创意之星之四足机器人
大学
专业实践课题：四足追光机器人
姓名：
学院：机械工程学院
专业：机械设计制造及其自动化
班级：
学号：
指导教师:
四足追光机器人
一、实验目的
用“创意之星”机器人套件组装可以进行追光行走的四足机器人；
二、实验套件（创意之星）
1.机械结构：基本结构件、舵机动力关节、可转向轮子、机械爪等；
2.控制系统：控制卡、舵机、直流电机、各类传感器、电源等；
3.控制软件：NorthSTAR 图形化开发环境
三、实验步骤
1、确定其基本功能
基本功能：
a．在平地上通过步态设计，可以正常迈步行走。同时头部传感器检测前方光源，便于及时调整运行动作，追光行走。
b．当左侧红外线传感器检测到光源强于右侧红外线传感器检测到的光源时，机器人运行步态会改变，控制机器人左转。右侧的光源强于左侧的光源时用同样的原理控制机器人右转。
c．当两侧均检测到光源亮度相等时，调整步态，追光机器人会向前走。直至检测不到光源停止，再控制向后退。
2、机构设计
整个巡视机器人由大致三个模块组成：
a.由8个舵机组成四足机器人的4条腿模块；
b.由2个舵机组成四足机器人尾部部分；
c.由2个红外接近传感器和1个舵机组成的感应模块。
3、机构的装配
整个四足避障机器人由1个控制板，1个舵机和两个红外接近传感器组成可转动头部，8个舵机组成主要的4条机械腿，由两个舵机构成尾部部分。整个四足机器人共由11个舵机、两个红外接近传感器及“创意之星”机器人零部件组成。
安装可分为零件的安装，部件的组装以及最后的总装过程。根据预先设计好的机器人结构方案，组装四条腿的部件、头部、尾部以及机器人主体部分，最后组装到一块，形成完整的整体结构。
4、连接电线
由于我们此次使用的是创意之星的标准套件，舵机接线、传感器模拟与数字端口的连接都及其方便简单。
5、设置各个舵机的限制参数
一方面保护所使用器件的性能，防止过载或错误操作而将其损坏；另一方面也为我们进行各种复杂的调试做良好的准备，能够顺利的完成设计任务。
6、微调初始姿态
为了更好的进行预期动作，可以将机器人的舵机位置调整合适，由于之前已将舵机调整中位，所以这部调整较为简单，只需旋转舵机的舵盘的位置即可，即当机器人通电后，舵机自动调至中位，此时为机器人的初始姿态,之后的所有调试，都是基于这个初始姿态设计的。
7、绘制程序流程图
8、AVR Studio的程序书写与调试
在该编译环境下，图形化的编程界面极大的方便和提高的了我们编写一系列动作的程序，而且可以更直观的观测到所有输出与输入端口，很好的完成对机器人的控制。
下面是图形化的程序语言：
9、源程序如下：
#include "background.h"
int main(int argc, char * argv[]) {
int Diff = 0;
int Left = 0;
int Right = 0;
MFInit();
MFSetPortDirect(0x00000FFF); MFADEnable(0);
MFADEnable(1);
MFDigiInit(100);
DelayMS(100);
MFADInit(100);
MFSetServoMode(1,0);
MFSetServoMode(2,0);
MFSetServoMode(3,0);
MFSetServoMode(4,0);
MFSetServoMode(5,0);
MFSetServoMode(6,0);
MFSetServoMode(7,0);
MFSetServoMode(8,0);
MFSetServoMode(9,0);
MFSetServoMode(10,0);
//左侧
Left = MFGetAD(-1);
//右侧
Right = MFGetAD(-1);
Diff = Left - Right;
//左侧的值大于右侧
if (!Diff>50)
{
//左转
{
MFSetServoPos(1,512,512); MFSetServoPos(2,512,512); MFSetServoPos(3,512,512); MFSetServoPos(4,512,512); MFSetServoPos(5,512,512); MFSetServoPos(6,512,512); MFSetServoPos(7,512,512); MFSetServoPos(8,512,512); MFSetServoPos(9,405,512); MFSetServoPos(10,512,512); MFServoAction();
}
}
//左侧的值小于右侧
if (Diff<-50)
{
//右转
MFSetServoPos(1,512,512); MFSetServoPos(2,512,512); MFSetServoPos(3,512,512); MFSetServoPos(4,512,512); MFSetServoPos(5,512,512); MFSetServoPos(6,512,512); MFSetServoPos(7,512,512); MFSetServoPos(8,512,512); MFSetServoPos(9,654,512); MFSetServoPos(10,512,512); MFServoAction();
}
}
//左右两侧的值近似相等
if (!((Diff>=-50)&&(Diff<=50)))
{
{
MFSetServoPos(1,512,512); MFSetServoPos(2,512,512); MFSetServoPos(3,512,512); MFSetServoPos(4,512,512); MFSetServoPos(5,512,512); MFSetServoPos(6,512,512); MFSetServoPos(7,512,512); MFSetServoPos(8,512,512); MFSetServoPos(9,512,512); MFSetServoPos(10,512,512); MFServoAction();
}
DelayMS(500);
10.机器人整体结构如下图
四、总结
