双足竞走机器人设计
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。
综合设计两足步行机器人
方案二的步行特点
设计方案的评价与选择
对于腿部机构的设计，通过对方案一二的综合分析还考虑，建 立了综合评价指标如下：
评价项目
得分等级
评价尺度
目标完成情况F1 行走稳定程度F2
逼真程度F3 复杂程度F4 机构可调性能F5
完全实现功能要求
10
基本实现功能要求
5
部分实现功能要求
2
不能实现功能要求
0
非常稳定
推程采用正弦加速度运动规律，即 s h[( ) 1 sin( 2 )] 0 90
0 2
0
推程角定为90度，那么
s h[( ) 1 sin( 2 )] 90 2 90
0 90
由于大腿需要在抬高的同时小腿伸展过程中保持不动，所以腿 需要在空中停留数秒，故采用了大腿凸轮的的远休止过程，此时
No Image
此过程及为小腿的弯曲过程；
当小腿弯曲一定程度后需要及时伸展着地，以便另一只脚的运动，故
小腿弯曲后凸轮应立即回程，回程角定为90度，故 采用等加速运动规律，即：
双足步行机器人设计及运动控制
参考文献
1、潘存云、高里基.通用工业机器人运动仿真系统IRKSS.机器人. 19949(2) 94-97
2、徐爱钧，彭秀华．Keil Cx51 V7.0单片机高级语言编程与μVision2应用实践．电子工业出版社．2004
3、丹尼斯.克拉克、迈克尔.欧文斯．机器人设计与控制．科学出版社．2004
图3-1电路图
舵机控制器以80C51单片机为核心，该控制器中单片机可以产生8个通道的PWM信号，分别由80C51的P1．0～Pl.7端口输出。输出的8路PWM信号通过光耦隔离传送到下一级电路中。方波信号经过光耦传输后，前沿和后沿会发生畸变，因此反相器采用40106反相器对光耦传输过来的信号进行整形，产生标准的PWM方波信号。
根据经验舵机在运行过程中要从电源吸纳较大的电流，若舵机与单片机控制器共用一个电源，则舵机会对单片机产生较大的干扰。因此，舵机与单片机控制器采用两个电源供电，两者不共地，通过光耦来隔离，并且给舵机供电的电源最好采用输出功率较大的开关电源。该舵机控制器占用单片机的个SCI串口。串口用于接收上位机传送过来的控制命令，以调节每一个通道输出信号的脉冲宽度。MAX232为电平转换器，将上位机的RS232电平转换成TTL电平。
在设计时，首先对双足机器人的结构、系统控制电路和应用软件的功能进行了设计与分析，确定了系统的总体结构和组成。
通过这次设计，使我们巩固了机器人设计制造以及单片机的知识，熟练运用各种制图软件（ProE，AUTOCAD），编程软件（Proteus，Keil）。提高了我们的动手能力以及团队写作能力。为我们的毕业设计打好坚实的基础。
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(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。
两足行走机器人行走控制部分设计说明书
1 绪论两足步行机器人是指可以使用两只脚交替地抬起和放下，以适当的步伐运动的机器人，可分为拟人机器人和桌面型两足机器人 (仿人机器人)大小和人相似，不仅具有拟人的步行功能，而且通常还具有视觉、语音、触觉等一系列拟人的功能；桌面型两足机器人通常指体积较小，只具有步行功能及其他少数特定功能的两足机器人，例如具有步行功能和视觉功能的自主踢足球机器人。
与拟人机器人相比，桌面型两足步行机器人的成本较低，除了具有科研性外，还具有广泛地娱乐性，也可以应用在教学和比赛中。
国内外的机器人大赛中，常常可以看到桌面型两足步行机器人的身影[1]。
1.1 课题的研究背景和意义于两足步行机器人的拟人性和对环境良好的适应性等特点，受到各国政府和研究者的广泛重视，是当今世界的高新技术的代表之一。
它在科研、教学、比赛和娱乐等方面都很到了很好的应用。
江苏省大学生机器人大赛和全国大学生机器人大赛中经常有两足步行机器人，它可以参加舞蹈机器人比赛、两足竞走机器人比赛、Robocop类人组机器人踢足球[10]器人创新比赛、Robocop救援组比赛等。
舞蹈机器人比赛时使用了日本“KONDO”两足步行机器人，性能出众，发挥稳定，获得了舞蹈机器人比赛的冠军。
但是该机器人是集成度很高的商业产品，它的控制系统不开放底层代码，难以进行二次开发和步态研究。
所以本文基于机器人控制系统中常用的众多处理器和操作系统各自的特点，并结合“KONDO”机器人机械结构的特性，选用了高性能、低功耗的 8 位AVR® 微处理器内核处理器ATMega8P来实现对机器人的控制来。
