双足步行机器人控制电路设计与实现_图文(精)

第 10卷第 31期 2010年 11月 1671— 1815(2010 31-7661-04

科学技术与工程

Science Technology and Engineering

Vol. 10No. 31Nov. 2010 2010Sci. Tech. Engng.

双足步行机器人控制电路设计与实现

毕

盛

闵华清

温正东

陈

强

朱金辉

(华南理工大学计算机科学与工程学院 , 广州 510006

摘要提出和实现了一种具有语音控制和无线下载功能的双足步行教育机器人的控制电路。系统采用双单片机处理系

统 , 其中包括步行控制电路、红外避障电路、超声波测距电路、语音发音识别电路和电脑无线通讯电路。基于此控制电路的双足步行机器人 , 具有很好的学习扩展性和新颖性。关键词

双足机器人

控制电路

单片机中图法分类号

TP242．6;

文献标志码

2010年 8月 13日收到国家自然科学基金 (60873078 、广州市科技计划项目 (2009KP0008 资助

第一作者简介 :毕

盛 (1978— , 男 , 甘肃开水人 , 博士研究生 , 讲

师 , 研究方向 :仿人机器人。

目前越来越多的机器人出现在我们的身边。从日本本田公司的 ASIMO 仿人机器人。美国的火星登陆车到 IRobot 公司的家庭清洁机器人。 WoWee 公司的玩具机器人 ,

机器人已经逐步进入到了我们的生活中。同时越来越多的人 , 也开始对机器人技术感兴趣。设计出一种机器人的通用平台 , 来让人们了解和学习机器人原理和技术 , 变得越来越重要。

著名的双足步行机器人有日本的 ASIMO 仿人机器人和法国的 Nao 仿人机器人 ,

但这些机器人的成本很高 , 作为展示和研究平台很好 , 但作为向大众推广的学习平台并不适合。所以设计出一款成本低廉的双足机器人学习平台很有必要。

目前国内推广教育用的机器人控制平台主要是针对机器小车的。对于教育用的双足机器人控制平台设计的并不多 ,

并主要是针对机器人的运动控制上 ,

在机器人的人机交互和智能控制上没有考虑。本文设计的控制平台除了可控制机器人行走、避障、测距功能外 , 还能通过语音控制机器人和人进行交互 , 并可实现无线下载功能 , 方便二次开发学习 ,

具有一定的技术先进性。 1机器人控制电路总体结构

这种双足步行机器人 (见图 1 通过巧妙的机械

设计 , 只用了分布在腿部和身体部位的两个舵机 , 就可以巧妙地控制机器人步行。其中一个舵机控制机器人左右摇摆 , 另一个舵机控制机器人前后摇摆。通过控制这些摇摆动作 ,

如先控制机器人向右摆动 , 此时左腿抬起 ; 接着控制左腿向前摆动 , 这样机器人就向前跨了一步。通过一系列组合动作 , 机器人就能够走起来

。

图 1双足机器人机构图

整个双足步行机器人的控制系统主要是由硬件部分和软件部分两部分组成。整体结构采用双芯片

体系结构 (见图 2 , 由 Atmel 公司的 AVR 单片机 AT-mega128芯片 [1]和凌阳公司 SPCE061A 芯片 [2]组成。利用 ATmega128丰富的外设和内部处理功能 , 实现虚拟机程序及机器人舵机控制程序、

红外避障程序、超声波程序。利用凌阳公司 SPCE061A 芯片强大的语音处理功能实现录音、发音及语音识别程序

。

图 2

整体控制电路结构图

其中 , ATmega128芯片主要实现机器人行走控制、红外传感器检测、超声波检测、按钮及显示灯控制、

与电脑无线通讯、与凌阳单片机进行通信的功能。凌阳单片机 SPCE061A 芯片主要实现机器人的发音、

语音识别、与 Atmega128芯片通信的功能。 2主要控制硬件电路设计

整个步行机器人的具体硬件电路设计如下。

2．1行走控制电路

主要是通过控制两个舵机来实现机器人的行走。

舵机是一个位置伺服系统 , 只需要给舵机的控制接口一定的脉冲宽度 ,

就能使舵机转动到一定的位置。 ATmega128芯片有多个 PWM 模块 , 通过配置定时器输出 PWM 信号 , 产生舵机所需的脉冲 , 从而控制舵机的转动 [3]

。针对此步行机器人通过控制

两路舵机来实现行走。

2．2

红外传感器检测电路

红外传感器主要是为了机器人避障用 , 主要用到 LM567实现。 LM567是一种音调解码器 , 内含锁相环 , 可以广泛用于 BB 机、频率监视器等各种电路中

。

图 3舵机控制电路

具体电路见图 4。其中 R 6和 C 4的取值使 LM567的中心频率为 38kHz , 此频率也是红外的发

射频率。 C 2是环路滤波电容 , C 3是输出滤波电容。 LM741对接收到的红外信号进行放大

。

图 4红外传感器检测电路

红外传感器具体工作过程 :LM567的中心频率为 38kHz , 为红外发射管提供38kHz 的脉冲信号 , 使红外发射管发出 38kHz 的光波 ; 当有障碍物时红外接收管输出 38kHz 频率的压值变化信号 (无障碍物时输出高电平 , 由 LM741电压放大后输入 LM567, 当 LM567接收到 38kHz 频率的数据时 , 输出低电平 , 从而判断出前方的障碍物。见图 5。

2667科学技术与工程 10卷

图 5红外传感器检测过程

2．3超声波传感器检测电路

超声波传感器电路主要是实现测距的功能。主要由超声波发射电路和接收电路两部分

组成

[4]

