双足竞步机器人技术归纳报告
双足行走机器人知识点总结
双足行走机器人知识点总结一、概述双足行走机器人是一种仿生机器人，模拟人类的行走方式，具有独特的工作原理和技术特点。
双足行走机器人的出现，不仅是人工智能和机器人技术的进步，也是对人类步行机理的深入研究和模拟。
双足行走机器人在军事、医疗、救援、娱乐等领域有着广泛的应用前景，具有较高的研究和开发价值。
本文将对双足行走机器人的相关知识点进行总结，包括其工作原理、技术特点、应用领域、研究进展等方面的内容。
二、工作原理双足行走机器人的工作原理主要包括下面几个方面：1. 仿生学原理双足行走机器人的设计初衷是模拟人类的行走方式，因此其工作原理主要受到仿生学的影响。
通过对人类步行过程和髋关节、膝关节等关节运动原理的研究，获得了双足行走机器人的灵感和设计方向。
2. 动力学原理双足行走机器人的行走是由电动机、液压系统或气动系统提供动力，通过控制步进和踢腿的方式，实现机器人步态的模拟。
通过对机械结构的精确设计和动力学方程的优化计算，提高了双足行走机器人的步行效率和稳定性。
3. 控制原理双足行走机器人的控制系统是其核心技术之一，包括硬件控制和软件控制两方面。
在硬件控制方面，采用传感器检测地面状态和机器人姿态，实现对机器人动作的精确控制；在软件控制方面，采用运动规划和动力学优化算法，实现机器人稳定行走和适应不同地形的能力。
4. 感知与决策双足行走机器人的感知与决策系统是其智能化的重要组成部分，包括视觉、声音、激光雷达等传感器，以及路径规划、障碍避障等决策算法。
通过对环境信息的感知和对行为的决策，实现双足行走机器人在复杂环境中的稳定行走和智能导航。
三、技术特点双足行走机器人具有以下技术特点：1. 多关节结构双足行走机器人与传统的轮式机器人相比，具有更加复杂的多关节结构，可以实现更加灵活的步态和更加复杂的动作。
通过对关节结构和驱动方式的优化设计，提高了机器人的运动性能和动态稳定性。
2. 动力系统双足行走机器人的动力系统包括电动机、液压系统或气动系统，可以实现不同的步态演示和负重运输。
(完整版)双足竞步机器人设计与制作技术报告
中国矿业大学徐海学院双足竞步机器人设计与制作技术报告队名：擎天柱班级：电气13-5班成员：郭满意游世豪侯敏锐唐丽丽侯伟俊王胜刘利强杨光题目：双足竞步机器人任课教师：***2015 年12月双足竞步机器人设计与制作任务书班级电气13-5班学号22130263 学生姓名郭满意任务下达日期：2015年10月16 日设计日期：2015 年11 月1 日至2014年12月31日设计题目：双足竞步（窄足）机器人的设计与制作设计主要内容和完成功能：1、双足竞步机器人机械图设计；2、双足竞步机器人结构件加工；3、双足竞步机器人组装；4、双足竞步机器人电气图设计；5、双足竞步机器人控制板安装；6、整机调试7、完成6米的马拉松比赛。
教师签字：摘要合仿人双足机器人控制的机构。
文章首先从机器人整体系统出发，制定了总体设计方案，再根据总体方案进行了关键器件的选型，最后完成了各部分机构的详细设计工作。
经过硬件设计、组装；软件设计、编写；整体调试，最终实现外型上具有仿人的效果，在功能上完全满足电气各部件机载化的安装要求。
本文介绍一个六个自由度的小型双足机器人的设计、调试与实现。
包括机械结构设计、电路设计与制作，机器人步态规划算法研究，利用Atmega8 芯片实现了对六个舵机的分时控制，编写 VC 上位机软件,通过串口通信对双足竞步机器人进行调试，通过人体仿生学调试出机器人的步态规划。
实现了双足竞步机器人稳定向前行走、立正。
关键词：双足机器人、机械结构目录1 系统概述 (1)2 硬件设计 (2)2.1机械结构 (2)3.2 PC 上位机调试软件设计 (4)4 系统调试 (5)5 结束语 (6)6 参考文献 (7)7 附录 (8)7.1源程序 (8)7.2相关图片 (9)1 系统概述针对项目根据实际拟订目标，结合我们所学知识，从仿人外形和仿人运动功能实现，首先确定了双足双足机器人自由度。
双足机器人的机构是所有部件的载体，也是设计两足双足机器人最基本的和首要的工作。
双足竞步机器人设计与制作技术报告
双足竞步机器人设计与制作技术报告摘要本报告介绍了双足竞步机器人的设计与制作技术。
首先介绍了双足竞步机器人的背景和应用领域，然后详细讲解了机器人的整体设计思路和关键技术，包括步行算法、动力系统、传感器系统等。
接着介绍了机器人的制作过程和各个部件的选材与制作方法。
最后，对该机器人进行了实验验证和性能评估，并提出了进一步的改进方向。
