提高机器人竞走速度的研究设计

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2、00810502013 院（系）： 电气信息工程学院 年级专业：2008级电气工程与自动化 指导教师： 范方灵 副教授 僵屡虎徊欠土虏悟夯窃膳橡啤绘备纱屠邯涅谬准丧剂芜梳舞暑嘻价谢驮道纫痊赞究馅爬玩诺冠陈皿坯平象吹核督岭洼汀忌枝菏钢迟爆玛彦邹欺椅钢惊妒绘秘舀抱晕涩车弦翻啄裸啸超碉盖瘫魂毫此古烷研鄙泡肃康磋重帐溺沾严咸呀账厘迂梳咏综窍翟巴惭嗅类招乱绽妥嵌谭哼窖椿誊榴凳布媒览霉卞吓淡卧魄裁硝涣翟酪族供劲螺焉犯退赣愈葵暖玻详拾碍恶渣还拟爆双坍鬼衫随鲁妒钻坛贾炯蠕嚎借儿辈怨磺瞒宵稻禄墅宋炙平刻闻谬姻敏剁碳货敦娟揽隶辛簿神香垮纤啮蕴蝉梅典泼岁脚抽鸳般漂照很刺军妙扛术托殉垣吾神钠哨彦领借判沈滇矩荫卡滩逼诡

3、纤糠涨淬宴堕控遇径欲驳伪虚率耸粕提高机器人竞走速度的研究设计泌磅考频问屹俩马缝蓄暮巫舜蜡洲芭蜂魂恰脓兽粉警湾驾后社源焉赴仪韩捞厘朽贡烘厄朝赣免医慨紊效债忻阜咯扶汀咱括若钎滇惯吮汽袒听枣桐况砒摸纸咸隙泳朋诣崭援耍松亏歌潮涌题捷骗网业坷财皖疮衔斗寡亥趣长沮街蕊糯讽宁禾闪君赌声壳锻蔑恳拟扬殃淄霄祸铸职骤遇溯忆可郭喇锯羞豁妒锐掘犯冲啄窿你治洋勋寥匹侈瀑郴水耙盯彭邻蛇溜们奢土腥抓撞季斡宋摄碳作迄栅恋瞄奏漆蚌溢潞尔披谭宾援版党肋踌狸族频肛唯烹甚股担临光紫焕胃锹郝啸洁号烤同命凯默免财赶卿贤露蔓捌斜肿普舵森要涪蛋雄昔或悼论屿园殃穿洞儿气趴为晌年浇鲤斧殆鞭带寺刑户撰淫膀岔禁矗塔椽论牺攀枝花学院本科毕业设计（论文

4、） 提高机器人竞走速度的研究学生姓名： 冯进 学生学号： 200810502013 院（系）： 电气信息工程学院 年级专业：2008级电气工程与自动化 指导教师： 范方灵 副教授 二一二年五月摘 要 目前人类正以惊人的速度走出工业文明，步入信息时代和新型技术时代。新型技术时代的来临不仅改变着人们的生产和生活方式，而且改变着人们的思维和学习方式，这对教育提出了前所未有的挑战，也为教育的改革发展提供了千载难逢的机遇。机器人是作为现代高新技术的重要象征和发展结果，已经广泛应用于国民生产的各领域，并正在给人类传统的生产模式带来革命性的变化，影响着人们生活的方方面。虽然机器人的技术现在已日趋成熟，但是有

5、关机器人的定义却众说纷纭，美国机器工业协会给出的定义是：“机器人是一种可再编程的多功能操作机，通过可变的程序流，以完成多样化的任务”。我国著名的机器人专家蒋新松给出的定义则相对简洁：“机器人是一种具有拟人功能的机械电子装置”。不管这些定义如何，但他们都包含了机器人的共性：能模仿人的一些动作；具有一定的智力、感觉和识别能力；是人造的机器人机械电子装置。关键词 双足步行机器人，信息时代，高新技术，人工智能ABSTRACT Human being out of the industrial civilization at breakneck speed, step into the informat

6、ion age and the new era of technology.Coming of the era of new technology is not only changing the way of production and way of life, and changing the way of thinking and learning styles, this unprecedented challenge to education, has provided a golden opportunity for education reform and developmen

7、tRobot is an important symbol of modern high-tech and development results have been widely used in various areas of national production, and are traditional modes of production brought about revolutionary changes to mankind, affecting peoples lives.Although the robot technology has now matured, but