。

超声波发射电路主要由反相器 7406和超声波发射换能器 T 构成 ,

单片机端口输出的 40kHz 的方波信号一路经一级反向器后送到超声波换能器的一个电极 , 另一路经两级反向器后送到超声波换能器的另一个电极 , 用这种推挽形式将方波信号加到超声波换能器的两端 , 可以提高超声波的发射强度。输出端采用两个反向器并联 , 用以提高驱动能力。上位电阻一方面可以提高反向器 7406输出高电平的驱动能力 , 另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果 , 缩短其自由振荡时间。见图 6

。

图 6超声波发射电路

超声波接收电路主要使用集成电路 CX20106A , 它是一款红外线检波接收的专用芯片 , 常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率 38kHz 与测距的超声波频率 40kHz 较为接近 , 可以利用它制作超声波接收电路 (如图 7 。实验证明用 CX20106A 接收超声波 (无信号时输出高电平 , 具有很好的灵敏度和较强的抗干扰能力。具体电路见图 7。 CX20106A 的第 5

脚的电阻决定接收的中心频率 ,

220k Ω的电阻决定了接收的中心频率为 40kHz 。当 CX20106A 接收到

40kHz 的信号时 , 会在第 7脚产生一个低电平下降脉冲 ,

这个信号可以接到单片机的外部中断引脚作为中断信号输入

。

图 7

超声波接收电路

当前方有障碍物时 , 返回的信号是一串脉冲 , 通过计脉冲的个数来得到障碍物的距离有多远。

2．4

凌阳 SPCE061A 语音电路

[2, 5]

凌阳的 SPCE061A 是 16位单片机 , 具有 DSP 功

能 ,

有很强的信息处理能力 , 最高时钟可达到 49M , 具备运算速度高的优势等等 , 这为语音的播放、录放、合成及辨识提供了条件。 SPCE061A 单片机集成有单通道声音 A /D转换器 , 以及 2个 10位 D /A转换输出通道 , 方便语音电路的设计。

SPCE061A 声音 A /D转换器的输入通道内置麦克风放大器并具有自动增益控制 (AGC 功能 , 使采集到的语音信号维持在最佳电平 ,

整个采集电路只需要在对应管脚上接 3个电阻和电容就行了 ,

见图 8

。图 8

语音输入识别电路

66731期毕盛 , 等 :双足步行机器人控制电路设计与实现

语音发音电路由双通道 10位 D /A输出接口外接功放和扬声器来实现。使用时只需要外接 2个电阻、 1个电容和 1个三极管就行了 , 见图 9

。

图 9

语音发音电路

2．5其它硬件电路

电源电路 , 直接是通过机器人上电池来供电

的 , 然后利用稳压芯片 LM1117— 3．3和 LM1117— 5产生 3．3V 和 5V 电源。

ATmega128与凌阳 SPCE061A 的通信是通过串口 1连接来实现的。

ATmega128芯片的串口 0的接收端和发送端 , 分别接红外遥控的接收头和发射头。直接可以和接在电脑上的红外遥控模块通信。从而实现 AT-mega128与电脑的无线通信。

3总结

整个硬件系统成本低廉 , 由于可以无线与电脑通信 , 具有良好的二次开发接口。在此硬件基础上搭建的双足步行机器人 , 具有避障、测距、发音、语音识别、并和电脑具有无线通信的功能 , 具有好的展示效果和学习效果。

参

考文献

胡汉才．高档 AVR 单片机原理及应用．北京 :清华大学出版社 ,

20072张培仁 , 等．十六位单片微处理器原理及应用 (凌阳

SPCE061A ．北京 :清华大学出版社 , 2005

3梁磊 , 王树强 , 许芹．多路 PWM 信号产生算法研究．电气电

子教学学报 , 2008; 30(4 :47— 494

崔坤征 , 罗

均 , 谢少荣 , 等．一种用于动态障碍物探测的超声波

系统的研制．机电工程 , 2005; 22(6 :44— 485

谢黎明 , 赵

军 , 杨

虹 , 等．红外线人体感应控制语音系统的研

究．科学技术与工程 ,

2008; 8(7 :1798— 1801The Hardware Design and Realization Based on a Biped Robot

BI Sheng , MIN Hua-qing , WENG Zheng-dong , CHEN Qiang

(School of Computer Science and Engineering , South China University of Technology , Guangzhou 510640, P．R．China

[Abstract ]A hardware design and realization based on a kind of biped robot was proposed．Two kinds of micro

control units were used in the hardware , including the control circuit of biped gait , the circuit of infrared sensor , the circuit of ultrasonic , the circuit of speech recognition and the circuit of wireless communication with computer．The biped robot based on our hardware , with scalable and novel platform , was applied in the student innovative lab of science and technology centre in Guangdong province．[Key words ]