这次的课程实践对于我们的实际动手能力有很大的帮助，并让我们将课本上的知识与实际连接起来。
进行部件组装的时候，刚刚开始非常慢，因为有很多部位需要提前连接好，不能按照从头
到尾的顺序进行连接，那样会导致螺丝刀无法对螺丝进行拧紧，从而只能拆开重新进行组装，就是因为这些原因，导致前期组装是速度非常慢，而越到后面，对其结构和组装的先后顺序越来越了解，组装的速度也就越来越快。
在进行电脑编程时，由于不太理解各个界面的意义，并且不太熟练，导致刚开始的编程很多次都失败了，在多次进行反工后，终于把正确的程序输入成功。
总的来说，这次的课程实践学到了很多东西，有时候盲目的去做不如冷静下来思考一下解决问题的最佳方法。
机器人装配图：
机器人创新设计作品说明材料
机器人创新设计作品说明材料学校名称：景德镇高等专科学校 作品名称：探索者机器人创新设计 作品设计成员： 作品设计时间：二零一二年十月十九日
摘要 本文主要介绍了一个基于ARM7 LPC2138，32 位的高性能主控芯片控制的探索者机器人的创新设计，该设计包括C语言编程，声控、振动、触碰、光强、闪动、黑标、白标、近红外等多种传感控制，图形化编程及便携式编程三种编程模式，能满足任何软件水平的用户实现简单或复杂的自动化控制程序及其他功能实现。 在设计中，详细的展现了探索者机器人的各个功能模块、传感器的属性功能工作状况。最后，实现整个实验功能创新设计。
目录 摘要 (1) 第一章引言 (1) 1.1 探索者机器人创新设计概 述 (2) 1.2 探索者机器人创新设计特点 (2) 1.3 探索者机器人创新设计目的 (3) 1.4 探索者机器人创新设计意义和前景 (4) 第二章、主控板 (5) 第三章、红外接收头 (5) 第四章、语音模块 (5) 第五章、LED 模块 (6) 第六章、舵机 (6) 第七章、传感器 (7) 7.1 黑标/白标传感器 (8) 7.2 近红外传感器 (8) 7.3 姿态传感器 (9) 7.4 闪动传感器 (9) 7.5 声控传感器 (10) 7.6 触碰传感器 (10) 7.7 振动传感器 (11) 7.8 触须传感器 (11) 7.9 光强传感器 (11) 第八章、编程手柄说明 (12) 第九章、C 语言编程基础指南 (13) 9.1 安装编程环境 (13) 9.2 第一个ARM 软件 (18) 9.3 烧写程序 (21) 9.4 ARM 主控板端口列表 (22) 9.5 库函数 (24) lib_io.c………………………………….…………………….………… 24
四足机器人设计方案书
浙江大学“海特杯”第十届大学生机械设计竞赛“四足机器人”设计方案书
“四足机器人”设计理论方案 自从人类发明机器人以来，各种各样的机器人日渐走入我们的生活。仿照生物的各种功能而发明的各种机器人越来越多。作为移动机器平台，步行机器人与轮式机器人相比较最大的优点就是步行机器人对行走路面的要求很低，它可以跨越障碍物，走过沙地、沼泽等特殊路面，用于工程探险勘测或军事侦察等人类无法完成的或危险的工作；也可开发成娱乐机器人玩具或家用服务机器人。四足机器人在整个步行机器中占有很大大比重，因此对仿生四足步行机器人的研究具有很重要的意义。 所以，我们在选择设计题目时，我们选择了“四足机器人”，作为我们这次比赛的参赛作品。 一.装置的原理方案构思和拟定： 随着社会的发展，现代的机器人趋于自动化、高效化、和人性化发展，具有高性能的机器人已经被人们运用在多种领域里。特别是它可以替代人类完成在一些危险领域里完成工作。 科技来源于生活，生活可以为科技注入强大的生命力，基于此，我们在构思机器人的时候想到了动物，在仔细观察了猫.狗等之后我们找到了制作我们机器人的灵感，为什么我们不可以学习小动物的走路呢，于是我们有了我们机器人行走原理的灵感。 为了使我们所设计的机器人在运动过程中体现出特种机器人的性能及其运动机构的全面性，我们在构思机器人的同时也为它设计了一些任务： 1. 自动寻找地上的目标物。 2. 用机械手拾起地上的目标物。 3．把目标物放入回收箱中。 4. 能爬斜坡。 图一 如图一中虚线所示的机器人的行走路线，机器人爬过斜坡后就开始搜寻目
标物体，当它发现目标出现在它的感应范围时，它将自动走向目标，同时由于相关的感应器帮助，它将自动走进障碍物中取出物体。 二.原理方案的实现和传动方案的设计： 机器人初步整体构思如上的图二和图三，四只腿分别各有一个电机控制它的转动，用一个电机驱动两条腿的抬伸。根据每只腿的迈步先后实现机器人的前进，后退，左转和右转，在机器人腿迈出的同时，它也会相应地进行抬伸，具体实现情况会在下文详细说明。 图二 图三 机器人初步整体构思如上的图二和图三，四只腿分别各有一个电机控制它的转动，用一个电机驱动两条腿的抬伸。根据每只腿的迈步先后实现机器人的前进，后退，左转和右转，在机器人腿迈出的同时，它也会相应地进行抬伸，具体实现情况会在下文详细说明。 任务的实现主要是利用单片机来控制机器人的四条腿以及几个传感器的共同工作，并通过它们的协调工作来完成的。如图一中所示，让机器人爬过了斜坡之后，就先进行扫描，如果发现有目标出现在它的视野之内，它就会寻着目标前进。如果没有发现目标，机器人会原地转弯并搜寻在它视野之外的目标。由于目
创意之星模块化机器人实验程序
第一次实验：MultiFLEX控制卡编程实验 蜂鸣器实验 #include