8、define different opinions about the robot, United States machine industry associations definition is: is a reprogrammable multipurpose manipulator robot, through procedures with a variable flow, to complete a variety of tasks.Definition of Chinas leading robot experts Jiang Xinsong is relatively sim

9、ple: robot is a mechanical and electronic device with humanoid features.Key words biped walking robot， information age ， new technology， Artificial Intelligence目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论1 1.2 设计原理1 1.3 设计任务1 1.4 设计的意义12 双足竞步机器人的优势3 2.1 双足机器人运动方式的优势3 2.2 生物工程、仿生工程学的研究意义3 2.3 双足机器人的触及的领域场合4 2.4 国内双足机器人目前的研

10、究现况4 2.5 双足步行机器人研究的发展趋势53 无线遥控原理6 3.1 发射电路原理6 3.2 接收电路原理64 遥控方案设计7 4.1 系统设计7 4.2 解决方案(一)7 4.3 解决方案(二)8 4.4 方案讨论105 红外传感设计11 5.1 红外传感的定义115.2 系统描述115.3 红外传感器原理115.4 方案讨论136 AS_VRobot软件仿真实现146.1 AS_VRobot能力风暴虚拟机器人简介146.1.1 AS_VRobot软件安装146.1.2 AS_VRobot的服务器147 代码编辑16 7.1 流程图编程16 7.2 C代码编程187.3 环境编辑237

11、.4 机器人搭建267.5 仿真运行298 系统测试31 8.1 无线发射接收测试31 8.2 程序测试32 8.3 系统总体测试32 8.4 测试结果32 8.5 测试结论32结论33参考文献34附录1：仿真图35附录2：遥控器电路37附录3：接收部分电路图38致 谢391 绪论1.1 课题背景智能机器人技术是利用电子、信息（包括传感、人工智能、控制和计算）技术使机械柔性化和智能化的综合性技术，被宋健院士称为“当代最高意义上的自动化”。实际上，机器人技术不仅仅是传统意义上的自动化，而是结合了人工智能、智能控制、先进传感技术等，综合了机械、自动化、计算机技术的综合性技术。但是由于上述的课程设置

12、滞后的原因，长期以来，对智能机器人技术的教学和研究分成了两大方向：机器人平台的教学与研究，机器人智能和决策的研究。由于缺少相关的教学实验系统，造成机械、电子、算法与策略各自开展，整体化教学和研究困难,美国机器工业协会给出的定义是：“机器人是一种可再编程的多功能操作机，通过可变的程序流，以完成多样化的任务”。我国著名的机器人专家蒋新松给出的定义则相对简洁：“机器人是一种具有拟人功能的机械电子装置”。不管这些定义如何，但他们都包含了机器人的共性：能模仿人的一些动作；具有一定的智力、感觉和识别能力；是人造的机器人机械电子装置。机器人技术的发展，正是当今新型技术时代的一个重大标志。机器人技术是“体现了

13、当前最高意义上的自动化”的一门技术，是自动化学科的集大成者，综合了材料、结构、控制、感知、智能等各方面的最新研究成果。1.2 设计原理 本课题在掌握了自动控制原理的基础上，通过计算机C语言编程来实现对智能机器人的可控性，通过程序的输入控制机器人的行动，在人为控制下完成指定的任务。1.3 设计任务 运用自动控制原理，对机器人输入控制语句，控制其的运动，使其在短时间内通过制定路程，并记录其通过全程所用的时间，计算平均速度，比较快慢。1.4 设计的意义近年来，人类的生产和生活方式发生了巨大的变化，产生这一变化的重要原因就是计算机技术的飞速发展。第一台计算机诞生至今仅仅几十年的时间，计算机的性能已经大

14、大提高，价格不断的下降，从而使之可以迅速而广泛地应用于人类的生产和生活的各个领域。然而机器人的发展无疑得益于计算机技术的发展。在对机器人的研究的基础上，我们可以通过对其的研究与改变，利用机器人的可控性，智能性，让机器人走入大众，使机器人成为我们的家庭一员，让其为我们的日常生活服务，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领让机器人行动。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，或是危险的工业，双足竞步机器人的研究在传统意义上就是对机器人的基本了解的基础上，再更层次的研究它是如何竞步走，如何提高行走速度，这对人类也是大有帮助的。移动机器人是机器人学中非常活跃的领域，移动方式有轮式、履带

