2 1 所示 ： 图 2三江学院 2013 届本科生毕业设计（论文） 7 引脚功能 电源 接 地 ： 位漏极开路的双向 I/O。作为输出口，每位能驱动 8个 口写“ 1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时， 也被作为低 8 位地址 /数据复用。在这种模式下， 有内部上拉电阻。在 程时， 也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程 序校验时，需要外部上拉电阻。 位双向 I/ 个 辑电平。对 口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ 位双向 I/出缓冲器能驱动 4 个 辑电平。对 口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ 在访问外部程序存储器或用 16位地址读取外部数据存储器时，这种应用中， 位地址（如 问外部数据存储器时， 输出 存器的内容。在位地址字节和一些控制信号。 位双向 I/出缓冲器能驱动 4 个 辑电平。对 口写“ 1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（ 位输入。晶振工作时， 个机器周期高电平使单片机复位。看门狗计时完成后， 6个晶振周期的高电平。特殊寄存器 址8的 认状态下，复位高电平有效。 址锁存控制信号（ 访问外部程序存储器时，锁存低 8位地址的输出脉冲。在 程时，此引脚（ 用作编程输入脉冲。在一般情况下， 用作为外部定时器或时钟使用。然而，特别强调，在每次访问 外部数据存储器时， 果需要，通过将地址为 8位置“ 1”， 一位置“ 1”，则， 个 址为 8 位）的设置对微控器处于外部执行模式下无效。 部程序存储器选通信号（ 外部程序存储器选通信号。当外部程序存储器执行外部代码时， 每个机器周期被激活两次，三江学院 2013 届本科生毕业设计（论文） 8 而在访问外部数据存储器时， 问外部程 序存储器控制信号。为使能从 0000H 到 外部程序存储器读取指令， 须接 了执行内部程序指令， 该接 接收 12伏 荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。 荡器反相放大器的输出端。 机原理及控制 舵机主要是由外壳、一个小型直流电动机、一组减速齿轮、一个用于转角位置检测的电位器和一块控制电路板所构成。其中 ,高速转动的直流电动机提供了原始动力 ,经减速齿轮组减速后 ,通过输出轴对外提供高的力矩 ,齿轮组的减速 愈大 ,伺服电动机的输出力矩也就愈大。舵机工作原理如图 2速齿轮组由电动机驱动 ,其输出端带动一个线性的电位器作位置检测 ,该电位器把转角位置转换为一个与转角成正比的电压反馈给控制电路 ,控制电路将其与输入的控制脉冲信号作比较 ,产生偏差并驱动直流电动机正向或反向转动 ,使齿轮组的输出位置与期望值相符。当输入脉冲发生变化时 ,输出再次调整 ,直到偏差为零到一个新的位置为止。 图 2机工作原理框图 输入脉冲宽度与舵机的输出轴转角有如下关系： 三江学院 2013 届本科生毕业设计（论文） 9 图 2冲宽度与抽转角关系 路 的产生 现有产生多路 号的方法，普遍存在以下问题：单片机 发生器的周期不变，难以完成各种周期的 出要求；有些单片机的专有功能最多只能输出 4 8路 。例如单片机的一个定时器，配合主程序可以实现多路 先对各路 号的高电平时间进行排序，然后在中断服务程序中，依次输出高电平控制信号。主程序与中断服务程序相结合可以完成多路 且有空余的时间完成其他功能，如动作分析、相关计算与其他处理器通信等。以舵机控制为例，舵机所需的控制信号的高电平时间为 2 5 期为 20 一个周期内的所有路 照高电平的时间长度进行排序，并计算出相邻各路的高电平 时间差 ；存入一个队列中，作为定时器的定时常数。输出过程为：首先所有 出信号都置为高电平，其中高电平时间持续最短的一路 信号，时 间记为 t， 其值被作为定时器的初始值。输出过程为 :首先所有 出信号都置为高电平 ,其中高电平时间持续最短的一路 信号 ,时间记为 其值被作为定时器的初始值。当 时时间到 ,在中断服务程序中将 : 同时拉低相应端口 ,使 其他各路仍保持高电平。当 输出变为低电平 ,再将 为新的定时常数 ,当 时时间到时 ,出变为低电平 ,依次完成一个周期内各电平变为低电平。 