关键词：双足竞步机器人、设计、制作、技术、步行算法一、引言双足竞步机器人作为一种仿生机器人，可以模拟人类的步行方式，具有广泛的应用前景。
本报告旨在介绍双足竞步机器人的设计与制作技术，为相关领域的研究人员提供借鉴和参考。
二、双足竞步机器人的背景和应用领域双足竞步机器人是一种类似于人类的步行机器人，可以进行类似于人类的步行运动。
由于其具有良好的稳定性和灵活性，因此在许多领域有着广泛的应用前景，如医疗康复、工业生产等。
三、双足竞步机器人的整体设计思路双足竞步机器人的整体设计思路包括步行算法的设计、动力系统的设计和传感器系统的设计等。
步行算法是机器人实现类似于人类步行的关键，通过对人类步行的分析和建模，设计出合适的算法来控制机器人的步伐和平衡。
动力系统是机器人的运动能力的基础，需要选用合适的电机和驱动器来提供足够的动力。
传感器系统用于获取机器人周围环境的信息，需要选用合适的传感器并设计相应的信号处理算法。
四、双足竞步机器人的制作过程双足竞步机器人的制作过程包括选材和制作各个部件、装配和调试等步骤。
选材需要根据机器人的要求选择合适的材料，如轻量化的材料和具有良好刚度的材料。
制作部件需要基于设计图纸进行加工和制造，包括框架、关节和传动装置等。
最后进行装配和调试，确保机器人能够正常运行。
五、双足竞步机器人的实验验证和性能评估对于双足竞步机器人的实验验证和性能评估可以通过搭建仿真平台或实际制作机器人来进行。
通过与人类的步行进行对比，评估机器人的步态和平衡性能。
同时还可以测试机器人在不同地形和环境下的稳定性和适应性。
双足机器人制作实训报告
一、引言随着科技的发展，机器人技术已经渗透到各个领域，其中双足机器人因其独特的结构和工作方式，在行走、平衡控制、避障等方面具有广泛的应用前景。
为了更好地掌握双足机器人的设计与制作技术，提高动手能力和创新意识，我们小组在指导老师的带领下，开展了双足机器人制作实训。
二、实训目的1. 了解双足机器人的基本原理和结构特点。
2. 掌握双足机器人的设计方法和制作流程。
3. 提高动手能力和创新意识，培养团队协作精神。
4. 通过实训，提高对机器人技术的认识和兴趣。
三、实训内容1. 需求分析：根据实训要求，我们小组对双足机器人的功能和性能进行了详细分析，确定了以下设计目标：- 机器人能够实现基本的行走和平衡控制。
- 机器人具有一定的避障能力。
- 机器人结构简单，便于制作和调试。
2. 方案设计：根据需求分析，我们小组提出了以下设计方案：- 机器人采用双足结构，模拟人类行走方式。
- 机器人采用步进电机作为驱动装置，实现行走和平衡控制。
- 机器人采用Arduino单片机作为控制核心，实现各项功能的协调与控制。
- 机器人采用红外传感器进行避障。
3. 元器件选型：根据设计方案，我们小组选用了以下元器件：- 步进电机：用于驱动机器人的行走和平衡控制。
- Arduino单片机：作为控制核心，实现各项功能的协调与控制。
- 红外传感器：用于检测周围环境，实现避障功能。
- 亚克力板：用于制作机器人的外壳和结构件。
- 伺服电机：用于控制机器人的腿部运动。
4. 制作过程：- 机械结构设计：我们小组使用AutoCAD软件进行了机器人的机械结构设计，包括腿部、躯干、头部等部分。
- 结构件加工：根据设计图纸，我们小组使用激光切割机将亚克力板切割成所需的形状，并进行了打磨和组装。
- 电路设计：我们小组设计了机器人的电路图，包括电机驱动电路、单片机控制电路、传感器电路等。
- 组装与调试：我们将所有元器件按照电路图连接起来，并进行组装和调试，确保机器人能够正常工作。
双足机器人乐高知识点总结
双足机器人乐高知识点总结导语：双足机器人技术是一项具有挑战性的领域，它涉及到机械工程、电子工程、计算机科学等多个学科的知识。
而乐高积木是一个非常受欢迎的教育玩具，它能够激发孩子们对科学技术的兴趣，以及培养他们的创造力和动手能力。
本文将对双足机器人与乐高积木的知识点进行总结，帮助读者了解双足机器人技术及乐高积木玩具的相关知识。
一、双足机器人技术1. 双足机器人简介双足机器人是一种模仿人类的步态和行走方式的机器人。
它采用两条腿来进行移动，可以在不平坦的地面上行走，具有较强的适应性和灵活性。
双足机器人技术涉及机械结构、动力学、控制算法等多个领域的知识，是一个多学科交叉的研究领域。
2. 双足机器人的应用双足机器人技术被广泛应用于人工智能、工业生产、医疗护理等领域。