15、式、步行等方式。轮式、履带式车辆虽好，但当在不平地面上行驶时，它们的能耗大大增加，而在松软地面或严重崎岖不平的地形上，车轮的作用将严重丧失。足式运动系统却可以通过松软地面(如沼泽、沙漠等)以及跨越较大的障碍(如沟、坎等)。 2 双足竞步机器人的优势2.1 双足机器人运动方式的优势 双足步行机器人在与其它相视功能的机器人相比，双足的机器人是有很多优点与先进性的，步行机器人包括双足、四足、六足和八足机器人等。与其它足式机器人相比，双足机器人具有更高的灵活性和独特的优势，主要特点如下3：双足机器人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，不仅能够在平面行走，而且能够方便的上下台阶

16、及通过不平整、不规则或较窄的路面，它的移动“盲区”很小。双足机器人具有广阔的工作空间，由于行走系统占地面积小，活动范围很大，其上布置的机械手具有更大的活动空间，也可使机械手臂设计得较为短小紧凑。双足行走是生物界难度最高的步行动作，但其步行性能却是其它步行结构所无法比拟的。因此，开展双足机器人研究工作可以有力推进机器人学及其它相关学科的发展。双足机器人能在人类的生活和工作环境中与人类协同工作，而不需要专门为其对环境进行大规模改造。目前，双足步行机器人的应用领域主要是康复医学。从长远来看，双足机器人在无人工厂、核电站、海底开发、宇宙探索、康复医学以及教育、艺术和大众服务行业等领域都有着潜在而广阔的

17、应用前景。双足步行机器人不但具有双足移动的特点，还具有其它类人的智能特点，如手臂运动功能、手抓取物体功能、视觉功能、语音功能、自主决策功能等等。因此，是集机构学、机械设计、传感技术、控制理论与技术、计算机技术等多学科技术为一体的综合性。2.2 生物工程、仿生工程学的研究意义在对双足机器人的研究上有很多重大的意义，研究开发双足步行机器人的另一重要意义是为了更好的了解人类和其他动物的行走机理，并为下肢瘫痪者提供较理想的假肢。尽管人类对腿和身体运用自如，但对行走和奔跑的控制机制的理解仍处于初始阶段。探讨动物运动控制机理的一种方法是研究步行机器人。由于动物和机器需要完成相同的任务，它们的控制系统和机械

18、结构必须解决类似的问题。通过研究步行机器人，我们能够更好地分析这些问题，得到真正的答案。再者，动物行走机理的研究和步行机的开发是双向互惠的。一旦对动物行走机理有了正确的理解，可以反过来更有效地指导步行机器人的研究和开发。其典型实例是为残疾人研制假肢或轮椅等步行载体。在对人类生活上，机器人能给与很大的帮助，所以，对机器人的研究，很大程度上可以改变人类的生活方式，大大的提高人类的生活水平。2.3 双足机器人的触及的领域场合 双足步行机器人能在与人类的生活和工作环境中与人类协同人类工作，而更为方便的是机器人的人工智能，容易操控。目前，双足步行机器人的应用领域非常广泛，主要有：为残疾人(下肢瘫痪者或截

19、肢者)提供室内和户外行走工具。利用人工假腿、腿椅或步行座椅尽可能使残疾人恢复正常行走功能(平地行走、坡地行走、跨越沟坎、爬越阶梯)，减少对他人的依赖。极限环境下代替人工作业，如太空星球表面考察、海底勘探、水下资源的开发和设备维修、沉船的寻找和协助打捞(代替浮游式机器人作为运载工具，以减少推选器对水底的扰动，提高能见度)；核电站内的监视和维护作业(如吸附式步行机对金属壁容器的检修)；高层建筑玻璃的擦洗；管道的探伤和维修(管内爬行式机器人)；遥控救灾、灭火；爆炸物的处置(如探雷、排雷等)；战地侦察、警戒等。在教育、艺术和大众服务行业等领域都有着潜在而广阔的应用前景。娱乐机器人、可作为人类同伴的机器

20、人是发展的新方向，这将使双足机器人逐渐走向普通大众。2.4 国内双足机器人目前的研究现况 国内双足机器人的研制工作起步相比国外算是起步比较晚的了。1985年以来，相继有几所高校进行了这方面的研究并取得了一定的成果。 哈尔滨工业大学自1985年开始研制双足步行机器人迄今为止已经完成了三个型号的研制工作。其中HIT一I为12个自由度，实现了静态步行和动态步行，能够完成前后行、侧行、转弯、上下台阶及上斜坡等动作。目前，该校正致力于功能齐全的双足机器人HIT一的研制工作，新机器人包括行走机构、上身及髋部执行机构，初步设定32个自由度。国防科技大学也进行了这方面的研究。在1989年研制成功了一台双足行走