biped robot

control circuit

MCU

4667科学技术与工程 10卷

智能化机器人设计说明书

机械装备设计制造综合技能大赛设计说明书姓名：孙小平洪耀林徐海昌指导老师：黄伟玲 2014年9月17日江西·赣州

摘要随着计算机技术，人工智能技术的迅速发展以及智能采集器的不断改进和推陈出新，智能信息采集装置已经取得了很大进展。但是对于应用比较复杂通用性较高的全自动信息采集车还没有突破性的进展。智能数据信息采集车的研究将会告别信息相互孤立缺乏联动性的现象，是一个复杂的，面向智能化的，不断发现的过程。近年来，很多关于信息采集的研究和设计，尤其是智能数据信息采集车更是吸引了很多人的眼球。对于智能信息采集车来说，不但要有环境信息获取功能，还要有对信息理解和信息处理的功能。对自动信息采集车的研究是针对环境空间的识别，然后建立相应数据通道，通过雷达和无线装置把获取的数据传送到终端。智能信息采集车采用了应用范围广，性价比高的基于单片机的多数据通道采集系统，将来自传感器的信号通过转换器转换为数字信号后由单片机采集然后利用SPI通信将数据送到主机进行数据的存储后期处理与显示实现数据处理功能强大的智能化高端信息采集设备。智能数据信息采集车是一个集自动驾驶、环境感知、规划决策等功能于一体的综合系统。它集中的运用了人工智能、导航、传感器及自动控制等技术；应用了计算机、信息传递、通信交流等现代装备，是典型的高新技术综合体。关键词：智能信息采集车、智能化、传感器、数据通道、现代装备

第一章绪论 (1) 1.1 信息采集的现状及发展概述 (1) 1.2信息采集车国内外研究现状 (2) 1.3智能信息采集车的背景意义 (4) 1.4 设计要求及内容 (6) 第二章智能信息采集车的结构与工作原理 (6) 2.1 数据获取装置的设计 (6) 2.2 行走方案选择 (7) 2.3基本结构 (9) 2.4工作原理 (11) 第三章智能信息采集车的功能与特点 (12) 3.1 智能信息采集车的功能 (12) 3.2智能信息采集车的特点 (13) 第四章智能信息采集车的设计思路 (15) 4.1 基本工作思路 (15) 4.2动力选择思路 (15) 4.3设计后的调整 (16) 第五章总结与展望 (17) 参考文献 (18)

仿生六足机器人中期报告

编号: 哈尔滨工业大学大一年度项目中期检查报告项目名称：仿生六足机器人项目负责人：学号联系电话：电子邮箱：院系及专业：机电工程学院指导教师：职称：联系电话：电子邮箱：院系及专业：机电工程学院哈尔滨工业大学基础学部制表填表日期：2014 年 6 月28 日

一、项目团队成员（包括项目负责人、按顺序）二、指导教师意见三、项目专家组意见

四、研究背景 1.研究现状 4.1国内研究现状随着电子技术发展，计算机性能的提高，使多足步行机器人技术进入了基于计算机控制的发展阶段。其中有代表性的研究为1993年,美国卡内基-梅隆大学开发出有缆的八足步行机器人DANTE，图1所示,用于对南极的埃里伯斯火山进行了考察，其结构由2个独立的框架构成。这一阶段研究的重点在于机器人的运动机构的设计、机器人的步态生成与规划及传统的控制方法在机器人行走运动控制过程的应用。Boston Dynamics公司的Big Dog四足机器人用于为军队运输装备，其高3英尺，重165磅，可以以3.3英里的速度行进，其采用汽油动力。图1 Adaptive Suspension Vehicle 图2 Odex1步行机器人图3 MIT腿部实验室的四足和双足机器人图4 DANTE步行机器人由于新的材料的发现、智能控制技术的发展、对步行机器人运动学、动力学高效建模方法的提出以及生物学知识的增长促使了步行机器人向模仿生物的方向发展。 4.2国外研究现状我国步行机器人的研究开始较晚，真正开始是在上世纪80年代初。1980年，中国科学院长春光学精密机械研究所采用平行四边形和凸轮机构研制出一台八足螃蟹式步行机,主要用于海底探测

六足机器人设计参考解析

摘要六足机器人有强大的运动能力，采用类似生物的爬行机构进行运动，自动化程度高，可以提供给运动学、仿生学原理研究提供有力的工具。本设计中六足机器人系统基于仿生学原理，采用六足昆虫的机械结构，通过控制18个舵机，采用三角步态和定点转弯等步态，实现六足机器人的姿态控制。系统使用 RF24L01射频模块进行遥控。为提高响应速度和动作连贯性，六足机器人的驱动芯片采用ARM Cortex M4芯片，基于μC/OS-II操作系统，遥控器部分采用ARM9处理器S3C2440，基于Linux系统。通过建立六足机器人的运动模型，运用正运动学和逆运动学对机器人进行分析，验证机器人步态的可靠性。关键字：六足机器人，Linux，ARM，NRF24L01，运动学 Abstract Bionic hexapod walking robot has a strong ability of movement, the use of similar creatures crawling mechanism movement, high degree of automation, can be provided to the kinematics, the principle of bionics research provides powerful tool. Six feet in the design of this robot system based on bionics principle, the mechanical structure of the six-legged insect, through 18 steering gear control, use the gait, such as triangle gait and turning point to control the position of six-legged robot. Remote control system use RF24L01 rf modules. In order to improve the response speed and motion consistency, six-legged robot driver chip USES the ARM architecture (M4 chip, based on mu C/OS - II operation system, remote control part adopts ARM9 processor S3C2440, based on Linux system. By establishing a six-legged robot motion model, using forward kinematics and inverse kinematics analysis of robot, verify the reliability of the robot gait. KEYWORD:Bionic hexapod walking robot;Linux,ARM,NRF24L01;Kinematics

工业机器人课程设计

河南机电高等专科学校《机器人应用技术》课程作品设计说明书作品名称：多功能机械手专业：机电一体化技术班级：机电124班扣号：姓名：流星 2014 年 10 月 1 日

目录一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15) 一课题概述 1、选题背景随着我国经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一