三江学院 2013 届本科生毕业设计（论文） 10 结 由于此次课题的野外圆形重载铁甲机器人是有 18个电机控制腿部的运动，电机数比较多，如果根据传统方案的话，每路控制信号需要光耦（再加一个反相器）等元件，会使外围电路变的很复杂，故本课题采用舵机控制器实现，单片机的控制信号通过 出到两个舵机控制器，由舵机控制器产生 制电机转动，这是一个信号的输出过程，具有一定的层次。同时也需要电源人机接口，时钟，电源等常规元器件。 以此综上得出具体方案如图 2 图 2计方案图 三江学院 2013 届本科生毕业设计（论文） 11 第三章 设计原理图及 9介 本文绘制电路原理图采用的是 999能强大。采用了 *有同一工程相关的常科学，利于集体开发和文件的有效管理。还有一个优点就是自动布线引擎很 强大。 【 7】 9 建工程及原理文件 5连线检查（ 路原理图的绘制 以下是电路原理图中主要的模块： 载接口，不需要任何的外围零件。使用双排 2 5 插座。 复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后，撤销复位信号。为可靠起见，电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号，以防电源开关或电源插头分 位是任何单片机的初始化操作，只要给 个周期以上的高电平信号，就可以使 图为 三江学院 2013 届本科生毕业设计（论文） 12 图 3单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和电脑之间可以方便地进行串口通讯。进行串行通讯时要满足一定的条件，比如电脑的串口是 平的，而单片机的串口是 平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我采用了专用芯片 然也可以用几个三极管进行模拟转换，但还是用专用芯片更简单可靠。我们采用了三线制连接串口，也就是说和电脑的 9 针串口只连接其中的 3 根线：第 5 脚的 2 脚的 3 脚的 是最简单的连接方法，但对我们来说已经足够使用了，电路 图 如下 ： 图 3口通信电路 时钟电路用于产生 时控制功能是用片内的时钟电路和振荡器完成的，而根据硬件电路的不同，连接方式也不同， 以下是单片机及时钟电路： 三江学院 2013 届本科生毕业设计（论文） 13 图 3片机及时钟电路 电源部分如下， 6 71口变为 5V，在经过 压 ，可以加入 470流滤波用，位于全桥和稳压 和 100流滤波用，位于稳压 出端）。如果负载电流较大（通电 3 分钟内，稳压 烫），可以在 图 3源部分 跳线就是一些电路的触点，你通过连接不同的触点，构成不同的电 路，达到三江学院 2013 届本科生毕业设计（论文） 14 不同目的。以下是电源选择跳线： 图 3源选择跳线 直流电路中， 也可以引入滤波电容， 引入滤波电容的原因是要获得平滑稳定的电压，因为电容两端的电压不能突变，所以它能抑制电压的波动，使电压变得平稳光滑。 的绘制 结合自动化和全手工设计的特点，为了省时省力，我采用了半自动化设计的方法来设计 ，此设计的灵活性也比较大，不容易犯错误。这种设计的一般流程是： 开始、设计板框、设置各类参数、元件布局、布线、 束。 由于 较大，不适合放于论文中展现，会附在论文的其他资料中。在此讲一下布局和布线这两个关键步骤所需注意的地方。可以说，布局的好坏决定着布线的布通率，在很大程度上取决于板子的好坏，好的布局设置可以做到让自动布线达到 100%的布通率。布局的原则：流向原则，最近相邻原则，均不原则，抗干扰原则，热效应原则，易维修原则，易调节原则，抵抗受力原则，易组装原则，安全原则，其他原则。 【 8】 布局完毕就要进行布线了，布线并不是随意布的，而是在一些原则的指导下并 依据经验来进行的，可以说在整个 ，以布线的设计过程限定最高，技巧最细、工作量最大、也是最体现设计水平的部分。布线的原则：连线精简原则、安全载流原则、电磁抗干扰原则、环境效应原则、组装方便、规范原则、经济原三江学院 2013 届本科生毕业设计（论文） 15 则。常用的布线步骤是手动 自动 手动。手工布线一般在自动布线前和自动布线后进行，自动布线前，先收工布一些重要的网络，例如高频时钟、主电源等，这些网络往往对走线距离、线宽、线间距、屏蔽等有特殊的要求；另外一些特殊分装，例如 动布线很难布得有规则，也要用手工布线；自动布线以后，还要用手工布线对 走线进行调整，这样才能达到良好效果。 