机器人 被动双足机器人

《机器人 被动双足机器人》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机器人 被动双足机器人（5页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、青岛科技大学机电工程学院学科竞赛项目立项申请表推荐学校：青岛科技大学项目名称： 被动仿人双足机器人所属一级学科名称： 机械工程项目负责人： 杜善河指导教师： 王宪伦联系电话：18766236598申报日期：2013-10-03机电工程学院学科竞赛项目立项申请表大赛名称中国机器人大赛竞赛项目名称被动仿人双足机器人竞赛项目负责人及联系方式（负责人为学生）杜善河18766236598竞 赛 时 间项目启动时间参赛学生排序姓 名性别班 级所学专业1杜善河男ALPS102机自2贺雪晨男113机自3王斌男114机自4丁高鹏男112机自5胡明运男113机自指 导 教 师第一指导教师姓名王宪伦单位青岛科技大学

2、机电工程学院年龄35专业技术职务副教授主要成果主持和参与国家自然科学基金2项，国家高技术研究发展技术（863计划）项目1项，省部基金3项，市级2项，横向项目多项。第一作者在国内外各种学术期刊上发表论文20余篇，其中EI、ISTP收录19篇，负责学校中澳机器人研发中心工作，进行工业机器人、半自主足球机器人、仿人机器人和水下机器人的开发研究，带队参加国内外机器人大赛，共获得国际机器人大赛一等奖2项，二等奖6项，三等奖2项，国家机器人大赛一等奖8项，二等奖12项，三等奖9项。第二指导教师姓名单位年龄专业技术职务主要成果一、申请理由（包括自身具备的知识条件、自己的特长、兴趣、已有的实践创新成果等）1、

3、 项目成员完成了机械设计、机械原理、机器人学、C语言编程、AVR单片机编程及其外设等相关课程的学习，具有一定的知识储备。2、 项目成员在机器人设计、自动化控制系统开发和信息处理系统开发方面具有浓厚的兴趣，并且有着广泛的积极性。3、 项目成员基础课程学习成绩优异，其中有2人获得一等奖学金，2人获得二等奖学金，所有成员尚有余力进行项目设计与开发，能够保证一定的课余时间，并且项目成员也参加过相关机械手的设计训练。4、 项目成员积极参加各种比赛及科技博览会，并且动手实践做一些课题。二、项目方案1、项目研究背景我国从上世纪80年代中期才开始仿人机器人的研究，哈工大从1985年开始仿人机器人的研究工作，先

4、后研制出仿人机器人HIT-、HIT-、HIT-。HIT-具有12个自由度，可实现静态步行；HIT-，髋关节和腿部结构采用平行四边形结构；HIT-，基于神经网络逼近系统逆动力学模型和RBF（Radial Basis）神经网络前馈控制的力矩补偿控制法，实现动态的步行行走。近年，研究人员还建立了THBIP-的有限性弹性力学模型，分析了支撑腿切换冲击和弹性变形对步行性能的影响，针对机器人的行走误差，提出了自调整模糊控制算法。旨在研究仿人机器人灵活多变动作的实现和在复杂人类生活环境中的应用。但是目前的仿人机器人有一个很大的缺陷，就是几乎每个关节都需要动力支持，以此来强行改变机器人的步态达到行走的目的，这

5、样安装众多的驱动器，不仅使机器人的成本大大提高，而且还浪费能源。国内对于被动仿人机器人的研究刚刚起步，被动仿人机器人成为当前研究的热点的最重要的是能量的有效性和自然步态的生成，但被动仿人机器人研究目前为止还不到十年，其结构简单、步态单一和环境适应性差的特点，使得被动仿人机器人无法实现复杂的动作，也被无法满足非结构人类生活环境应用的基本要求。在此情况下，项目成员旨在设计一个多自由度少驱动器的被动仿人双足机器人。本项目申请人员均在青岛科技大学中澳机器人研发中心参加了集中培训和长期的实践学习，项目申请人员掌握了机器人结构设计，机电系统开发，AVR单片机的编程控制机器外设使用，单片机与上位机通讯，对驱