{ write_gpio(~((uint16)io_out)); delay(5);//延时5×20MS=0.1s io_out<<=1; write_gpio(~((uint16)io_out)); delay(5); } } else write_gpio(0xFF00); } } 第二次实验：多自由度串联式机械手 #include "Public.h" #include "Usertask.h" void u ser_task(void) { uint8 array_rc[23]={0};//舵机控制数组长度为24，可控制12路舵机，舵机运动函数要求array_rc[偶数]为舵机目标角度值，array_rc[奇数]为舵机运动速度值 array_rc[0]=90; //舵机1，中位为0度（对应数值90），目标角度+20度。取值范围0-180，超过此范围程序会丢弃此数据 array_rc[1]=170;//舵机1，速度为170。取值范围0-255，超过范围程序会丢弃此数据 array_rc[2]=90;//舵机2目标角度设置 array_rc[3]=170;//舵机2转动速度设置 array_rc[4]=90+90;//舵机3 array_rc[5]=170; rc_moto_control(array_rc);//将舵机运动信息交给舵机运动函数，实现舵机运动 delay(50);//延时50*20MS= 1S,给舵机提供反应时间，此反应时间应大于舵机实际运动所需时间 array_rc[0]=90-90; array_rc[1]=170; array_rc[2]=90-90; array_rc[3]=170; array_rc[4]=90+90; array_rc[5]=170; rc_moto_control(array_rc); delay(50); array_rc[0]=90; array_rc[1]=170; array_rc[2]=90;
智能四足机器人结构设计
智能四足机器人结构设计 摘要 对于我们的未来生活，每个人有不同的构想，但大多数人都相信，在将来的社会，机器人将作为家庭的一员进入我们的生活，与我们每天朝夕相处。可现在普遍存在人们心中的疑问是：将来机器人将以何种身份进入我们的生活，是玩伴还是佣人，智能步行机器人的设计就是为了将来机器人能进入我们中国人的家庭生活，为我们的家庭生活带来欢乐。 本设计采用关节型结构，成功地设计了智能步行机器人的本体结构。本机器人具有前后行、平地侧行等基本行走功能。另外机器人头部还装有CD摄影机，胸腔内部可装备内置电源和智能设备。本设计参考了狗的结构组成，使得机器人结构尽量与狗的本体结构相似，尤其在长度配比方面。本设计的结构比较复杂，关节数目众多，为了力求优化设计，设计者兼顾了关键部件的互换性和结构紧凑的原则。所有的关节都用了2036型的直流伺服电机作为驱动源，充分利用伺服电机的特性。伺服电机的驱动都采用了谐波减速器机构，该减速方案减速比大、效率高，是比较理想的减速方案。 关键词：智能四足机器人；结构设计；谐波传动
Intelligent Four-Foot Robot Frame Design Abstract For our future life，everyone had different ideas，but most people believe that，in future society，the robot as a family into our lives，and we can now daily overnight with the common people's hearts Question is: what will be the future status of robot into our lives，playmates or servants，the design of intelligent walking robot is to the future robot can enter our Chinese people's family lives，for our happy family life. The design of a joint structure，the successful design of intelligent walking robot，the body structure. The robot has before and after the trip，the ground adjacent to the basic operating functions. Another robot is also equipped with CD camera head，chest internal equipment can be built-in power supply，and intelligent. The reference design of the structure of the robot，making the structure as the robot dog，the dog's body similar to the structure，particularly in the area ratio of length. The design of the structure is more complicated，the large number of joints，in an effort to optimize the design，designers take into account the interchangeability of key components of the compact structure and principles. All joints are composed of a 2036-type of DC servo motor as a driver and make full use of servo motor characteristics. Servo motor drives are used harmonic reducer，the slowdown in the programme reduction ratio，high efficiency，The ideal slowdown is a good programme. Keywords：intelligent four-foot robot ; structural design; harmonic drive
基于单片机的四足机器人
—－可编辑修改，可打印—— 别找了你想要的都有！ 精品教育资料——全册教案，，试卷，教学课件，教学设计等一站式服务—— 全力满足教学需求，真实规划教学环节