在人工智能方面，双足机器人可以模拟人类的行走和动作，具有更强的交互性和适应性；在工业生产方面，双足机器人可以替代人工进行高强度、高风险的操作，提高生产效率和质量；在医疗护理方面，双足机器人可以用于康复治疗、护理服务等方面，帮助人类改善生活质量。
3. 双足机器人的挑战双足机器人技术面临着多个挑战，包括动力系统设计、行走稳定性控制、环境适应能力等方面。
在动力系统设计方面，双足机器人需要具备足够的动力输出和能量效率，以完成不同场景下的行走任务；在行走稳定性控制方面，双足机器人需要具备动态平衡和稳定控制能力，以应对复杂的环境和地形；在环境适应能力方面，双足机器人需要具备对不同地形和场景的适应能力，以实现更多样化的应用场景。
二、乐高积木玩具1. 乐高积木简介乐高积木是一种由丹麦乐高公司生产的玩具积木，它由不同形状和颜色的积木组成，可以按照不同的方式组合和搭建，构成各种不同的模型和结构。
乐高积木玩具具有丰富的创意和想象力，可以激发儿童们的动手能力和空间想象力，是一种非常受欢迎的教育玩具。
2. 乐高积木的应用乐高积木玩具被广泛应用于教育教学、科普普及、娱乐娱乐等方面。
双足行走机器人知识点
双足行走机器人知识点双足行走机器人，作为一种仿生机器人，不仅能够模拟人类的行走方式，还具备了一定的平衡和稳定性。
它的出现使得机器人在不同地形和环境下能够更加灵活地进行移动，具备了更强的适应性和应用潜力。
本文将从多个方面介绍双足行走机器人的知识点，让我们一步一步地了解它。
第一步，了解双足行走机器人的基本结构。
双足行走机器人通常由两个机械臂、两条机械腿、一个机械骨盆和一个控制系统组成。
机械臂用于稳定机器人的身体，机械腿用于行走和平衡，机械骨盆连接机械臂和机械腿，并提供了稳定性。
控制系统则负责控制机器人的动作和行为。
第二步，了解双足行走机器人的行走原理。
双足行走机器人通过模拟人类步态来实现行走。
它的行走原理主要包括步态生成、力学模型和控制算法。
步态生成是指根据机器人的身体结构和环境信息生成机器人的行走步态，力学模型是指通过计算机模拟机器人在行走过程中的力学特性，控制算法是指根据机器人的状态和环境信息，通过控制机械腿的运动来实现稳定的行走。
第三步，了解双足行走机器人的稳定性控制。
双足行走机器人在行走过程中需要保持平衡和稳定，否则容易倒地。
稳定性控制是指通过控制机器人的中心重心位置和机械腿的运动，使机器人保持平衡和稳定。
常用的稳定性控制方法包括模型预测控制、反馈控制和前馈控制等。
第四步，了解双足行走机器人的应用领域。
双足行走机器人具备了更灵活的移动能力，因此在许多领域都有着广泛的应用前景。
例如，在救援任务中，双足行走机器人可以在狭窄的空间中进行搜救；在工业生产中，双足行走机器人可以实现自动化装配和搬运；在军事领域，双足行走机器人可以用于侦察和携带重物等。
第五步，了解双足行走机器人的发展趋势。
随着科技的不断进步，双足行走机器人将会有更多的应用和发展。
未来的双足行走机器人可能会拥有更强的智能化和自主性，能够更加灵活地适应不同的环境和任务。
同时，双足行走机器人还有望与其他技术进行融合，例如视觉识别技术和语音交互技术等，进一步提高机器人的功能和性能。
双足竞步机器人设计与制作技术报告
双足竞步机器人设计与制作技术报告一、引言二、设计原理1.动力系统2.传感系统3.平衡控制系统平衡是双足机器人最基本的功能之一、平衡控制系统基于双足机器人的运动状态及传感器信息，通过反馈控制算法实现平衡控制，使机器人能够保持稳定的步态。
4.步态控制系统步态控制系统主要通过控制机器人的下肢运动，完成双足的协调步行。
常见的步态控制算法有离散控制、预先编程控制、模型预测控制等。
三、制作过程1.机械结构设计2.电子系统设计电子系统设计主要包括电路设计和控制系统设计。
电路设计需要根据机器人的运行需求进行电源和信号处理电路的设计。
控制系统设计需要根据机器人的传感信息和控制算法，选择合适的控制器和通信模块。
3.程序开发与调试程序开发是制作双足竞步机器人不可或缺的一步。
在程序开发过程中，需要针对平衡控制、步态控制和传感器数据处理等方面进行编程，并进行相应的调试与优化。
四、技术难点与解决方案1.平衡控制技术2.步态规划与控制技术步态控制是双足竞步机器人实现协调步行的关键。
根据机器人的设计和运行需求，选取合适的步态控制算法，并进行动态规划和控制，可以实现优化的步态控制。
3.动力系统设计与电路优化机器人的动力系统设计要考虑电机选择、电机驱动电路和电源供应等多个方面。
同时，还需要对电子电路进行优化，减小功耗和提高效率，以提高机器人的运行时间和性能。