步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化，我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分，用pc编程实现对机械手的自动控制，利用限位开关来保护电机和控制机械手位置的准停。这个课题可以充分的体现机电一体化的由程序自动控制机械结构的运动，对自己以前的所学的课程也是一种巩固。另一方面这个机械手可以实现一定的搬运功能具有很强的实用性能。 2、发展现状和趋势

(完整版)基于单片机控制的双足行走机器人的设计

基于单片机控制的双足行走机器人设计摘要：21世纪机器人发展日新月异，从传统的履带式机器人到如今的双足行走机器人，机器人的应用范围越来越广。本系统以单片机（STC89c52）为系统的中央控制器，以单片机（STC12c5410ad）为舵机控制模块。将中央控制器与舵机控制器，舵机，各类传感设备及受控部件等有机结合，构成整个双足行走机器人，达到行走、做动作的目的。单片机中央控制器与舵机控制器以串口通信方式实现。系统的硬件设计中，对主要硬件舵机控制器和STC89C52单片机及其外围电路进行了详细的讲述。硬件包括舵机控制器，STC12C5410AD 单片机，按键，各种传感器和数据采集与处理单元。软件包括单片机初始化、主程序、信号采集中断程序、通过串口通讯的接收和发送程序。论文的最后部分以双足行走机器人为基础，结合传感器，外围控制设备组成控制系统，并给出了此系统应用领域的一些探讨和研究。关键词：单片机；舵机控制； STC12C5410AD

Bipedal robot design based on MCU Abstract：In the 21st century robot development changes with each passing day, from the traditional crawler robot to now bipedal robot, the robot's application scope is more and more widely.This system by single chip microcomputer (STC89c52) as the central controller in the system, STC12c5410ad MCU as the steering gear control module. The central controller and the servo controller, Steering gear, all kinds of sensing and control components such as organic combination, make up the whole bipedal robot, the purpose of to walk, do the action.Single chip microcomputer central controller and the servo controller to realize serial communication way.System hardware design, the main hardware servo controller and STC89C52 single-chip microcomputer and peripheral circuit in detail. Hardware including servo controller, STC12C5410AD micro controller, buttons, all kinds of sensor and data acquisition and processing unit. Software includes MCU initialization, the main program, and interrupts program signal collection, through a serial port communication to send and receive procedures. The last part of the paper on the basis of bipedal robot, combined with the sensor, the peripheral control device of control system, this system is also given some discussions and research in the field of application. Keywords：MCU; Servo Control; STC12C5410AD

双足步行机器人设计及运动控制

目录第1章序言 (2) 1.1 双足机器人现状 (2) 1.2 技能综合训练意义 (2) 1.3 技能训练的内容 (2) 第2章元件选择、结构设计 (3) 2.1元件选择 (3) 2.2结构设计三维设计图 (4) 2.2.1零件三位模型以及装配 (4) 2.2.2装配三维模型 (7) 第3章控制系统设计 (10) 第4章系统软件编程与仿真 (12) 第5章结论...................................................................... 错误！未定义书签。参考文献 (17)

第1章序言 1.1双足机器人现状随着世界第一台工业机器人1962年在美国诞生，机器人已经有了三十多年的发展史。三十多年来，机器人由工业机器人到智能机器人，成为21世纪具有代表性的高新技术之一，其研究涉及的学科涵盖机械、电子、生物、传感器、驱动与控制等多个领域。世界著名机器人学专家，日本早稻田大学的加藤一郎教授说过：“机器人应当具有的最大特征之一是步行功能。”双足机器人属于类人机器人，典型特点是机器人的下肢以刚性构件通过转动副联接，模仿人类的腿及髋关节、膝关节和踝关节，并以执行装置代替肌肉，实现对身体的支撑及连续地协调运动，各关节之间可以有一定角度的相对转动。双足机器人不仅具有广阔的工作空间，而且对步行环境要求很低，能适应各种地面且具有较高的逾越障碍的能力，其步行性能是其它步行结构无法比拟的。研究双足行走机器人具有重要的意义 1.2技能综合训练意义技能训练是在学生修完除毕业设计外全部理论和时间课程以后的一次综合性时间教学环节，其目的和意义在于：通过技能训练，了解机器人机构及控制系统设计的基础知识；掌握机器人系统中元部件的正确选择方法和特性参数的确定；培养学生对所学知识的综合应用，理论联系实际的能力；培养学生的动手能力和实际操作能力； 1.3技能训练的内容 1、主要内容： 1）、机器人结构设计； 2）、控制系统软硬件设计与仿真； 3）、八自由度机器人运动控制。 2、训练形式学生以小组为单位，集体讨论确定整体方案；指导教师给出实训方向，技术指标等，协助学生完成训练任务。

山东建筑大学计算机网络课程设计《基于Python的网络爬虫设计》

山东建筑大学课程设计成果报告题目：基于Python的网络爬虫设计课程：计算机网络A 院（部）：管理工程学院专业：信息管理与信息系统班级：学生姓名：学号：指导教师：完成日期：

目录 1 设计目的 (1) 2 设计任务内容 (1) 3 网络爬虫程序总体设计 (1) 4 网络爬虫程序详细设计 (1) 4.1 设计环境和目标分析 (1) 4.1.1 设计环境 (1) 4.1.2 目标分析 (2) 4.2 爬虫运行流程分析 (2) 4.3 控制模块详细设计 (3) 4.3 爬虫模块详细设计 (3) 4.3.1 URL管理器设计 (3) 4.3.2 网页下载器设计 (3) 4.3.3 网页解析器设计 (3) 4.4数据输出器详细设计 (4) 5 调试与测试 (4) 5.1 调试过程中遇到的问题 (4) 5.2测试数据及结果显示 (5) 6 课程设计心得与体会 (5) 7 参考文献 (6) 8 附录1 网络爬虫程序设计代码 (6) 9 附录2 网络爬虫爬取的数据文档 (9)