最新全面教学资源，打造完美教学模式 深圳大学期末考试试卷 开/闭卷开卷A/B卷N/A 课程编号1303270001 1303270002 课程名称EDA技术与实践（2）学分2.0 命题人(签字) 审题人(签字) 2015 年10 月20 日 设计考试题目：完成一个集成电路或集成系统设计项目 基本要求：2-3位同学一组，完成一个完整的集成电路设计项目或是一个集成系统设计项目。 规格说明： 1.题目自定。 1)集成电路设计项目 i.若为IC设计项目需要完成IC设计的版图。 ii.若采用FPGA实现数字集成电路设计，需要进行下板测试。 2)集成系统设计项目，需使用FPGA开发板或嵌入式开发板，完成一个完整的集成 系统作品。 3)作品需要课堂现场演示，最后提交报告，每个小组单独一份报告，但需阐述各个 成员的工作。 2.评分标准：
2015年第二学期，建议作品内容： 完成一个行走机器人，基本要求 o2-8只脚 o能行走 o可以用单片机，嵌入式，FPGA方案 一、设计目的： 通过设计一个能够走动的机器人来增加对动手能力，和对硬件电路设计的能力，增强软件流程设计的能力和对设计流程实现电路功能的能力，在各个方面提升自己对电子设计的能力。 二、设计仪器和工具： 本设计是设计一个能走动的机器人，使用到的仪器和工具分别有：sg90舵机12个、四脚机器人支架一副、单片机最小系统一个、电容电阻若干、波动开关一个、超声遥控模块一对、杜邦线若干、充电宝一个。 三、设计原理： 本次设计的机器人是通过51单片机控制器来控制整个电路的。其中，舵机的控制是通过产生一个周期为20毫秒的高电平带宽在0.5到2.5ms之间的pwm信号来控制。12路Pwm信号由单片机的定时器来产生。51单片机产生12路pwm信号的原理是：以20毫秒为周期，把这20毫秒分割
创意之星之四足机器人
大学 专业实践课题：四足追光机器人 姓名： 学院：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 学号： 指导教师:
四足追光机器人 一、实验目的 用“创意之星”机器人套件组装可以进行追光行走的四足机器人； 二、实验套件（创意之星） 1.机械结构：基本结构件、舵机动力关节、可转向轮子、机械爪等； 2.控制系统：控制卡、舵机、直流电机、各类传感器、电源等； 3.控制软件：NorthSTAR 图形化开发环境 三、实验步骤 1、确定其基本功能 基本功能： a．在平地上通过步态设计，可以正常迈步行走。同时头部传感器检测前方光源，便于及时调整运行动作，追光行走。 b．当左侧红外线传感器检测到光源强于右侧红外线传感器检测到的光源时，机器人运行步态会改变，控制机器人左转。右侧的光源强于左侧的光源时用同样的原理控制机器人右转。 c．当两侧均检测到光源亮度相等时，调整步态，追光机器人会向前走。直至检测不到光源停止，再控制向后退。
2、机构设计 整个巡视机器人由大致三个模块组成： a.由8个舵机组成四足机器人的4条腿模块； b.由2个舵机组成四足机器人尾部部分； c.由2个红外接近传感器和1个舵机组成的感应模块。 3、机构的装配 整个四足避障机器人由1个控制板，1个舵机和两个红外接近传感器组成可转动头部，8个舵机组成主要的4条机械腿，由两个舵机构成尾部部分。整个四足机器人共由11个舵机、两个红外接近传感器及“创意之星”机器人零部件组成。 安装可分为零件的安装，部件的组装以及最后的总装过程。根据预先设计好的机器人结构方案，组装四条腿的部件、头部、尾部以及机器人主体部分，最后组装到一块，形成完整的整体结构。 4、连接电线 由于我们此次使用的是创意之星的标准套件，舵机接线、传感器模拟与数字端口的连接都及其方便简单。 5、设置各个舵机的限制参数 一方面保护所使用器件的性能，防止过载或错误操作而将其损坏；另一方面
机器人创新实验3
机器人创新实验报告3 本实验的主要内容：“创意之星”机器人的搭建、编程控制和调试。 本实验的实验器材：“创意之星”机器人套件、舵机、MultiFLEX控制卡、计算机、各类数据线。 所使用到的软件：UP-commander控制软件 实验过程： 第一部分：熟悉机器人套件以及控制系统软、硬件的使用 本部分我们通过搭建一个简单的蛇形机器人来熟悉机器人套件以及控制系统软、硬件的使用。“创意之星”套件的拼搭的方式是比较多样的，既有积木式的，也有螺钉连接件，拼接简易但是可以有较多变化。蛇形机器人是由四个基本构型串联而成，利用四个舵机控制的四自由度简易机器人。搭建较为简单。 图1 机器蛇基本构型 MultiFLEX控制卡是专门为“创意之星”机器人套件设计的。编程的软件主要是UP-commander控制软件，图形化、数表化的编程界面方便我们编写机器人的运行指令。我们通过将在UP-commander中编写完的程序烧录进MultiFLEX控制卡，控制卡将运动的指令传达给机器蛇的四个舵机，通过控制其转速以及转向来控制整个机器蛇的运动。本实验过程中我们初步了解并熟悉了整个机器人自主设计的过程，也检验了各软硬件的运行情况。各部件功能运行良好。 图2 MultiFLEX控制卡
第二部分：自主搭建机器人 通过第一部分的实验，我们初步掌握了一些搭建"创意之星"机器人的基本能力之后，我们开始搭建自己的机器人。尽管是自主创新，我们还是借鉴了实验指导书上的简易四足机器人的搭建模式，并做好分工。一人负责控制部分的工作，而其他三人做硬件搭建。 搭建机器人的“身体”的时候再次让我感受了集成化一个系统的难度所在，尽管我们使用的是模块化的机器人套件，但是部分零件的精度不足等等原因，在部分部件的连接上，我们改变了指导书上使用的销接的结合方式，采用螺钉连接，增强整个机器人连接部位的强度。四足机器人需要利用足底与地面的摩擦力来完成前进的动作，为了使动作能够顺利实现，我们在机器人的足底加了具有较大摩擦力的“橡皮垫”。四自由的行走方式易于控制，而对称分布的身体构造保证了机器人在动作过程中能够保持平衡。最后，在缺乏小型扳子的情况下，我们将一个个螺帽艰难拧上，完成了简易四足机器人的搭建。 图3 简易四足机器人 第三部分：控制部分 做完的机器人是一个骨架，需要控制部件赋予行动的能力。编写以及烧录程序的过程并不难掌握，难度在于机器人初始状态的采集以及动作设计。我们首先将各电机分别接上控制卡，得到未输入时电机的初始位置状态，并将四足垂直于地面时候的电机偏角记录下来，以供后续调试过程使用。同时，我们还粗略记录了机器人四足偏转一定角度时的电机偏角，为接下来的动作设计做参考。 由于只有四个自由度，在保证了控制简单的同时也限定了行走的方式以及行走的效果。四足机器人的行进方式我们考虑了前后脚交替、左右脚交替以及马的行进方式（起步时如果是右前足先向前开步，那对角线的左足也会迈出，以此类
