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1、双足步行机器人毕业论文双足步行机器人毕业论文交叉足印竞步机器人行走步态实现I双足步行机器人毕业论文摘要机器人技术代表了机电一体化的最高成就，是二十世纪人类最伟大的成果之 一，其中双足步行机器人因其体积相对较小，对非结构性环境具有较好的适应性， 避障能力强，移动盲区很小等优良的品质，越来越受到人们的关注，因此对其控 制研究和步态规划具有相当的现实意义。本文的主要介绍了双足竞步机器人的国内外发展情况，以及 PWM 指令算法和 舵机的联动控制，通过认真的研究人类行走方式以及翻跟斗的动作，对机器人的 行走步态进行简单的规划，设计出简化结构模型，然后以此为基础进行了适当的 调整，设计出符合交叉足竞步机器
2、人比赛要求的全部动作程序，设计完成后将程 序下载到实验样机中，验证程序设计的可行性和合理性，通过反复的修改和验证 使得机器人能顺利的完成比赛任务。关键词 ：双足步行机器人步态规划PWM 控制II双足步行机器人毕业论文ABSTRACTRobotic technology represents the electromechanical integration the greatest achievement of the 20th century, is one of the great achievement of human beings, the biped robot robot eve
3、n though only the history of nearly 40 years, but because of its unique adaptability and human nature, became the robot to an important developing direction of field.Topics which aims to design a bipedal humanoid robot platform, based on the bipedal robot, walking gait for better finish tasks mattin
4、g.Because of multi-joint robot has feet, drive and multisensor characteristics, and generally have redundant freedom, these features to its control problem has brought great difficulty, but also for various control and optimization method provides an ideal experimental platform, make its attracted m
5、any scholars eyes, become a blockbuster research direction, and so the biped robot gait planning and control study not only has high academic value, but also has quite practical significance.Based on the study of human walking style process and simplify the process after walking with a simplified mo
6、del, to realize the steering gear PWM robot is effectively controlled.The paper mainly discussed the dynamic walking planning, design and simulation, detailed research using PWM control technology to achieve the linkage of the steering gear control more than.Keywords： Biped robotGait planningPWM con
7、trolIII双足步行机器人毕业论文目录摘要 .I.I.ABSTRACTIII目录IV1绪论11.1 引言11.2 双足机器人的研究概况11.2.2 国内研究概况41.3 双足步行机器人的步行特点及研究意义51.4 本文研究内容及主要工作61.5 试验样机的介绍62 舵机联动单周期指令算法研究82.1 舵机 PWM信号介绍82 2 单舵机拖动及调速算法82.3 算法分析92.46 路 PWM信号发生算法解析103 交叉足机器人行走步态设计123.1 步态规划基本原则123.2 步态设计123.21 前三步步态设计133.22 翻跟头步态设计173.2.3 连续前进步态设计193.2.4 主程序