设计的控制系统控制指令精简，控制转角精度高，波特率可以实时更改，体积小，重量轻，其可作为类人型机器人、仿生机器人、多自由度机械手的主控制器。
随着中国机械产业的不断进步，各高校相继开设机械类创新课程和比赛，学生可将其应用在各类机械创新作品中，优化控制系统参加比赛。
日本“KONDO”机器人如图1.1所示。
双足竞步机器人设计与制作技术报告模板
双足竞步机器人设计与制作技术报告模板一、引言二、设计原理1.步态模拟双足竞步机器人的关键技术之一是步态模拟。
通过传感器和控制算法，机器人能够模拟人类的步态，并在不同的地形和速度下保持稳定。
这一设计原理是基于人体力学和动力学的研究，通过对关节和肌肉的仿真，实现了机器人的步态模拟。
2.传感器和控制系统双足竞步机器人需要通过传感器来感知外界环境，并通过控制系统来进行运动控制。
常用的传感器包括倾斜传感器、力/力矩传感器和视觉传感器等，用于测量机器人的倾斜角度、步态力矩和周围环境。
控制系统则是根据传感器测量的数据进行计算和控制的核心部分，常用的控制算法包括PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
三、制作过程1.机械结构设计双足竞步机器人的机械结构设计是机器人制作的重要环节。
由于机器人需要模拟人类的步态，机械结构需要能够实现人类步态的运动。
常用的设计原理包括杆件模型、连杆模型和刚体模型等，通过在设计中考虑杆件的长度、角度和连接方式等因素，实现机器人的步态运动。
2.电子系统设计3.软件系统设计双足竞步机器人的软件系统设计主要包括控制算法和用户界面设计。
控制算法需要根据机器人的步态模拟原理进行编写，实现机器人的稳定行走和竞速。
用户界面设计则是为了方便用户对机器人进行操作和控制，常用的设计方式包括图形界面和命令行界面等。
四、实验结果与分析经过设计和制作，我们成功地完成了一台双足竞步机器人，并进行了相关实验。
实验结果表明，机器人能够模拟人类的步态，并在不同的地形和速度下保持稳定。
同时，机器人还能够进行竞速比赛，并达到了预期的速度。
然而，我们也发现了一些问题。
首先，机器人在不同地形下的稳定性仍然有待提高，特别是在不平坦的地形上。
其次，机器人的竞速能力还有待改善，我们计划在之后的研究中进一步优化机器人的设计和控制算法。
五、总结通过本次的设计与制作，我们对双足竞步机器人的设计与制作技术有了更深入的了解。
步态模拟、传感器和控制系统、机械结构设计、电子系统设计和软件系统设计等都是构成双足竞步机器人的重要技术。
双足步行机器人嵌入式控制系统设计分析
双足步行机器人嵌入式控制系统设计分析目录1. 内容描述 (2)1.1 研究背景 (2)1.2 机器人概述 (3)1.3 控制系统设计目标 (4)2. 机器人系统平台介绍 (5)2.1 机器人结构设计 (7)2.1.1 机械结构 (8)2.1.2 驱动系统 (9)2.1.3 传感器配置 (10)2.2 硬件平台构成 (12)3. 嵌入式控制系统设计 (14)3.1 系统架构设计 (16)3.1.1 微处理器选择与性能分析 (17)3.1.2 实时操作系统选取与配置 (19)3.1.3 硬件接口与通信协议 (20)3.2 算法设计与实现 (21)3.2.1 步态规划与控制算法 (23)3.2.2 平衡控制算法 (25)3.2.3 传感器数据处理与融合算法 (26)4. 控制软件开发 (28)4.1 软件开发环境及工具选择 (29)4.2 驱动程序编写与调试 (30)4.3 控制算法实现与优化 (32)4.4 系统测试与验证 (34)5. 实验结果与分析 (36)5.1 控制系统性能测试 (37)5.1.1 步态稳定性分析 (38)5.1.2 动态响应分析 (40)5.2 系统仿真与建模 (41)5.3 改进与展望 (42)1. 内容描述本文档旨在深入分析和设计一款双足步行机器人的嵌入式控制系统。
该系统作为整个机器人的核心组成部分，负责协调、控制并管理机器人的各项功能，确保其稳定、高效地行走和执行任务。
在双足步行机器人中，嵌入式控制系统负责接收和处理来自传感器、上位机和其他模块的数据，并根据预设的控制算法生成相应的控制指令，驱动机器人的关节和执行机构。
该系统还负责监控机器人的运行状态，进行故障诊断和安全性管理。
本文档将围绕双足步行机器人的嵌入式控制系统展开全面分析，包括硬件设计、软件架构、控制算法、传感器接口技术、通信协议以及系统集成与测试等方面。
通过深入研究这些关键技术，旨在为双足步行机器人的研发提供可靠、高效的嵌入式控制系统解决方案。