1 设计目的本课程设计是信息管理与信息系统专业重要的实践性环节之一，是在学生学习完《计算机网络》课程后进行的一次全面的综合练习。本课程设计的目的和任务： 1．巩固和加深学生对计算机网络基本知识的理解和掌握； 2．培养学生进行对网络规划、管理及配置的能力或加深对网络协议体系结构的理解或提高网络编程能力； 3．提高学生进行技术总结和撰写说明书的能力。 2 设计任务内容网络爬虫是从web中发现,下载以及存储内容，是搜索引擎的核心部分。传统爬虫从一个或若干初始网页的URL开始，获得初始网页上的URL，在抓取网页的过程中，不断从当前页面上抽取新的URL放入队列，直到满足系统的一定停止条件。参照开放源码分析网络爬虫实现方法，给出设计方案，画出设计流程图。选择自己熟悉的开发环境，实现网络爬虫抓取页面、从而形成结构化数据的基本功能，界面适当美化。给出软件测试结果。 3 网络爬虫程序总体设计在本爬虫程序中共有三个模块： 1、爬虫调度端：启动爬虫，停止爬虫，监视爬虫的运行情况 2、爬虫模块：包含三个小模块，URL管理器、网页下载器、网页解析器。（1）URL管理器：对需要爬取的URL和已经爬取过的URL进行管理，可以从URL 管理器中取出一个待爬取的URL，传递给网页下载器。（2）网页下载器：网页下载器将URL指定的网页下载下来，存储成一个字符串，传递给网页解析器。（3）网页解析器：网页解析器解析传递的字符串，解析器不仅可以解析出需要爬取的数据，而且还可以解析出每一个网页指向其他网页的URL，这些URL被解析出来会补充进URL管理器 3、数据输出模块：存储爬取的数据 4 网络爬虫程序详细设计 4.1 设计环境和目标分析 4.1.1 设计环境

迎宾机器人设计

1引言 1.1设计目的机器人可以干人不愿意干的事，把人从有毒的、有害的、高温的或危险的，这样的环境中解放出来，同时机器人可以干不好干的活，比方说在汽车生产线上我们看到工人天天拿着一百多公斤的焊钳,一天焊几千个点，就重复性的劳动，一方面他很累，但是产品的质量仍然很低；另一方面机器人干人干不了的活，这也是非常重要的机器人发展的一个理由，比方说人们对太空的认识，人上不去的时候，叫机器人上天，上月球，以及到海洋，进入到人体的小机器人，以及在微观环境下，对原子分子进行搬迁的机器人，都是人们不可达的工作。机器人是一个具有有类人的功能，比如说作业功能；感知功能；行走功能；还能完成各种动作，还有一个特点是根据人的编程能自动的工作，这里一个显著的特点，就是可以编程，改变工作、动作、工作的对象和工作的一些要求。是人造的机器或机械电子装置，所以这种机器人仍然是个机器。但是目前还没有一个统一的有关机器人定义，一般来说认为机器人是计算机控制的可以编程的目前能够完成某种工作或可以移动的自动化机械，这是美国工程师协会定的一个定义，但日本和其他国家也对机器人有不同的看法，从完整的更为深远的机器人定义来看，应该更强调机器人智能，所以又提出来机器人的定义是能够感知环境，能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的这种机器。那么这给机器人提出来更高层次的要求，所以要求设计出机器人。 1.2设计背景首先我介绍一下机器人产生的背景，机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，也同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中，各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，那么人类的发展随着人们这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。 “迎宾机器人”是一个机电结合的制作。在现实当中，当客人来到门口时，会向客人热情的说一句“欢迎光临”，同时记下进入人数，同样当有客人从门口离

自做六自由度双足步行机器人

自制六自由度双足机器人一、制作六自由度双足机器人步骤： 1、确定舵机：舵机的好坏直接影响机器人的效果； 2、自制舵机后盖：它是连接舵机和U型架的重要组成部件；（买一个标准的舵机后盖是最好不过，但你的动手能力和思考问题解决问题的能力就没有提高，因此我选择自制一个舵机后盖） ①选择铁皮为制作材料； ②测量舵机尺寸，截取合适铁皮条（尺寸为20mm*116mm）； ③折弯，注意左右对称； ④确定固定用定位孔的位置，并使用1mm钻头打孔； ⑤打固定用螺丝孔（使用3mm钻头）； ⑥确定舵机输出同轴定位孔的位置，并使用1mm钻头打孔； ⑦打舵机输出同轴螺丝孔（使用3mm钻头）； ⑧打舵机后盖过线孔（6mm*8mm）；注：脚上的舵机后盖比较特殊，要考虑它要和脚底板相连，我的解决方法是在上述舵机后盖的基础上，增加宽度，并折弯，打孔，同脚底板相连。 3、自制U型架：在双足机器人中，舵机相当于人的关节，那U型架就是人的骨骼。U型架的制作：（以下是我的设计，可根据具体需求，自行设计尺寸） ①选择铝合金板（厚度一般为1.5mm）；