6、动器的驱动等内容。但是在本项目开发中还尚有一些不具备的条件，该项目部分零件需要加工，需要驱动设备和相关电子元件和芯片，需要印刷PCB板，需要基本的设备调试工具。2、项目研究目标及主要内容本项目要完成四驱动器驱动六自由度的双足机器人完成近自然步态行走的目标。 完成双腿（3*2）六个自由度的结构设计与分析，六自由度是双足机器人的常用形式，但要考虑驱动的安装位置及被动驱动的关节的结构，设计出适合被动双足机器人的结构。 完成基于AVR的四驱动和带有三轴加速度模块接口的PCB电路板的设计，发厂、印刷、焊接电子元件和主芯片。 编写程序，根据三轴加速度模块的反馈和驱动器的状态，控制驱动器的动作，调试机器人的

7、行走，调整步态已达到比较好的效果。3、 项目创新特色概述 采用的四驱动器驱动六自由度的新模式，打破六自由度需要六驱动的传统模式。 由于减少驱动，明显的降低了机器人的成本节约能源，只需要通常双足机器人2/3的动力，而且使机器人更轻巧。 新行走机构走路时一起一伏的步态趋于自然，更人性化。4、 项目研究技术路线 结构部分：传统的机器人每一个关节都用一个驱动器，新的行走机构则不同，它的关节分为有驱动和无驱动两种；机器人的每条腿有三个自由度（臀1，膝1，踝1），其中臀和踝都有一个驱动，膝是被动的。 驱动器：由于数字伺服电动机的转动角度为120度或180度，正好模拟人类各类关节转动不会大于180度的特点，

8、而且能够反馈给控制芯片当前状态以便更好的编程控制。 控制芯片：由于双足机器人需要控制多个关节，检测多个传感信息，需要较强的处理能力，而且要根据这些反馈信息计算出下一次芯片需要给伺服电机发的命令，需要较强的运算能力。因此选用高可靠性，速度快，低功耗的ATmega系列的AVR单片机。 控制电路：利用Altium Designer Release10画出原理图，再把原理图拷贝到Proteus仿真软件中进行仿真，仿真通过后根据原理图在Altium Designer 中画出PCB电子板发到厂家制板，将电子元件焊接在板子上。 控制程序：利用AVR Studio进行对芯片的编程，参考传统双足机器人的程序对其

9、进行改进、调试，下载到机器人中运行，实现对机器人的控制。5、 研究进度安排2013-10：完成有关资料的查阅和基本开发资料的准备，主要是加强对双足机器人的结构和控制电路的了解，吸取前人的经验，筛选驱动器和传感器，并对其进行测试。2013-112013-12：根据驱动和传感器特性进行双足机器人的结构设计，然后利用Pro/e画出三维图，并将零件加工出来，组装机器人，测试灵活度，对称性等。2014-012014-03：根据主控芯片和双足机器人的结构，设计平稳可靠的控制电路。并选购相应电子元件焊接好主控板。2014-042014-06：编写控制程序，下载到主控板，对机器人进行调试。改善设备，直至调出预

10、期目标的步态。准备成果演示，完成相关的材料准备、论文撰写或者相关的专利申请工作。6、 项目组成员分工 贺雪晨：完成双足机器人的结构设计 胡明运：完成双足机器人的零件加工及组装，利用三维软件画出完整的三维装配效果图。 王斌：测试驱动器和传感器，设计主控电路，将电路板焊接成成品。 杜善河：完成机器人的主控程序，调试机器人。 丁高鹏：完成机器人的主控程序，调试机器人。三、 目标成果 完成六自由度的双足机器人，形成图纸一套和一份三维装配效果图。 形成一套主控板的原理图和PCB图。 形成一套双足机器人的控制程序。 完整的四驱动六自由度步态自然的双足机器人。 本科毕业论文一篇。学院意见 签字： （公章） 年 月 日