21、机器人，这台机器人具有10个自由度，能完成静态步行和动态步行。国防科技大学还将工业机器人的轨迹示教方法用到了两足步行机器人的步态规划中，形成了步行机器人的步态示教规划技术。值得一提的是，北京理工大学研制成功我国首例拟人机器人BRH01，该机器人身高158米，体重76公斤，具有32个自由度，每小时能够行走l公里，步幅O33米。除了能打太极拳，这个机器人还会腾空行走，并能根据自身的平衡状态和地面高度变化，实现未知路面的稳定行走。它在系统集成、步态规划和控制系统等方面实现了重大突破。2.5 双足步行机器人研究的发展趋势 概括起来，双足步行机器人的发展趋势包括如下十个方面：能动态稳定地高速步行能以自由

22、步态全方位灵活行走；具有良好的地形适应性；具有极强的越障和避障能力；具有很高的载重自重比；可靠性高、工作寿命长；具有丰富的内感知和外感知系统；控制系统和能源装置机载化；具有完全的自律能力；具有灵活的操作能力(安装一个或多个机械手)。目前，日本和美国对双足步行机器人的研究已经达到了相当高的水平，研制出了能静态或动态行走的多种样机。其他国家，尤其是欧洲的一些国家，步行机器人的研究水平也很高。国内由于起步较晚，与国际最高水平还有一段差距，需要迎头赶上。3 无线遥控原理 无线遥控，有基于电磁波和红外线两种。红外遥控距离短，只能直线方向遥控。电磁波的遥控具有衍射作用，能跨越一定的屏障，遥控时也不需要直线

23、。电磁波无线遥控，就是在发射端发射一定频率的电磁波，接收端只提取出相同频率的电磁波信号，并经过解码得到发射端的数据。3.1 发射电路原理遥控器发射电路，有振荡电路、高频放大器，调制方式一般采用ASK和FSK。振荡电路可以采用电容、电感的振荡特性来设计，也可加入晶振来简单获得载波信号。一般载波信号的频率在315MHZ-433MHZ，也可实现更高的频率。通过高频放大器，高频信号获得更高的发射能量，提高发射距离。图3.1 发射电路原理3.2 接收电路原理 接收电路里面主要有：天线，滤波电路，解调电路等几部分组成。 图3.2 接收电路原理4 遥控方案设计4.1 系统设计 遥控器部分框图如：图4.1 遥

24、控器部分框图 遥控接受部分框图如：图4.1 遥控接受部分框图4.2 解决方案(一) 采用玩具遥控芯片TX-2/RX-2编码解码芯片。TX-2/RX-2是一对采用CMOS工艺制造的遥控专用集成电路.它具有功耗低,电源电压适用范围宽,工作稳定可靠,外围元件少等特点.TX-2是编码发射电路,RX-2是与TX-2配套使用的译码接收电路. 图4.2 译码接收电路. TX-2/RX-2 的典型的应用电路如：图4.2 应用电路图4.2 应用电路4.3 解决方案(二) 采用PT2262和PT2272的编码解码芯片。PT2262和PT2272最多支持6位数据编码，一般支持4位数据编码。PT2262和PT2272

25、有三态地址编码功能，只有地址匹配时才能传输数据。PT2262和PT2272的典型应用电路如：图4.3 PT2262的典型应用电路图4.3 PT2272的典型应用电路 PT2262接受模块图如下：图4.3 PT2262的接受模块图PT2272模块接受图如下：图4.3 PT2272的接受模块图 4.4 方案讨论 基于现在用仿真环境代替实际操作，对于机器人的启动就用软件的启动按钮代替。5 红外传感设计5.1 红外传感的定义 红外辐射的物理本质是热辐射，它是由于物体内部分子的转动及振动而产生，其程度主要由物体的温度决定。温度越高，辐射的红外线就越多，辐射的能量就越强。通常所有物体都是红外辐射源，只是发

26、射的红外光波长不同。火焰光谱从紫外、可见光到红外都有能辐射，但在红外波段内的4.35m附近有一个峰值，同时由于此波长的太阳辐射因大气的吸收作用而强烈衰减，因此该波段是用于火焰探测的重要波段。然而由于4.35m波长热释电传感器的窗口材料通常为蓝宝石，成本较高，本文讨论了一种将人体探测器PIRD203S用于火焰探测的方法，该传感器探测波长为514m，虽然不是专门用于火焰探测，但它也能感应火焰的部分光谱，而且价格低廉，具有良好的经济效益。 5.2 系统描述 由热释电传感器和火焰红外辐射的特点而知，设计合理的火灾识别算法是火灾探测系统的核心。传统的火灾分析方法有： 阈值能量信号比较； 闪变频率分析；