②将铝合金板切成细条（尺寸为20mm*116mm）； ③折弯，注意左右高度相等； ④打定位孔（使用1mm钻头），注意孔的位置以U型架的“U” 字底为基准； ⑤打螺丝孔（使用3mm钻头）； ⑥磨削加工。 4、自制脚底板：脚底板的设计可以多种多样，但要保证一点，即机器人抬脚走路时，要保证重心用你设计的脚底板可以承受得住。 5、自制机器人腰部：其实就是连接两条腿的部件，长宽是根据设计的脚底板的大小确定的。二、需要注意的问题： 1、机器人左右质量要保证尽量一致，否则走路会有偏差。 2、制作部件时，要注意基准。三、软件编程：软件编程，主要是靠控制舵机旋转不同的角度。

l六足昆虫机器人机械原理

l六足昆虫机器人机械原理一、基本原理本项目的机器人，传动系统还是继续利用“摆动曲柄滑块机构”原理，把减速电机的旋转运动转换为驱动腿迈步的往复摆动运动，再结合简单的连杆结构，协调六条腿按照昆虫的步态规律实现爬行运动。 1、运动方式本项目机器人是模仿拥有六条腿的昆虫的爬行运动。昆虫爬行想必大家都是见过的，但是由于昆虫的六条腿还是多了些，而且一般昆虫的动作都比较迅速，观察起来有点眼花缭乱，所以可能很多人并不是很了解昆虫爬行时这六条腿是如何协调动作的。而要做好六足爬行机器人，就要清晰的了解这六条腿的每个阶段的步伐状态，也就是我们常说的“步态”。实际上，一般六条腿的昆虫，是以三条腿为一组、共两组交叉进行协调运动的。同一时间内，有一组也就是三条腿着地，另外一组的三条腿是离开地面的，然后两组交替切换往前爬行。我们都知道，三点可以确定一个平面，即三条腿可以保证整个身体的平衡，这也许就是很多昆虫都是长了六条腿的主要原因吧。以下是六足昆虫爬行步态的分解，以前进方向为例进行说明: 1、静止时六条腿都是同时着地; 2、前进时，先迈出第1组三条腿(左前、右中、左后)，第2组三条腿着地(右前、左中、右后); 3、第1组三条腿(左前、右中、左后)往前迈出着地后保持不动，然后换第2 组三条腿(右前、左中、右后)往前迈出; 4、第2组三条腿(右前、左中、右后)往前迈出着地后保持不动，再换第1组……

如此循环往复，同一时间都保证有一组三条腿着地以保持身体的平衡，并不断往前进。 2、驱动机理本项目机器人是采用六足爬行的方式运动，对于六足的驱动力量也是有一定要求的，所以与前几个仿生类机器人项目一样都是借助减速电机所具有的“低转速、高扭矩”的特性来实现的。与PVC-Robot 11号、PVC-Robot 12号机器人驱动双臂以及与PVC-Robot 13号驱动双足类似，本项目机器人六足中的中间两足是主动足，是由减速电机直接驱动的，而采用的减速电机同样也必须要满足两个条件: 1、拥有足够的动力，能够支撑双足行走; 2、减速电机左右两侧同轴输出。为此，需要利用“蜗杆传动机构”对现有减速电机进行改造，相关方案在前面的项目中也已经进行了详细的阐述，这里不再重复，具体可以点击这里:PVC-Robot 11号——减速机构本项目机器人实现六足爬行机械结构，其实是和PVC-Robot 12号、PVC- Robot13号类似的“连杆机构”——“摆动曲柄滑块机构”，只不过说这个在PVC-Robot 15号中这个连杆机构驱动六足的中间两足，然后再通过连杆带动其他四足联动的。相关资料请参考:PVC-Robot 12号——驱动机理、PVC-Robot 13号——驱动机理。

六足爬行机器人总体设计方案

本文的设计为六足爬虫机器人，机器人以交流-直流开关电源作为动力源，单片机为控制元件，伺服电机为执行部件，机器人采用三足着地进行运动，通过单片机对伺服电机的控制，机器人能够实现前进、后退等运动方式，三足着地运动方式保证了机器人能够平稳运行。伺服电机具有力量大，扭矩大，体积小，重量轻等特点。单片机产生20ms 的PWM 波形，通过软件改写脉冲的占空比，从而达到改变伺服电机角度的目的。 1 机器人运动分析 1.1 六足爬虫式机器人运动方案比较方案一：六足爬虫式机器人的每条腿都能单独完成抬腿、前进、后退运动。此方案的特点：每条腿都能自由活动，每条腿都能单独进行二自由度的运动。每条腿的灵活性好，更容易进行仿生运动，六足爬虫机器人可以完成除要求外的很多动作，运动的视觉效果更好。由于每条腿能单独完成二自由度的运动，所以每条腿上要安装两个舵机，舵机使用数量大，舵机的安装难度加大，机械结构部分的制作相对复杂，又由于每个舵机都要有单独的信号控制，电路控制部分变得复杂了，控制程序也相应的变得复杂。方案二：六足爬虫式机器人采取三腿为一组的运动模式，且同一侧的前腿、后腿的前后转动由同一侧的中腿进行驱动。采用三腿为一组(一侧的前足、后足与另一侧的中足为一组)的运动方式，各条腿能够协调的进行运动，机器人的运动相对平稳。此方案特点：相比上述方案，个腿能够协调运动，在满足运动要求的情况下，舵机使用数量少，节约成本。机器人运动平稳，控制、驱动部分都得到相应的简化，控制简单。选择此方案，机器人还可进行横向运动。两方案相比，选择方案二更合适。 1.2 六足爬虫式机器人运动状态分析 1.2.1 机器人运动步态分析六足爬虫式机器人的行走是以三条腿为一组进行的，即一侧的前、后足与另一侧的中足为一组。这样就形成了一个三角形支架结构，当这三条腿放在地面并

