基于3m人形机器人系统说明书

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1、3M 机器人系统说明书系统说明书系统说明书基于 3M 人形机器人工程部北京科创机器人技术有限公司3M 机器人系统说明书目目 录录一机器人机械系统.1 1外观.1 （1）前视图.2 （2）后试图.3 （2）后试图.4 （3）机器人尺寸.5 （4）机器人自由度分配.6 （5）机器人自由度编号.6 2机器人动作介绍.7 二机器人电子系统.11 1电路结构.11 2电路板外形尺寸.12 3专用串口线.13 4舵机连接线.14 三机器人软件系统.15 1.KEIL C.15 2.STC_ISP_V3.5.16 四科创品牌机器人专用舵机介绍.18 1伺服舵机 5 大特点.18 五电池介绍.193M 机器人

2、系统说明书第 1 页一机器人机械系统一机器人机械系统小型双足机器人对机械系统的要求很高，其最大的特点是小巧玲珑。它主要包含 1 个 头部、1 个躯干、2 个手臂、2 条腿。这些精密零件由上百个连接件紧固而成，而且绝不采 用胶水粘接；另外还要为其装配全套的控制系统，如此堪称小型机器人中的技术之冠。1外观外观小型双足机器 人的结构设计关键 在于如何排布数量 繁多的伺服舵机。北京科创机器 人有限公司生产的 3M 型人形机器人， 在舵机连接中大量 采用“U 形件”与 “十字件” 。该方案 能够紧固所有舵机。此外，还专门 配有强劲的硬质铝 合金胸、背、肩结 构件和腰部复合结 构件，使强度达到 最高值，而

3、且尽可 能地减轻机器人质 量。3M 机器人系统说明书第 2 页（1）前视图）前视图膝盖关节转动 角度大，对表 现高难度动作 有利。如前、 后滚翻等。踝关节转动角 度较小，注意 调试过程中的 舵机位置，尽 量避免烧毁舵 机的现象。跨部关节的活 动角度很大， 对表现高难度 动作有利。如 劈叉等。这些为相同型 号的带丝舵盘。这些舵盘都， 能传递动力。3M 机器人系统说明书第 3 页动作范例动作范例这 4 个关 节可以构 成 4 杆机 构，完成 身体侧倾。3M 机器人系统说明书第 4 页（2）后试图）后试图背腔内包含 24 路伺服电路板， 属于单片机控 制系统。 CPU 型号： STC12C5410A

4、 D这些为不同 型号的双端 支撑舵盘。 这些舵盘都 不带丝，不 能传递动力。电子系统主要 为机器人后背 的计算机控制 系统，其为总 控器；另外， 每个舵机内部 包含 1 个分立 的舵机控制电 路板，用以采 集舵机位置， 驱动舵机转动 和接受来自 CPU 的电信号。3M 机器人系统说明书第 5 页（3）机器人尺寸）机器人尺寸机器人身高-358 毫米 机器人肩宽-194 毫米 机器人身厚-120 毫米3M 机器人系统说明书第 6 页手臂-32 = 6 腿部-52 = 10 头部-11 = 1 总计自由度 = 17手臂舵机-金属齿轮 腿部舵机-金属齿轮 头部舵机-塑料齿轮图为 RB-3 人形 机器人

5、除去胸部 件的示意图图中机器人的 17 个自由度， 已经用矢量法标 出。（4）机器人自由度分配）机器人自由度分配（5）机器人自由度编号）机器人自由度编号一般的，我们进行双足机器人研究时总是先从双腿入手，所以将腿部关节自 由 度定为 110。科创公司机器人出厂自由度设置如下：Z 117注意：机械系统中的自由度 编号与电子系统中的编号统 一，并能够与机器人操作软 件相对应。Z 2Z 3Z 4Z 5Z 6Z 7Z 8P 6P 7P 8P 1P 5P 2P 3P 43M 机器人系统说明书第 7 页2机器人动作介绍机器人动作介绍初始站立姿势初始站立姿势手臂自然下垂手臂自然下垂腿部自然下垂腿部自然下垂3M

6、 机器人系统说明书第 8 页下蹲姿势下蹲姿势手臂自然下垂手臂自然下垂腿部完全弯曲腿部完全弯曲3M 机器人系统说明书第 9 页小幅劈叉姿势小幅劈叉姿势手臂伸平手臂伸平胯部小幅展开胯部小幅展开腿部完全弯曲腿部完全弯曲仰望天空姿势仰望天空姿势双胯均小幅展开双胯均小幅展开腿部适当弯曲腿部适当弯曲踝部适当弯曲踝部适当弯曲手臂上倾手臂上倾3M 机器人系统说明书第 10 页抛掷垒球姿势抛掷垒球姿势双胯均适当展开双胯均适当展开右手下垂右手下垂右腿完全弯曲右腿完全弯曲侧劈神功侧劈神功单手、单脚着地单手、单脚着地单手、单脚朝天单手、单脚朝天3M 机器人系统说明书第 11 页二机器人电子系统二机器人电子系统1电路结

7、构电路结构由于 3M 人形机器人的结构比较复杂，采用 17 个伺服电机（也称舵机）构成。所以需 要控制的对象比较多。我们在此采用分布式集总控制方式，将每个伺服电机作为独立的被 控对象，用 1 个主 CPU 对它们进行控制。 通信方式：由于每个舵机采用 PWM 的控制格式，详细参见“舵机详解” ，所以主 CUP 也采用 PWM 的通信格式。主 CPU 通过 17 根信号线分别连接 17 个舵机，向每个舵机 发送控制信息。信息采用角度格式，即 PWM 信号的宽窄表示舵机的角度，通过实时向舵 机发送位置数据进行速度空制。 机器人的舵机分布：舵机在机器人中的安装位置不同，所发挥的用处也不同。根据加 藤

8、一郎的结构划分，身体的 16 个舵分布在 2 个平面内。即 Z 平面和 P 平面内，那么我们 就如下划分。P 平面舵机：P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8 Z 平面舵机：Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6、Z7、Z8Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8CPU3M 机器人系统说明书第 12 页2电路板外形尺寸电路板外形尺寸小型双足机器人对电子系统的要求很高，其最大的特点是小巧玲珑。它包含一个 CPU、一个 FLASHROM、一个串口芯片、若干各小型插头，还要安装 24 个伺服电机的数 据插头。 我们采用单片机主控系统，用以尽量减小体积。名词解释：名词解释： CPU-中央处理器。目前采用美国“艾特美尔”公司生产的型号为 ATMEL89C52- 24PC 单片机。性能参数请查阅艾特美尔产品手册 。 串口通讯芯片串口通讯芯片-负责将 TTL 电平信号转变成 232 电平信号。电源开关电源开关-电路板电源输入端。连接电池或电源适配器，输入 DC 6V7.4V。RS232 接口接口-连接个人 PC。有 3 根线缆，分别为 GND、TX、RX。