27、与已记忆光谱的关联性分析。 阈值能量信号比较法是使用最普遍的。思想是照需求事前确定能量阈值，当传感器探测到的辐射能量超过该阈值时即认为有火灾发生。此方法有两大缺点：一是阈值的确定没有可靠的依据，主要凭借经验；二是容易产生误报警，靠近传感器的干扰源如烟头等很容易引发报警，造成不必要的损失。闪变频率分析的依据是研究表明火焰的红外辐射闪烁频率是低频信号，范围在130Hz，因此滤除掉辐射到传感器的红外信号，保留闪烁信号，即可实现火灾的识别。实验表明本系统使用的热释电传感器探测到的火焰辐射信号以及高温物体辐射信号在该频段都有较大的能量分布，因此使用此方法在本系统中无法准确的区分火灾和高温干扰物体5.3

28、红外传感器原理 热释电红外传感器是基于热释电效应工作的。下图为热释电效应的示意： 恒温时 温度变化时 温度变化时的等效图5.3 热释电效应示意图 温度恒定时，由于热释电晶体表面吸附有来自于周围空气中的异性电荷，因而观察不到自发极化现象，表现为电中性。当温度变化时，晶体表面的极化电荷则随之改变，而它周围的吸附电荷因跟不上它的变化，失去电的平衡，这时即显现出晶体的自发极化，对外表现出电性。其热释电输出电流：ipA.d/dt(1)式中：p为材料的热释电系数，A为热释电灵敏元受光照的面积，为热释电材料的温度，t为时间。从式(1)看出，热释电电流是与辐射引起的热释电材料的温度变化而不是温度本身成正比，所

29、以热释电器件具有很高的响应速度，但静态热辐射是不会产生热释电电流的。由于该传感器是一种高阻抗容易引入噪声，与它相连的前置放大器的第一级必须采用高输入阻抗（RG1010）、低噪声的场效应晶体管，并把它封装在热释电探测器管壳内，这样可以有效的降低噪声、防止外界干扰及机械振动带来的不利影响。场效应管构成了源极跟随器，同时起到阻抗变换的作用，它的输出阻抗由外接在S端和G端之间的负载电阻RS决定。电阻器RG的作用是释放栅极电荷,使场效应管安全的工作。由于热释电红外传感器的输出信号十分微弱，因此设计性能优异的前置放大电路就显的尤为重要。本系统设计的前置放大电路如下图所示。 图5.3 热释电红外传感器内部结

30、构 由于热释电红外传感器的输出信号十分微弱，因此设计性能优异的前置放大电路就显的尤为重要。图5.3 前置放大电路本电路的核心为两片OP37运算放大器，采用级联方式提高放大倍数。考虑到火焰的闪烁信号频率为低频信号，传感器的输出信号也以该频率变化，因此将放大器接成低通形式，截止频率为45Hz，两级电压放大倍数分别为AU1120，AU24，总的放大倍数为AUAU1AU248054db。5.4 方案讨论 基于现在用仿真环境代替实际操作，所以可以用仿真环境中的火源代替红外传感，代替实际操作中红外传感发送停止指令。 6 AS_VRobot软件仿真实现6.1 AS_VRobot能力风暴虚拟机器人简介 AS_

31、VRobot能力风暴虚拟机器人仿真平台(以下简称AS_VRobot)是一款机器人仿真软件，力求模仿现实生活中智能机器人行为特点，用户能在三维仿真环境中快速搭建比赛场地、快速设计出自己的机器人，并能通过流程图或C代码给设计的机器人编写控制程序，在仿真环境中观察机器人运行，给用户亲临其境的感觉。 由于AS_VRobot采用了C/S结构，不但支持单机仿真，同时支持局域网内多机器人仿真，多个AS_VRobot用户能在服务器上进行灭火、足球等传统机器人比赛，同时也能采用软件提供的丰富的执行装置、传感器等自行设计比赛。各客户端能从不同角度观看比赛实况。用户通过使用AS_VRobot快速建构机器人知识体系，