搬运机器人结构设计与分析设计说明

搬运机器人结构设计与分析摘要在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作。本课题主要对搬运机器人的机械部分展开讨论，对原有的机械结构提出了新的改进方法，并把现在的新技术应用到本课题中，从而使得搬运机器人更加适用于现在的工业工作环境。通过详细了解搬运机器人在工业上的应用现状，提出了具体的搬运机器人设计要求，并根据搬运机器人各部分的设计原则，进行了系统总体方案设计以及包括：机器人的手部、腕部、臂部、腰部在的机械结构设计。此搬运机器人的驱动源来自液压系统，执行元件包括：柱塞式液压缸、摆动液压缸、伸缩式液压缸等。通过液压缸的运动来实现搬运机器人的各关节运动，进而实现搬运机器人的实际作业。关键词：搬运机器人；液压系统；机械结构设计；操作

Abstract In the modern large-scale manufacturing industry,enterprises to improve productivity, and,guarantee product quality, as an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. Industrial robot technology standards and application level, to a certain extent, reflect a level of national industrial automation. Currently, Industrial robot mainly tasked with welding, spraying, handling and stacking, repetitive and intensity of significant work. The subject of the main part of the handling of their machinery discussions, and on the original mechanical structure proposed for the new improved method, which makes the handling robot is more applicable to the present industrial working environment.Through a detailed understanding of the robot in the industrial application,to propose specific handling robot design requirements,and according to the robot design principles of various parts, for the system as well as including:the robot's hand, wrist, arm, waist, the design of mechanical structures.The transfer robot driven by the source from the hydraulic system, and the implementation of components including:plunger hydraulic cylinders, hydraulic cylinders, swing, telescopic hydraulic cylinders, etc.Through the hydraulic cylinder movements to implement the joint transport robot motion,And realize the operational handling robot. Keywords：Transfer robot；Hydraulic System；Mechanical Design；Operating

红外遥控六足爬虫机器人设计(单片机)

六足爬虫机器人设计设计人：李海鹰日期：2004年9月30日

目录前言 (3) （一）、机器人的大脑 (3) （二）、机器人的眼睛耳朵 (3) （三）、机器人的腿——驱动器与驱动轮 (4) （四）、机器人的手臂——机械传动专制 (5) （五）、机器人的心脏——电池 (5) 一、AT89S51单片机简介 (6) （一）、AT89S51主要功能列举如下： (6) （二）、AT89S51各引脚功能介绍： (6) 二、控制系统电路图 (9) 三、微型伺服马达原理与控制 (10) （一）、微型伺服马达内部结构 (10) （二）、微行伺服马达的工作原理 (10) （三）、伺服马达的控制 (11) （四）、选用的伺服马达 (11) 四、红外遥控 (12) （一）、红外遥控系统 (12) （二）、遥控发射器及其编码 (12) （三）、红外接收模块 (13) （四）、红外解码程序设计 (13) 五、控制程序 (14) 六、六足爬虫机器人结构设计图 (21)

前言今年年初，学校为参加中央电视台举办的第三届全国大学生机器人电视大赛，组建了机器人制作小组。我积极参加，有幸成为了其中的一员。因为我们以前没有参加过类似的比赛，也没有制作机器人的经验。可以说我们什么都是从零开始，边学习边制作。通过这半年多的制作过程，我从中学到了很多书本上学不到的东西，也得到了很好的学习与锻炼的机会。最初，我们组建了机器人制作实验室。到五金机电市场购买了必要的工具和一些制作材料。然后开始制作实验机器人的身体——框架。实验机器人的框架我们是使用轻型万能角钢制作的，这种角钢的两侧都有间隔均匀的孔槽，可以很方便的用螺栓进行连接。用不同长度的角钢组合后，就可以得到不同大小的立方体和长方体及多边形。机器人身体的框架就搭建好了。在它的上面将装上：机器人的大脑——可编程控制器、机器人的眼睛耳朵——传感器、机器人的腿——驱动轮、机器人的手臂——机械传动专制、机器人的心脏——电池……之所以使用轻型万能角钢，主要是因为是在制作试验机型，而轻型万能角钢安装拆卸方便和便于修改长度，调整设计。实验机器人定型后，就照其尺寸用不锈钢方管焊接制作机器人的身体。再在上面进行打孔等工作，后就可以将机器人的其它部分安装上去。这样一个机器人就制作好了。下面我介绍一下机器人的基本组成部分：（一）、机器人的大脑它可以有很多叫法，可以叫做：可编程控制器、微控制器，微处理器，处理器或者计算器等，不过这都不要紧，通常微处理器是指一块芯片，而其它的是一整套控制器，包括微处理器和一些别的元件。任何一个机器人大脑就必须要有这块芯片，不然就称不上机器人了。在选择微控制器的时候，主要要考虑：处理器的速度，要实现的功能，ROM和RAM的大小，I/O端口类型和数量，编程语言以及功耗等。其主要类型有：单片机、PLC、工控机、PC机等。单有这些硬件是不够的，机器人的大脑还无法运行。只有在程序的控制下，它才能按我们的要求去工作。可以说程序就是机器人的灵魂了。而程序是由编程语言所编写的。编程语言是一个控制器能够接受的语言类型，一般有C语言，汇编语言或者basic语言等，这些通常能被高级一点的控制器直接执行，因为在高级控制器里面内置了编译器能够直接把一些高级语言翻译成机器码。微处理器将执行这些机器码，并对机器人进行控制。（二）、机器人的眼睛耳朵传感器，是机器人的感觉器官，是机器人和现实世界之间的纽带，使机器人

