《简易机器人论》word版

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1、概述人形机器人在研项目中作者所做的工作主要有:机器人机械本体的设计;机器人控制板的设计;机器人软件设计;机器人动作设计;机器人动作步态规划的研究。(1)机械本体的设计。为了能让机器人模仿人类的动作，把人类的各个关节简化为机器人的17个自由度。采用舵机作为各个自由度的驱动器件。(2)控制板的设计。人形机器人控制板的主控芯片采用新华龙公司的高档处理器at89c51f310作为主控芯片。利用电子电路绘图软件protell99se进行人形机器人控制电路板原理图的绘制和PCB板的设计。控制电路板主要包括芯片供电模块，舵机供电模块，PWM输出模块。(3)

2、软件的设计。人形机器人软件的设计采用SILICON编程环境。为了缩短开发周期，采用C语言作为开发语言。(4)动作的设计和步态规划的研究。人形机器人所做的动作，由三维绘图软件solidworkS2007的插件A刊mator进行动作设计。通过每个动作设定一些键值，记录各个舵机的转动角度和时间。把这些动作转化为动作数据，机器人在做动作时读取这些数据。对机器人模型进行简化并对其进行数学建模。在机器人低速运动的情况下，基于ZMP点对机器人进行步态规划。在对机器人步态规划时，按照机器人侧向运动和前向运动分别进行求解，得到了人形机器人下肢的各个关节自由度随

3、时间运动的曲线。第一章绪论1.1课题研究的背景和意义人形机器人是机器人技术中的最高点，它代表了机器人技术的发展现状。人类是在地球上最富有智慧的一种动物。而对人类进行仿制的机器人是对高级智能形式的探索。人形机器人可以代替人类去完成危险的或繁重的工作。在有毒的、对人体有害的、高温的、或危险的工作环境中，人形机器人可以代替人类去完成这些工作。对于一些重复性和繁重的工作，人形机器人则完全可以代替人类保质保量的完成这些工作。ll]人形机器人在服务业方面具有广阔的前景。人形机器人可以做成导游礼仪机器人，能够跟人进行简单的对话，在宾馆接待客人。现在很多的国

4、家在开发能进行表演的机器人。在大型游乐园，为了增加娱乐性，这些机器人能够说话唱歌和表演，还能跟人进行交流。人形机器人还是残疾人士的福音。在电影《阿凡达》里面有一种人操纵的仿人机器人，人可以坐在机器人里面操纵机器人行走和做各种各样的动作。如果这种机器人能够走进人们的现实，无疑会给残疾人士带来希望。使残疾人可以突破自身的缺陷，重新获得自由。当然，人形机器人对人类的益处远不止这些，而且它将会给人类在科技、社会、经济、文化、伦理等方面带来深远的影响。由于人形机器人代表了机器人技术的最高水平，因此成为各个国家在机器人技术上努力争取的制高点。各国都不遗余

5、力地投入财力、物力进行人形机器人技术的研究，其机械结构、控制系统、步态规划等都成为当今机器人研究的热门领域。[21人形机器人是工程上少有的高阶、非线性、非完整约束的多自由度系统。[3]这对机器人的运动学、动力学及控制理论的研究提供了一个非常理想的实验平台。中国机器人大赛中专门设有针对人形机器人的舞蹈比赛，本项目这是以此为平台对人形机器人的机械结构和控制系统等进行研究，希望利用全国机器人大赛这样一个平台与其他高校、企业进行交流，相互学习，共同进步。1.2人形机器人的发展现状及趋势关于人形机器人的研究开始于20世纪60年代末，至今已有40多年的历

6、史。国内外的许多学者都在从事人形机器人的研究与开发，如今人形机器人已经成为机器人技术领域里的主要研究方向之一。1.2.1国外研究现状近年来，人形机器人的研究与开发引起了日本和欧美等许多国家的科学家和企业家的极大热情，而且这些国家的政府也纷纷耗资去组织相应的发展战略计划。许多著名的大学和公司也成立或资助了这些以研究和开发人形机器人为目标的研究机构。日本是最早进行人形机器人研究的国家，在国外人形机器人的研究中尤以日本的研究中最为突出，代表着世界研究人形机器人的最高水平。最早出现的人形机器人应该首推1973年早稻田大学加藤一郎研究室开发的认叭BO不

7、1。加藤一郎教授等人在WL一5型二足步行机器人的基础上，配置了机械手、人工视觉、听觉等装置组成了认叭BO丫1型自主式机器人。尽管技术还不是很成熟，但认钱BOT-1却能通过视觉识别物体，也能通过听觉和语音与人进行交流，还能用有触觉的双手对物体进行操作，也能用双足行走，几乎具备人形机器人的所有功能和组成要素。其后，早稻田大学同一个研究室又开发了能演奏钢琴的人形机器人认叭BOT-2。人形机器人的新纪元是由本田在19%年推出的P2掀开的。本田技研从1986年开始实施一项人形机器人研发的秘密计划。终于在1996年推出身高182cm、体重210kg的人形

8、机器人P2。P2身上搭载了计算机和电池，而且具有无线遥控技术。P2通过重力感应器把地面的信息传给机器人电脑，经过机器人电脑进行判断，进而实现身体平衡和稳步前进。P2