新型四足机器人步态仿真与实现
M ac hine B uilding A uto mation,Jun 2008,37(3):21～23,33 作者简介:马东兴(1982— ),男,江苏省丹阳市人,在读硕士研究生,主要从事虚拟样机和四足机器人技术研究。 新型四足机器人步态仿真与实现 马东兴,王延华,岳林 (南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016) 摘 要:研究一种背部带关节的新型四足机器人,通过三维建模软件Pr o /E 和机械系统动力学 仿真分析软件ADAMS 建立了四足机器人虚拟样机,规划了四足机器人的步态,并且利用AD 2AM S 仿真软件对该四足机器人进行了步态仿真,同时利用单个AT89C52单片机成功实现对四足机器人5个舵机的独立控制以及舵机的速度控制。仿真与实验结果表明四足机器人能够根据设计步态实现直线行走。 关键词:四足机器人;步态仿真;舵机;单片机中图分类号:TP24 文献标识码:A 文章编号:167125276(2008)0320021203 Ga it S i m ul a ti on and I m plem en t a ti on of a New Quadruped Robot MA Dong 2xing,WANG Yan 2hua,Y UE L in (Co ll ege o f M echan i ca l and E l ec tri ca l Eng i nee ri ng,N a n ji ng U n i ve rs ity o f Ae r o na u ti c s & A s tr o na u ti c s,N a n ji ng 210016,C h i na ) Abstract:A new qua drup e d r obo t w ith w a ist 2j o i nt is d iscu sse d i n this p ap e r .The virtua l p r o t o type o f quad rup ed r obo t is c re a te d by P r o /E a nd ADAM S a nd the ga it o f the r obo t is p l a nne d.The ga it s i m ul a ti o n of the qua drupe d r o bo t is do ne by ADAM S virtua lp r o t o ty 2p i ng so ft w a re.M e a nw hil e ,w e succe s sfull y con tr o l fi ve rudde r se rvo s by a s i ngl e AT89C52SCM a nd a lso rea li ze the ve l o c ity co ntr o l of the rudde r se rvo.The s i m ul a ti o n a nd e xp e ri m e nta l re sults show tha t the qua drup e d r o t w ith w a is t 2j o i n t ca n w a l k s tra i ght s te a dil y thr ough the de s i gned ga it . Key words:qua drup e d r obo t;ga it s i m ul a ti o n;rudde r se rvo;SCM 0 引言 与轮式机器人或履带式机器人相比,由于足式机器人的立足点是离散的点,可以在可能到达的地面上选择最优的支撑点,足式机器人对崎岖路面也具有很好的适应能力,因此足式机器人受到各国研究人员的普遍重视,目前已成功开发了多款足式机器人。例如日本东京工业大学 研发的TI T AN 2V III [1] 机器人,每个腿具有3个自由度,其 中大腿关节具有前后转动和上下转动2个自由度,膝关节具有1个上下转动自由度。采用新型的电机驱动和绳传动。上海交通大学马培荪等人研制的JT UWM 2III 四足机器人[2, 3] ,腿为开链式关节型结构,膝关节为一纵摇自由 度,髋关节为纵摇和横摇2个自由度。每一腿有3个自由度,共12个自由度。机体重心较高,与哺乳类动物相似,适应于动态行走。华中科技大学研发的“4+2”多足步行机器人[4, 5] ,其腿部件由髖关节、大腿关节、小腿关节和踝 关节四部分组成,大、小腿关节之间由线轮传动,每一腿有 3个自由度。但是先前研制的机器人的本体大多是一个 刚性整体,没有考虑机器人的背部关节。 因此,在分析卡内基梅隆大学(Carnegie Mell on Uni 2 versity )研制的RGR 仿壁虎机器人[628] ,以及韩国庆北大学(Kyungpook Nati onal University )设计的E L I RO 2II 四足步行机器人的基础上[9, 10] ,研究了一种新型四足机器人。 该机器人与传统的足式机器人相比,其机器人本体不再是 一个单一的刚性整体,而是在本体上用一个主动关节将机 器人的本体分为前后两个部分,通过背部主动关节的运动来实现四足机器人的直线行走。通过机械系统动力学仿真分析软件(aut omatic dynam ic analysis of mechanical sys 2te m s,ADAMS )对该四足机器人虚拟样机进行步态仿真,同时利用单个AT89C52单片机成功实现对四足机器人5个舵机的独立控制以及舵机的速度变化,四足机器人的直线行走平均速度达到12.14mm /s 。 1 四足机器人虚拟样机 1.1 四足机器人结构 传统的四足机器人每个腿有2个或3个自由度,本文研究的四足机器人结构简单,每个腿只有1个自由度,但是在机器人背部增加了1个自由度。四足机器人的结构如图1所示。该四足机器人有5个主动关节(图中关节1至关节5)和1个被动关节(6点),各关节的运动方向如图1所示。主动关节由舵机驱动。z 轴正方向为四足机器人前进方向。关节1至关节4四个主动关节可以使各腿在xoy 平面上下摆动。关节5可以使前后本体在xoz 平面转动。 1.2 四足机器人接触力 当足与地面之间发生接触时,这两个物体就在接触的 ? 12?