机器人设计说明书

机械制造装备设计说明书设计日期：2015年6月16日

前言机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它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。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

目录 1、机器人型号.................................................................................. 错误！未定义书签。 2、关节机械原理图 ....................................................................... 错误！未定义书签。 3、各关节运动范围及最快速度 (4) 4、拆装过程 (6) 5、零件明细表 (6) 6、所拆关节减速器工作原理 ....................................................................................... 小结.......................................................................................................................................... 参考文献................................................................................................. 错误！未定义书签。

双足机器人设计

小型双足步行机器人的结构及其控制电路设计两足步行是步行方式中自动化程度最高、最为复杂的动态系统。两足步行系统具有非常丰富的动力学特性，对步行的环境要求很低，既能在平地上行走，也能在非结构性的复杂地面上行走，对环境有很好的适应性。与其它足式机器人相比，双足机器人具有支撑面积小，支撑面的形状随时间变化较大，质心的相对位置高的特点。是其中最复杂，控制难度最大的动态系统。但由于双足机器人比其它足式机器人具有更高的灵活性，因此具有自身独特的优势，更适合在人类的生活或工作环境中与人类协同工作，而不需要专门为其对这些环境进行大规模改造。例如代替危险作业环境中(如核电站内)的工作人员，在不平整地面上搬运货物等等。此外将来社会环境的变化使得双足机器人在护理老人、康复医学以及一般家务处理等方面也有很大的潜力。双足步行机器人自由度的确定两足步行机器人的机构是所有部件的载体，也是设计两足步行机器人最基本的和首要的工作[1]。它必须能够实现机器人的前后左右以及爬斜坡和上楼梯等的基本功能，因此自由度的配置必须合理:首先分析一下步行机器人的运动过程(前向)和行走步骤:重心右移(先右腿支撑)、左腿抬起、左腿放下、重心移到双腿中间、重心左移、右腿抬起、右腿放下、重心移到双腿间，共分8个阶段。从机器人步行过程可以看出:机器人向前迈步时，髓关节与踝关节必须各自配置有一个俯仰自由度以配合实现支撑腿和上躯体的移动;要实现重心转移，髋关节和踝关节的偏转自由度是必不可少的;机器人要达到目标位置，有时必须进行转弯，所以需要有髋关节上的转体自由度。另外膝关节处配置一个俯仰自由度能够调整摆动腿的着地高度，使上下台阶成为可能，还能实现不同的步态。这样最终决定髋关节配置3个自由度，包括转体(roll)、俯仰(pitch)和偏转(yaw)自由度，膝关节配置一个俯仰自由度，踝关节配置有俯仰和偏转两个自由度。这样，每条腿配置6个自由度，两条腿共12个自由度。髋关节、膝关节和踝关节的俯仰自由度共同协调动作可完成机器人的在纵向平面(前进方向)内的直线行走功能；髋关节的转体自由度可实现机器人的转弯功能；髋关节和踝关节的偏转自由度协调动作可实现在横向平面内的重心转移功能。机器人的转体(roll)、俯仰(pitch)和偏转(yaw)定义如图1所示[2]。

六足仿生机器人实验室开放项目结项报告

淮北师范大学实验室开放项目
总结报告
基于 STC12C5A60S2 单片机的六足机器人
学
院：物理与电子信息学院韩润陆家双
负责人：
小组成员：史浩东史良东张莹莹指导老师：方振康强强国

一、项目重述
1.1 项目名称：智能六足机器人 1.2 项目背景及意义：
背景：在社会迅速发展的今天,单片机的的运用已经渗透到我们生活的每个角落,也似乎很难找到哪个领域没有单片机的足迹。智能仪表、医疗器械,导弹的导航装置, 智能监控、通讯与数据传输 ,工业自动化过程的实时控制和数据处理 , 广泛使用的各种智能 IC 卡, 汽车的安全保障系统, 动控制领域的机器人 , 数码像机、电视机、全自动洗衣机的控制,电话机以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。意义:单片机的学习、开发与应用将对于现代社会的发展,经济的繁荣,和提高满足人类日益增长的物质文化需求有着至关重要的作用。也成就了一批又一智能化控制的工程师和科学家。科技越发达,智能化的东西就越多。学习单片机是社会发展的必然需求,也是我们现代高级技工所必须要掌握的技能。
1.3 项目内容：
以 51 单片机为控制器的核心，利用单片机内部中断产生 PWM 波控制舵机。利用开环函数组成的动作组使六足做仿生动作，制作出了动作灵活、价格低廉以及模块化结构的六足机器人。该机器人能够严格按三角步态进行行走,实现诸如直线、转弯、躲避障碍物和追踪物体等行走功能。

二、方案简介
本项目可细分为控制部分、机械部分、恒流源部分、超声波检测部分。控制部分采用 STC12C5A60S2 单片机为核心处理器。通过 PWM 波使舵机转动，机械部分采取合理的机械构造，实现机器人在行走的情况下的平稳。恒流源部分采取 LM7805 稳压芯片为单片机和舵机供电，由于舵机在运转的过程中会有较大的电流波动。因此采用恒流电路进行恒流。超声波壁障采用超声波遇故障反射的原理。实现对物体识别和规避。