五、总结双足竞步机器人的设计与制作技术包括机械结构设计、电子系统设计、程序开发与调试等多个环节。
通过充分考虑机器人的平衡控制和步态控制等关键技术，可以设计出性能优良的双足竞步机器人。
但是，在设计与制作过程中还需要不断尝试与改进，以逐步优化机器人的性能。
双足竞步机器人智能步行者技术报告
WORD资料下载可编辑双足竞步机器人智能步行者技术报告目录摘要 (II)目录 ................................................................................................................................................ I II 第一章引言 ............................................................................................................................. - 1 -1.1机器人控制技术的国内外研究现状......................................................................... - 1 -1.2双足机器人的特点 .................................................................................................... - 1 -1.3机器人的发展趋势 .................................................................................................... - 2 - 第二章机械机构设计 ............................................................................................................. - 3 -2.1固件选型与安装 ........................................................................................................ - 3 -2.2固定件实物图 ............................................................................................................ - 4 -2.3安装步骤 .................................................................................................................... - 4 - 第三章电路硬件设计 ............................................................................................................. - 5 -3.1最小系统板 ................................................................................................................ - 5 -3.2电源模块 .................................................................................................................... - 6 -3.3电机模块 ................................................................................................................... - 7 -3.4循迹模块 (7)第四章软件设计 ..................................................................................................................... - 8 -4.1逻辑机构图 ................................................................................................................ - 8 -4.2软件的实现方法 ........................................................................................................ - 9 - 第五章步态规划设计 (11)第六章总结 ........................................................................................................................... - 12 -6.1不足以及改进 .......................................................................................................... - 12 -附录A部分程序源码..................................................................................................... - II - 附录B电路板设计原理图............................................................................................ - IV -第一章引言1.1机器人控制技术的国内外研究现状双足机器人是当今机器人研究领域最为前沿的课题之一，它集机械、电子、计算机、材料、传感器、控制技术及人工智能等多门学科于一体，是一个国家高科技实力的重要标志。
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双足竞步机器人
技术总结报告
编制单位：侏罗纪工作室作者：侯兆栋
版本：V0.1
发布日期：2010-8-20 审核人：
批准人：
•引言
2010年中国机器人大赛已经结束，回顾整个比赛及赛前调试过程，我们遇到了很多问题，下面就将我们遇到的问题做一分析和总结，并提出改进方案，对我们以后的工作有所帮助。
•遇到的问题及原因分析
•机器人稳定性不好
机器人在走路的过程中不稳，比较晃。
造成此问题的原因有两个：
1.机器人高度过高。
由于我们用成型的U型套件，套件高度是固定的，我们必须将腿做成一定的高度才能保证腰翻下去不压脚；下面两个套件决定了腰的高度，所以总体下来我们的机器人高度比较高，导致机器人重心比较高，平衡性不好，造成不稳定。
2.步态设计不合理。
在动作上需要6个舵机同时配合，要做到很协调，还是很有难度的，某个舵机的角度，速度都会对整个机器人的行走造成影响，这也是造成机器人走路不稳定的原因。
•舵机控制问题
舵机控制原理
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，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。
电源线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源．电压通常介于4～6V，一般取5V。
注意，给舵机供电电源应能提供足够的功率。
控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号，方波脉冲信号的周期为20 ms(即频率为50 Hz)。
当方波的脉冲宽度改变时，舵机转轴的角度发生改变，角度变化与脉冲宽度的变化成正比。
•上电机器人乱动
问题在于上电程序初始化时，没有给出一个确定的值来产生一个确定的脉冲，脉冲给舵机后，舵机状态不定，就出现了乱动的现象。
•舵机抖动
在调试过程中，舵机出现抖舵的问题，主要原因有：
1、控制板供电电源电压不足
控制板供电电源电压不足，引起芯片电源电压不稳定，导致输出脉冲抖动，测得当供电电压降低到5V以下经过78M05稳压，再经过ASM1117稳压后，输出脉冲高电平电压再2.5V左右，是一不可靠的高电平，输入舵机控制电路后，输出的直流偏置电压不准确，导致舵机抖动。