结 通过利用 9电路原理图及 的绘制，不仅使我完成了设计所需的要求，也让我学会了使用中国最流行 件，不仅增长了自己的知识，也为以后的学习工作增加了很大的机会。 三江学院 2013 届本科生毕业设计（论文） 16 第四章 步态分析及程序 态分析 三角步态运动原理： “六足纲”昆虫 (蟑螂，蚂蚁等等 )在平坦无阻的地面上快速行进时，多以交替的三角步态运动，在步行时把六条腿分为两组，以身体一侧的前足、后足与另一侧的中足作为一组， 形成一个稳定的三角架支撑虫体，因此在同一时间内只有一组的三条足起行走作用：前足用爪固定物体后拉动虫体前进，中足用以支撑并举起所属一侧的身体，后足则推动虫体前进，同时使虫体转向，行走时虫体向前并稍向外转，三条足同时行动，然后再与另一组的三条足交替进行，两组足如此交替地摆动和支撑，从而实现昆虫的快速运动。为了便于区分其它步态，将这种步态定义为“三角步态”。 【 9】 如图 4以将它的六个腿分为 2组， 、 2、 3， 、 5、 6。由于它的每个腿上都有三个电机，一个是接触地面的支撑腿上的电机，一个是可以前后摆动的腿上的水平电机，还有一个是控制抬腿和落下的腿上的垂直电机。可以将 1腿的三个电机编号为 1A、 1B、 1C， 2腿的编号为 2A、 2B、 2C， 3腿的编号为 3A、 3B、 3C， 4腿编号为 4A、 4B、 4C， 5腿编号为 5A、 5B、 5C， 6腿编号为 6A、 6B、 6C。复位是腿在机器人两侧，机器人向前实现运动时，每条腿的支撑腿，也就是 1A、 2A、 3A、 4A、 5A、 6A，始终保持不动，然后控制抬腿和落下的 1C、 3C、 5C，控制腿抬起，接着控制前后摆动的 1B、 3B、5是 1C、 3C、 5此同时，另外一组的 2C、 4C、 6后 2B、 4B、 6着 2C、 4C、 6此循环，机器人就以此三角步态实现向前行走。此外，由于该机器人的结构比较特殊，它是圆盘形的，它还有其它的步态相邻的两个腿，与和它们不相邻的两腿都可以构成三角步态，因此它还有许多其它步态。另外，此机器人在转弯等其它的形式上也比较特殊，这里研究它的直行，别的就不做详细介绍。 三江学院 2013 届本科生毕业设计（论文） 17 图 4外圆形重载铁甲机器人 具体的步态运动示意图如下： 机器人开始运动时，初始位置如 A，先将 1、 3、 5腿抬起 ，然后 1、 3、 5腿前摆，如图 着支撑的 2、 4、 6腿后摆，机器人就会向前一段距离，就如 、 3、 5腿落下， 2、 4、 6腿抬起， 2、 4、 6前摆，如图 1、 3、 5腿再后摆机器人又会向前一段距离， 2、 4、 6落下，此时各条腿回到初始状态，机器人就以此步态循环前进： 序设计 以下是机器人的控制程序设计： 野外圆形重载铁甲机器人的行走共由 18 个电机驱动实现，分成 3组，一组六个。其中有一组舵机是一直保持 90角度不变，另外两组舵机实现腿的抬，摆，三江学院 2013 届本科生毕业设计（论文） 18 落这 3个动作。 对保持 90不变的舵机初始 化程序如下： #750 #50 #50 #50 #50 #50 #50 对实现腿的抬，摆，落这 3个动作的两组舵机初始化如下： # 750 # 800 # 700 # 750 # 800 # 700 # 750 # 800 # 700 # 750 # 700 # 800 # 750 # 700 # 800 # 750 # 700 # 800 每次准备行走的时候，每条腿的舵机可能不在初始位置，所以在行走前进行复位，复位程序如下： = 三江学院 2013 届本科生毕业设计（论文） 19 延时程序： i) 刚好两个指令周期 串口读写程序： (1) 往串口写一个字节 i=8; ; /*发送启始位 */ 83) /*发送 8位数据位 */ 0 /*先传低位 */ 76); 1; ; /*发送结束位 */ 90); (2) 从串口读一个字节 0; i=8; /*发送 8位数据位 */ ; 87); /*此处注意，等过起始位 */ 三江学院 2013 届本科生毕业设计（论文） 20 4); =1; =0 /*先收低位 */ 79); /*(962，循环共占用 26个指令周期 */ /*在指定的时间内搜寻结束位 */ ); /*收到结束位便退出 */ 三角步态直线行走程序的实现： 首先，要定义下每一步幅给多少脉冲： #20，然后定义左右腿抬起落下时所需的角度对应的脉冲： # 500 # 1000 # 1000 # 50