家用机器人设计开题报告
百度文库 大连大学 本科毕业论文（设计）开题报告 李洋流 论 文 题 目: 学 院: 专 业、 班 级: 学 生 姓 名: 基于博创创新平台的家用清洁机器人设计 机械工程学院 机械设计制造及自动化机英 092班 卫斌乐
2013年3月20日填 、选题依据 1 .论文（设计）题目： 基于博创创新平台的家用清洁机器人设计 2.研究领域: 单片机及传感器系统设计 3.论文（设计）工作的理论意义和应用价值 当代科学技术发展的特点之一就是机械技术，电子技术和信息技术的结合，机器人就是这种结合的产物之一。现代机器人都是由机械发展而来。与传统的机器的区别在于，机器人有计算机控制系统，因而有一定的智能，人类可以编制动作程序，使它们完成各种不同的动作。随着计算机技术和智能技术的发展，极大地促进了机器人研究水平的提高。现在机器人已成为一个庞大的家族，科学家们为了满足不同用途和不同环境下作业的需要，把机器人设计成不同的 结构和外形，以便让他们在特殊条件下出色地完成任务。机器人成了人类最忠实可靠的朋友，在生产建设和科研工作中发挥着越来越大的作用。 家庭清洁机器人不但能够代替人乏味的体力劳动，还有其他人们所不具备的优点，可以 24小时甚至更长时间连续重复运转，还可以承受各种恶劣环境。因此，家庭清洁机器人是人 体局部功能的延长和发展。21世纪是敏捷制造的时代，家庭清洁机器必将在敏捷制造系统中 应用广泛。 4?目前研究的概况和发展趋势 随着现代化生产技术的提高，机器人设计生产能力进一步得到加强，尤其当机器人的生产与柔性化制造系统和柔性制造单元相结合，从而改变目前机械制造的人工操作状态，提高了生产效率。就目前来看，总的来说现代机器人有以下几个发展趋势: 1）提高运动速度和运动精度，减少重量和占用空间，加速机器人功能部件的标准化和模块化，将机器人的各个机械模块、控制模块、检测模块组成结构不同的机器人； 2）开发各种新型结构用于不同类型的场合，如开发微动机构用以保证精度；开发多关节多 自由度的手臂和手指；开发各类行走机器人，以适应不同的场合； 3）研制各类传感器及检测元器件，如，触觉、视觉、听觉、味觉、和测距传感器等，用传感器获得工作 对象周围的外界环境信息、位置信息、状态信息以完成模式识别、状态检测。并采用专家系统进行问题求解、 动作规划，同时，越来越多的系统采用微机进行控制。 、论文(设计)研究的内容
“创意之星”模块化机器人实验指导书(实验版)
电子科技大学 “创意之星”模块化机 器人实验 机械电子工程学院 2010 年3 月
目录 实验一MULTIFLEX控制卡编程实验 (1) 实验二多自由度串联式机械手 (10) 实验三简易四足机器人 (15) 实验四轮式机器人运动控制实验 (19) 实验五机器人传感系统实验 (24) 实验六自主避障机器人实验 (27) 实验七追光的机器爬虫 (37) 实验八开放性实验：设计自己的机器人 (48)
实验一MultiFLEX 控制卡编程实验 实验目的 （1）了解MultiFLEX控制卡的基本结构； （2）了解WinAVR+AVRStudio编译环境的使用； （3）了解C 语言环境下编写控制程序，并编译、下载到MultiFLEX 控制器中执行的流程 （4）熟悉关于AVR 单片机的io 口有关的寄存器的概念、作用 （5）理解函数gpio_mode_set()，write_gpio()，read_gpio()的定义，掌握其用法 （6）熟悉并掌握利用2 中的3 个函数控制MultiFLEX 控制卡的16 路IO 口实验环境： UP-MRcommander 控制软件 实验器材： 计算机1台 MultiFLEX 控制卡1块 控制卡电源线1根 串口下载线1根 232电缆1根 USB转232电缆1根 舵机4个 舵机延长线4根 实验步骤 1 WinAVR 以及AVRStudio 软件的安装 首先大家打开实验指导书配套光盘，在“MultiFLEX 控制卡\AVR MCU 开发资料”目录下，打开“WinAVR”文件夹，双击 “WinAVR-20060421-install.exe”完成WinAVR 的安装；然后打开“AVR Studio”文件夹，根据文件夹里面的安装说明进行AVRstudio 的安装，并将其升级到最新版本。 注意：请先安装WinAVR 再安装AVRStudio，这样WinAVR 才能自动嵌入到AVRStudio 中。 2 用3AVRStudio 建立一个工程 首先打开我们刚刚安装好的AVRStudio，会出现如下窗口：
四足机器人方案设计书
大学“海特杯”第十届大学生机械设计竞赛“四足机器人”设计方案书
“四足机器人”设计理论方案 自从人类发明机器人以来，各种各样的机器人日渐走入我们的生活。仿照生物的各种功能而发明的各种机器人越来越多。作为移动机器平台，步行机器人与轮式机器人相比较最大的优点就是步行机器人对行走路面的要求很低，它可以跨越障碍物，走过沙地、沼泽等特殊路面，用于工程探险勘测或军事侦察等人类无法完成的或危险的工作；也可开发成娱乐机器人玩具或家用服务机器人。四足机器人在整个步行机器中占有很大大比重，因此对仿生四足步行机器人的研究具有很重要的意义。 所以，我们在选择设计题目时，我们选择了“四足机器人”，作为我们这次比赛的参赛作品。 一.装置的原理方案构思和拟定： 随着社会的发展，现代的机器人趋于自动化、高效化、和人性化发展，具有高性能的机器人已经被人们运用在多种领域里。特别是它可以替代人类完成在一些危险领域里完成工作。 科技来源于生活，生活可以为科技注入强大的生命力，基于此，我们在构思机器人的时候想到了动物，在仔细观察了猫.狗等之后我们找到了制作我们机器人的灵感，为什么我们不可以学习小动物的走路呢，于是我们有了我们机器人行走原理的灵感。 为了使我们所设计的机器人在运动过程中体现出特种机器人的性能及其运动机构的全面性，我们在构思机器人的同时也为它设计了一些任务： 1. 自动寻找地上的目标物。 2. 用机械手拾起地上的目标物。 3．把目标物放入回收箱中。 4. 能爬斜坡。 图一 如图一中虚线所示的机器人的行走路线，机器人爬过斜坡后就开始搜寻目
