人形机器人研究报告

机器人的组装与控制 成员 刘丹张瑞娜赵爱芳 机器人简介 机器人 Robot 是自动执行工作的机器装置机器人 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 终结者 机器人 终结 终结 指挥机器人 卫星的变轨 遥控汽车 飞机 自主机器人 中型组足球机器人 人形组足球机器人 足球机器人是典型的自主决策运动机器人 可以自己定位 找球 带球 射门等 预定纲领执行机器人 这是一条汽车生产线的一部分 里面没有真人 只有一只只的机械手臂 去精确地 迅速的 有序的完成一系列的操作 这里的 人 更应该理解为一种人工智能 机器人的外形可谓是多种多样 奇形怪状的 造型即取决于功能 又取决于场合 机器 人 机器狗足球机器人 森林灭火机器人 大型工业机器人 娱乐型玩具机器人 类人 机器人却是实实在在的接近人形 现在的 类人 机器人 运用 仿生学 原理 与人有着惊人的类似之处 如人体比例 关节 自由度等 跳 千手观音 的机器人 我们的机器人 这是一个只有2条腿的机器人 这是一个类人形的全身机器人 高度约40cm 它现在由21个舵机连接构成 第一个机器人 它由8个舵机连接构成其控制版是用51单片机来实现的 89S52控制版 AT89s51单片机 第二个机器人 它有21个自由度控制板预备使用的是ATmega128单片机 ATmega128芯片 Mega128比起51来说 有着比较高的运算处理速度 有更多的存储空间 有更多的可用引脚 还有一些51所不具备的功能 如内部AD 内部模拟比较器等 简单的控制板 看了刚才的控制板 大家就会发现我们的电路可以说是最简单的 为什么控制电路板会这么简单呢 这是由于舵机的控制特点所决定的 舵机 舵机的外形 内部结构 舵机的工作原理 舵机是一种位置伺服的驱动器 适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统 其工作原理是 控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片 获得直流偏置电压 它内部有一个基准电路 产生周期为20ms 高电平宽度为1 5ms的基准信号 将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较 获得电压差输出 最后 电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转 当电机转速一定时 通过级联减速齿轮带动电位器旋转 使得电压差为0 电机停止转动 脉宽与角度 当所给的脉宽在0 5 2 5MS之间变化时 舵机就会在 90 90度之间相应的变化 脉宽与角度的对应变化关系 我们习惯上以0 180度来描述舵机的运动位置 此时90度就作为一个中间位置 机器人在执行动作的时候 就是在某一个瞬间转到某一个确定的位置 舵机控制 舵机内部的电路 可以记住该转到的位置 不需要持续给予脉冲 只要给一个脉冲就可以向着目标位置转动 然后保持一定足够的延时就可以了 持续的脉冲虽然也能到达预定目标 但是因为每个脉冲的宽度都不可能完全一样 所以会有微小的抖动 反而不利于整体控制 延时的作用是为了保证动作都能够执行完毕 并且此时开始执行下一个动作 如果说上一个动作为执行完毕而下一个脉冲指令已经给予 那么此时舵机就会执行新的动作 舵机 相对于普通电机和步进电机 有以下特点 1 我们常用的舵机只能够在一定角度内转动 其他电机却可以一直转动 2 舵机供电后 如果没有信号 则是会保持静止 并且理论上是手转不动的 3 确定参照点后 确定的信号就会转到确定的位置 这个位置是一个绝对位置 所以只能说转到某一角度 我们所用舵机的参数 舵机技术参数 无负载速度0 17秒 60度 4 8V 0 13秒 60度 6 0V 扭矩 11Kg工作电压 3 0V 7 2V死区时间 4us 170ms就可以转过60度的范围 可见其执行速度是相当快的 从一个角度转到另一个角度的时候 这么快的速度是无法很好的控制这个机器人的 这个问题该如何很好的解决呢 解决方法 目标是一个大的角度 但是执行时 可以让其以一个小角度 一小步一小步的转到目标地址 一大步 有限多的小步 程序控制 机器人的控制实际上就是给每一个舵机一个相应的控制信号 让每一个舵机转到预定的位置 整体控制就是设定好每一个动作的状态 存储好每一个状态的参数 然后程序依次执行每一个状态 执行每一个动作 思路 程序概述 1 舵机总数n确定的时候 依次给每个舵机一个经过计算处理后的控制信号 每循环一圈 每个舵机接收并执行一次 2 每个动作都有若干个状态构成 依次执行每个状态 完成后执行下一个动作的状态 3 在一个状态向另一个状态运动时 各个舵机转动的幅度是不同的 在都以1度的步伐运动时 有的到达目标位置了 有的还在继续判断执行 到达的则等待全部执行完毕 4 状态的完成与否是通过不停地判断当前舵机的位置与目标位置是否相等来实现的 intidatadj 8 88 90 95 90 95 95 93 90 85 90 93 106 92 95 93 106 85 90 93 106 92 125 70 106 85 90 93 80 92 125 70 80 85 115 55 80 92 95 93 80 88 115 55 100 92 95 93 106 88 90 93 100 9