2、脉冲精度不够
很多舵机的位置等级有1024个，如果舵机的有效角度范围为180度的话，其控制的角度精度是可以达到180/1024度，约0.18度，从时间上看其实要求的脉宽控制精度为2000/1024us，约2us。
此次为节省芯片资源，先将时钟进行一次分频，再拿分频产生的时钟来控制脉冲的时基计数器和步进计数器，这样，每个计数器的计数值变小，节省了一定的资源，但在控制精度上有所下降，控制板产生的脉冲精度为：脉冲时基计数值为：1600；步进计数值为：1或2；
则：
脉冲精度为1/1600 * 20 ms = 12.5 us
与舵机的要求精度相差很大，由于模拟舵机的无反应区比较大，当以较低
精度的脉冲来控制舵机时，在某个时刻舵机状态不定就会出现抖舵现象。
•烧电路板
电路板原理图如下：
此原理图比较简单，没有什么原理性的东西，也没有做隔离和保护，电源模块有两路供电，一路经过开关后直接给舵机供电，另一路经过两级稳压输出3.3V电压，满足EPM1270的供电需求；复位是直接通过一电阻拉到地上，进行低电平复位；时钟模块是一有源晶振，接上电源后就可以起振；其他都是接口。
在调试过程中，有一段时间，老烧电路板，每次烧的都是CPLD芯片，从CPLD手册上查得：
芯片3.3V供电时，I/O口的单端输出电压为3.3V
3.3V供电时，输出高电平电流为16mA，输出低电平电流为8 mA;
由以上资料分析，烧板子的原因可能是：
1.电平不匹配。
CPLD输出电平电压为3.3V，而舵机需要的为TTL电平，由于外部再没有加驱动电路，这样CPLD的I/O端口驱动能力有限，当同时有几个舵机转时或者舵机转的角度比较大时负载过重，导致CPLD烧坏。
2.电流回流和尖峰脉冲
舵机中有一直流电机，当直流电机转的时候，自身也会产生电流，若多个舵机同时转，且转的角度比较大时，各舵机自身产生的电流汇集到一起应该是表较大的，若电流倒流入电路板，电路板可能因电流过大而烧坏；另一点就是尖峰脉冲，舵机在转的过程中若产生尖峰脉冲，倒灌入电路板也可能因电流过大而烧坏芯片。
这应该是此次电路板烧的主要原因。
3.电路板制作工艺
在刻PCB板时，板子阻焊做的不好，在焊接的过程中，容易在电路板上留下焊锡渣，如果掉入芯片两引脚之间，也可能引起短路，导致电路板烧坏。
•解决方案
•机器人稳定性解决方案
•结构
对机器人整体结构应该在现有基础上加以改进，比如在机器人高度上，以及腰部；对于U型套件，自己做，用AutoCAD设计出机器人结构图、套件图，拿到机床去加工，这样能保证套件精度，和结构的合理性，将机器人结构对研
究带来的影响减到最小。
•步态设计
对机器人走路的步态进行更合理的设计，保证走路过程中的平稳。
•舵机控制解决方案
•上电乱动
在上电程序初始化时应该给舵机一个确定的脉冲，而且此状态持续时间应稍长，问题就会得到解决。
•舵机抖动
首先，保证电源电量充足，电压保持稳定，给芯片一个稳定的电压，保证输出脉冲的稳定性；其次，增加脉冲精度，即脉冲宽度的步进不要太大，这样既能精确的控制舵机，又能避免舵机的抖动；另外，可以在后端加一脉冲整形电路，可以滤除毛刺等脉冲。
•电路板解决方案
•电平不匹配问题。
对于此问题，可在后端加一电平转换芯片，增强驱动能力，保证I/O口有足够的能力来驱动舵机。
•电流回流和尖峰脉冲
方案一：加电容吸收
在舵机前端加一电容来吸收尖峰脉冲，但此方法经过实际验证不可行。
加
电容后，从I/O口输出的脉冲被电容吸收了，舵机不转。
方案二：光电隔离 + 整形
为了防止干扰,舵机控制信号和驱动电路应光耦光电隔离, 将信号隔开，避免舵机转动对控制板的影响。
通过隔离出来的控制信号, 还必须经过整形以消除毛刺, 增加信号的稳定性, 提高信号的输出电流。
整形可采用施密特触发器，施密特触发器是脉冲波形变换中经常使用的一种电路，它是具有滞后特性的数字传输门，且受电源限制，可对输入波形进行变换和整形；另外，还可以采用通过比较器整形的方法来消除毛刺比如用LM324，LM393等。
•电路板制作工艺
在今后做板的时候应该加强阻焊和助焊这两道工序，能保证焊接时不出现板子上有杂物而导致短路的情况；在板子焊好后，在引脚密集的芯片处采取一些措施，如涂上硅胶或者蜡，以防短路。
•总结
本文针对此次比赛中出现的问题，进行原因分析，并提出解决办法，为以后的研究提供一个参考。
针对出现的问题，具体解决方案需在今后的研究中结合实际情况来确定。