8、流程图：213.2.5 PWM_ 6 流程图224 实验验证及结果分析234.1 实验调试过程23IV双足步行机器人毕业论文4.2 实验演示245 实验结论与总结28参考文献29致谢30附录31V双足步行机器人毕业论文1绪论1.1引言近代机器人学是最近几十年新发展起来的一门综合性的学科，它集中了机械 工程技术、计算机工程技术、控制工程技术、人工智能、电子工程技术以及仿生 学十等多种学科的最新研究成果，机器人中的双足步行机器人虽然只有近四十年 的历史，但是由于它独特的适应性和拟人性，成为了机器人领域的一个重要发展 方向。双足步行机器人与轮式、爬行式和履带式等移动机器人相比，有着更好的 环境适应性
9、，这种优越性在非结构环境里的表现尤为突出。从某种意义上讲，它 代表了机电一体化的最高成就，是二十世纪人类最伟大的成果之一，也是一个国 家制造业水平和综合实力的象征。1.2双足机器人的研究概况随着国内外学者纷纷投入到该领域的研究，机器人逐渐进入到工业生产和人 类的生活 1 。根据机器人的发展进程，通常可分为以下三代：第一代机器人，主要指只能以“示教-再现”方式工作的机器人，其只能依靠 人们给定的程序，重复进行各种操作。第二代机器人是具有一定传感器反馈功能的机器人，其能获取作业环境、操 作对象的简单信息，通过计算机处理、分析，对动作进行反馈控制，表现出低级 的智能。第三代机器人是指具有环境感知能力
10、，并能做出自主决策的自治机器人。它 具有多种感知功能，可进行复杂的逻辑思维，判断决策，在作业环境中可独立行 动。1.2.1国外研究概况拟人机器人的研究是一个很诱人、难度很大的研究课题。关于这方面的研究 日本走在了世界的前列。早稻田大学理工学部1973 年建立了“人格化机器人”研究室，曾开发出不少拟人机器人系统2 。例如会演奏钢琴的机器人、双足步行机器 人以及电动假肢等。该研究室的带头人高西淳夫教授说：“人格化机器人的一个很 大特征就是它具有与人类相近的结构，机器人与人类的共存是我们研究开发的课 题之一”。1双足步行机器人毕业论文当今世界，有“机器人王国”之称的日本在双足步行机器人研究领域处于绝
11、 对领先地位，具有代表性的研究机构有加藤实验室、日本早稻田大学、日本东京 大学、日本东京理工学院、日本机械学院、松下电工、本田公司和索尼公司等3 。日本早稻田大学的加藤一郎教授于1968 年率先展开了双足步行机器人的研制 工作，并先后研制出WAP 系列样机 4 。其中 WAP-1 步行机器人具有六个自由度， 每条腿有骻、膝、踝三个关节；关节处使用人造橡胶肌肉，通过充气、排气引起 肌肉收缩，肌肉的收缩牵引关节转动从而实现步行。1971 年，研制出 WAP-3 型双 足机器人，仍采用人工肌肉，具有11 个自由度，能在平地、斜坡和阶梯上行走。 同年又研制出 WL-5 双足步行机器人， 该机器人采用液
12、压驱动， 具有 11 个自由度， 下肢作三维运动，上躯体左右摆动以实现双足机器人重心的左右移动。1973 年， 在 WAP-5 的基础上配置机械手及人工视觉、听觉等装置组成自主式机器人 WAROT-1。 1980 年，推出 WL-9DR(Dynam 、Refined)双足机器人 5 ，该机器人采 用预先设计步行方式的程序控制方法，通过对步行运动的分析及重复实验设计步 态轨迹，用设计出的步态控制机器人的步行运动，该机器人采用了以单脚支撑期 为静态， 双脚切换期为动态的准动态步行方案，实现了步幅 45cm，每步 9s 的准动 态步行。 1984 年，研制出采用跺关节力矩控制的WL-10DR 双足机
13、器人 36 ，增加 了跺关节力矩控制，将一个步行周期分为单脚支撑期和转换期。1986 年，又成功 研制了 WL-12(R) 双足机器人，该机器人通过躯体运动来补偿下肢的任意运动，实 现了步行周期1.3 秒，步幅 30 厘米的平地动态步行。代表双足步行机器人和拟人机器人研究最高水平的是本田公司和索尼公司。本田公司从1986 年至今已经推出 了 Pl，P2，P3 系列机器人，在 P2 和 P3 中，使用了大量的传感器：陀螺仪(测定上 体偏转的角度和角速度 )、重力传感器、六维力 /力矩传感器和视觉传感器等，利用 这些传感器感受机器人的当前状态和外界环境的变化，并基于这些传感器对下肢 各关节的运动作出调整，实现动态步行。72000 年 11 月日本本田公司又推出了新型双足步行机器人ASIMO （图 1-1）， ASIMO 拥有 34 个自由度，是目前最先进的双足机器人。ASIMO 身高 1.2 米， 体重 52 公斤。它的行走速度是0-6km/h，行走平稳，增加了语音识别功能，具有 听说看的能力，可实时识别人的姿态与运动，并进行交互。由于采用了新开发的 双足步行技术，具有预测运动控制功能，可以更加自由地步行