标物体，当它发现目标出现在它的感应围时，它将自动走向目标，同时由于相关的感应器帮助，它将自动走进障碍物中取出物体。 二.原理方案的实现和传动方案的设计： 机器人初步整体构思如上的图二和图三，四只腿分别各有一个电机控制它的转动，用一个电机驱动两条腿的抬伸。根据每只腿的迈步先后实现机器人的前进，后退，左转和右转，在机器人腿迈出的同时，它也会相应地进行抬伸，具体实现情况会在下文详细说明。 图二 图三 机器人初步整体构思如上的图二和图三，四只腿分别各有一个电机控制它的转动，用一个电机驱动两条腿的抬伸。根据每只腿的迈步先后实现机器人的前进，后退，左转和右转，在机器人腿迈出的同时，它也会相应地进行抬伸，具体实现情况会在下文详细说明。 任务的实现主要是利用单片机来控制机器人的四条腿以及几个传感器的共同工作，并通过它们的协调工作来完成的。如图一中所示，让机器人爬过了斜坡之后，就先进行扫描，如果发现有目标出现在它的视野之，它就会寻着目标前进。如果没有发现目标，机器人会原地转弯并搜寻在它视野之外的目标。由于目标物
四足机器人设计报告
四足机器人设计报告 摘要：本文介绍了四足机器人（walking dog ）的设计过程，其中包括控制系统软硬件的设计、传感器的应用以及机器人步态的规划。 一、本体设计： walking dog 的单腿设置髋关节和踝关节两自由度，能在一个平面内自由运动（见图1.1）。采用舵机作为机器人的关节驱动器，其单腿结构图见（图1.2）。为了便于步态规划，设计上下肢L1、L2长均为65mm 。四肢间用铝合金框架连接，完成后照片见（图1.3）。walking dog 的每只脚底均有一个光电传感器，能有效检测脚底环境的变化。walking dog 的头部为一个舵机，携带光电反射式传感器，能探测前方180度75cm 内的障碍物。 图1.1 四足机器人模型 图1.2 单腿结构 图1.3：完成后照片 二、控制系统设计 为了使机器人能灵活地搭载各种传感器以及实现不同的步态，将底层驱动单元与上层步态算法平台分开。因为walking dog 的各关节均为舵机，特设计了16路舵机驱动器作为底层驱动单元，用来驱动机器人全身各关节。并设计了上层算法平台，将各关节参数通过UART 实时地发送到底层驱动单元。图2.1为系统框图。
图2.1：系统框图 1、底层驱动单元设计 图2.2给出了舵机的工作原理框图，电动机驱动减速齿轮组,并带动一个线性的电位器作位置检测,控制电路将反馈电压与输入的控制脉冲信号作比较,产生偏差并驱动直流电动机正向或反向转动,使齿轮组的输出位置与期望值相符。 图2.2：舵机工作原理框图 针对舵机这一特性，设计底层驱动器的系统结构图见图2.3。Mage8的16位定时器分时产生16次定时中断，中断子程序产生移位脉冲，通过4N25光偶隔离输入到移位寄存器，实现各路PWM信号高电平部分的分时产生。图2.4为定时产生脉冲的中断处理流程，图2.5例举了产生4路PWM信号的波形图。实际电路原理图见附录1。 图2.3：16路舵机驱动器结构图
创客中心建设方案
创客中心建设方案 1.创客教学背景 “创客”源于英文单词Maker，在中文里“创”的含义是：创造、首创、开创、创立，它体现了一种通过行动和实践去发现问题、解决问题的做事原则。“创客”就是坚守创新，持续实践，乐于分享的一群人。 2015年1月28日，********、国务院总理**主持召开国务院常务会议，确定了支持发展“众创空间”的多项政策措施，明确要求“打造良好创业创新生态环境。培育创客文化，让创业创新蔚然成风”。 2015年3月2日，科技部“发展众创空间推进大众创新创业电视电话会议”中进一步强调，推进大众创新创业是新时期科技工作的重要任务，要按照党**、国务院决策部署，努力营造良好的创新创业生态环境，帮助大众创新创业者应用新技术、开发新产品、创造新需求、培育新市场、打造新经济。 要培育创客文化、广泛推广创客教学并不是中国特色的新事物。在过去几年内，美国高校中的学术性创客空间和制造类实验室迅速多了起来。而一些K12（美国基础教育的通称）学校也纷纷尝试在图书馆设立创客空间，或者改装教室以适应基于项目和实践的学**。 其实，对学校而言，开展“创客”教学更像是传统实践教育在数字时代的“升级版”，其精髓是将学生训练成为能独当一面的工程师，提高学生应对复杂应用需求的综合应对能力，加深学生的专业技能。这种人才培养模式陆续在德国、美国的工程院校、技术院校和科技院校中推进，取得了很好的效果。它把教学与实践、教室与工作室、知识获取和能力锻炼、教育文化和企业文化多方面融合，开创一种新型的人才培养模式。可以想象，如果每个科技类专业学生都具有创客精神，将会产生多大的价值空间。
2. 建设创客中心的构想 学生是创客的主体，在学生中间，有少数的创客，一部分很向往，绝大多数表示支持。让创客们继续坚持，让大多数人参与进来，如果没有大力组织推动，就不太可能。简单讲，对学生而言不缺乏积极性和钻研兴趣，缺乏的是氛围和场地。因此，创客中心应该满足学生群体的基本需求。 对于教师日常教学而言，创客可以激发学生的学**主动性，带着项目任务和实践中的目标去学**，能让教学过程体现出更大的趣味性、深度和价值。通过创客中心的建设，产生一种新型的教学方式或文化并延续下来，也是教学改革创新的需求。 对学校而言，创客没有专业的隔阂，创客文化的传播是一个学校整体性的活动。如果将创客教育作为一种人才培养的模式，创客精神就会逐渐发展为学校的一种学**氛围，产生这种氛围就应该是创客中心建设的意义。 从学生、教师、学校三个层次的需求出发，构建一个创客中心的平台，这个平台能给入门级的学生提供一个训练场所，通过项目推动，引导学生动手实践，实现想法，项目可由老师的研究课题延伸，或自由命题，重在领入门和培养兴趣，对于大部分学生，通过开课做普及性的培训，对于拔尖学生，有一个固定的活动场所和团队组织。 3. 建设的目标 第一，明确一个方向：广义的创客没有学科的限制，增加了建设的难度。根据高等理工科类院校的实际情况，机电一体化、机器人技术涵盖了机械、电子、计算机信息等学科技术，覆盖面广、综合性强，具有一定的技术深度，适合全面推广。 第二，确定两个目标：实际创客中心针对的是两个群体，一个是没有创客概念、但有兴趣愿意尝试的，对于这一群体，重点是“领进来”进行“培养基础”，培养之后，有一部分人能坚持，掌握了一定的技能，并已经融入创客文化的，成为另外一个群体，对这个群体的培养应该是着重引导创新。因此，创客中心建设的核心目标应该是“培养基础”和“引导创新”。简称“培养”、“创新”。
第十八届中国青少年机器人竞赛机器人创意比赛主题与规则
第十八届中国青少年机器人竞赛 机器人创意比赛主题与规则 1关于机器人创意比赛 机器人创意比赛是基于每年一度的中国青少年机器人竞赛的主题与规则，组织在校中小学生机器人爱好者，花费6 个月左右的时间，在课题导师或教练员的指导下，在学校、家庭、校外机器人工作室或科技实验室，以个人或小组的方式，进行机器人的创意、设计、编程与制作，最后提交机器人实体作品参加中国青少年机器人竞赛组委会举办的机器人创意比赛活动。 机器人创意比赛对于培养学生学习与综合运用机器人技术、电子信息技术、工程技术，激发创新思维潜能，提高综合设计和制作的能力，培养学生开展科学研究基本素质极为有益。 2主题 2.1主题简介 本届机器人创意比赛主题选定为“家庭服务机器人”，旨在促进青少年了解机器人技术在帮助人类家庭生活方面的作用，并使得同学们在探索机器人知识、技能的过程中树立终身学习的理念。 2.2示例 “家庭服务机器人”的选题相当宽泛，可谓多姿多彩，很适合作为中小学生机器人创意的主题。下面的三个机器人的创意仅仅是为了抛砖引玉，实际应用的机器人远不止这些。 送餐机器人 根据室内房间面积和楼层高度，来安装机器人视觉能识别的航标（此航标安装精度要求很高）。设定餐桌位置及转弯位置，由此形成机器人可识别的电子地图。根据此地图机器人形成自动记忆导航并沿着航标指引方向准确无误地到达餐桌完成送餐任务和返回原点！由于机器人的自动记忆导航功能、视觉校正功能，后台调度控制系统可调度多台机器人同时运行，任务优先，柔性化更好，路径最短，效率更高！语音报菜名及障碍物语音提示内容：可自行录制方言或特色语言，方便添加更改。
图1 送餐机器人 ●烹饪机器人 图2 烹饪机器人 在上海世博会的企业联合馆曾展出一种厨师机器人，它头戴厨师帽名叫“爱可”，这个厨师机器人高约2m，宽1.8m。拉开“爱可”肚子上的拉门，里面有特制的烹调设备，有锅，有自动喷油，喷水和搅拌设备，与之相连接的是一个智能化触摸屏，上面是系统控制界面，根据工作人员事先设定好的特级厨师菜谱，“爱可”一共可以独立烹调24 种中华美食。只要按照程序“下单”，头戴专业厨师帽的机器人便会像模像样地开始准备：将早以“定量”好的主料、配料和调料都放在一个专用盒子里；然后又将它们放入炒锅中，放上油、水，炒锅开始旋转，将食材充分搅拌，然后点火，炒锅不停翻转，就像人炒菜一样，大约三分钟后，一盘佳肴就做呈现在顾客面前。 烹饪机器人的市场前景还是非常的巨大的，随着人们生活水平的提高，再加上社会节奏的加快，为了给自己拥有更多的时间和空间，在中国，厨师机器人将会进入千家万户。 ●草坪修剪机器人
基于51单片机的四足机器人
深圳大学期末考试试卷 开/闭卷开卷A/B卷N/A 课程编号1303270001 1303270002 课程名称EDA技术与实践（2）学分2.0 命题人(签字) 审题人(签字) 2015 年10 月20 日 设计考试题目：完成一个集成电路或集成系统设计项目 基本要求：2-3位同学一组，完成一个完整的集成电路设计项目或是一个集成系统设计项目。 规格说明： 1.题目自定。 1)集成电路设计项目 i.若为IC设计项目需要完成IC设计的版图。 ii.若采用FPGA实现数字集成电路设计，需要进行下板测试。 2)集成系统设计项目，需使用FPGA开发板或嵌入式开发板，完成一个完整的集成 系统作品。 3)作品需要课堂现场演示，最后提交报告，每个小组单独一份报告，但需阐述各个 成员的工作。 2.评分标准：
2015年第二学期，建议作品内容： 完成一个行走机器人，基本要求 o2-8只脚 o能行走 o可以用单片机，嵌入式，FPGA方案 一、设计目的： 通过设计一个能够走动的机器人来增加对动手能力，和对硬件电路设计的能力，增强软件流程设计的能力和对设计流程实现电路功能的能力，在各个方面提升自己对电子设计的能力。 二、设计仪器和工具： 本设计是设计一个能走动的机器人，使用到的仪器和工具分别有：sg90舵机12个、四脚机器人支架一副、单片机最小系统一个、电容电阻若干、波动开关一个、超声遥控模块一对、杜邦线若干、充电宝一个。 三、设计原理： 本次设计的机器人是通过51单片机控制器来控制整个电路的。其中，舵机的控制是通过产生一个周期为20毫秒的高电平带宽在0.5到2.5ms之间的pwm信号来控制。12路Pwm信号由单片机的定时器来产生。51单片机产生12路pwm信号的原理是：以20毫秒为周期，把这20毫秒分割成8个2.5ms，因为，每个pwm信号的高电平时间最多为2.5ms，然后在前六个2.5ms中分别输出两个pwm信号的高电平，例如，在第一个2.5ms中输出第一个和第二个pwm信号的高电平时，首先开始时，把信号S1、S2都置1，然后比较两个高电平时间，先定时时间短的高电平时间，把高电平时间短的那个信号置0，再定时两个高电平时间差，到时把高电平时间长的按个信号置0，然后，定时（2.5-较长那个高电平时间），在第二个 2.5ms开始时，把S3、S4置1，接下来和上面S1、S2一样，以此类推， 在六个2.5ms 中输出12路pwm信号来控制舵机。原理图如图1. 通过超声模块来控制机器人前进、后退、向前的左转、向前的右转、向后的左转、向后的右转几个动作。