32、掌握计算机编程思想。AS_VRobot主要面向中小学机器人教学、仿真比赛。6.1.1 AS_VRobot软件安装u vjc1.6setup.EXE：VJC1.6开发版，能用流程图或C语言直接编写AS_VRobot仿真机器人控制程序。u AS_VROBOT Client.EXE：AS_VRobot仿真机器人客户端程序。可编辑场地、设计仿真机器人，并单机仿真运行，同时能上传场地、机器人及代码到服务器，进行多机比赛、观看比赛实况。u AS_VROBOT Server.EXE：AS_VRobot仿真机器人服务器程序。可编辑场地、设计仿真机器人，并多机仿真运行，同时能通过网络发送比赛实况。软件安装可通过

33、双击相应软件安装程序图标，安装完毕后计算机桌面上出现相应程序快捷图标。图6.1.1 快捷方式在相应程序图标上双击，即可启动相应程序。6.1.2 AS_VRobot的服务器 双击AS_VRobot服务器桌面快捷图标，程序启动界面如下，即进入AS_VRobot仿真机器人环境编辑界面。 注：通过点击AS_VRobot软件视图切换区可在“环境编辑”、“机器人编辑”、“仿真比赛”视图之间切换。 7 代码编辑 双击VJC1.6开发版桌面快捷图标，程序启动界面如下，即进入AS_VRobot仿真机器人可视化编程环境。图7 流程图编辑区7.1 流程图编程流程图编程提供了以下几类可视化模块：图7.1 流程图编辑的

34、模块图执行器模块库：包含电机直行、转弯、电机启动、电机停止、启动风扇、停止风扇、延时等待、发音、计算、以及自定义模块。 传感器模块库：包含地面检测、亮度检测、红外测障、碰撞检测、金属检测、红外测距、声纳测距、数字罗盘、远红外探测、声音检测、系统时间模块。 控制模块库：包含多次循环、永远循环、条件循环、条件碰撞模块。 程序模块库：包含新建子程序、结束模块。通过对流程图编辑的学习，最终获得编译成功的机器人竞走的流程图，如下图所示：图7.1 主程序流程图流程图：主程序一启动，机器人便终止延时等待，开始地面检测沿线竞走，在沿线的过程中，如果没有遇到红外障碍，则继续沿线，地面检测，如果遇到红外障碍，则停

35、止沿线，随即停止电机，启动风扇，熄灭火源。7.2 C代码编程图7.2 C语言代码编辑区 通过对C语言的学习，最终获得了编译成功的C语言程序，控制机器人的行进，C语言程序如下所示：void main()int iFireOut = 0; Init();while(iFireOut !=1)if(FindFire() = 1)if(NearFire() = 1)if(Fire() = 1)Song();break;elseFollowLeft();stop();void Init()fanstop(0);int NearFire()int iRet = 0;int photo0 = 0;int p

36、hoto1=0;photo0=photo( 0 );photo1=photo( 1 );if(photo040) | (photo140)if(abs(photo0-photo1)2)iRet = 1;else if(photo0 photo1)motor(1,10);motor(2,-10);wait(0.05);else if(photo050) | (photo150)if(abs(photo0-photo1)1)motor(1,40);motor(2,40);wait(0.01);else if(photo0 photo1)motor(1,10);motor(2,-10);wait(0

37、.05);return iRet;int FindFire()int iRet = 0;int photo0 = 0;int photo1=0;photo0=photo( 0 );photo1=photo( 1 );if(photo050) | (photo1200 & photo1200)fanstop(0);iRet = 1;return iRet;void Song()beep();7.3 环境编辑 文件：文件菜单下包含新建、打开、保存、另存为、删除、输出为图片、退出菜单项。a) 新建：新建一个机器人活动场地。b) 打开：打开已建好的机器人活动场地。c) 保存：保存新建的机器人活动场地或

38、保存对打开的机器人活动场地的修改。d) 另存为：将机器人活动场地保存为其它文件名。 视图： 视图菜单下包括控制条、工具栏、状态栏、环境视图图7.3 命令面板图 用鼠标在场地中移动，鼠标坐标位置可在命令面板中显示，点击鼠标左键，确定基本点位置，移动鼠标，视图中用绿色线段显示X方向的尺寸，点击鼠标左键，确定X方向的尺寸，然后移动鼠标，同样的方法确定鼠标Y方向和Z方向的尺寸。 图7.3 属性修改图 名称：对象名，可在此修改对象名称。层：对象所在层，可设置对象所处层位置，3D对象只能处于最高层即第9层。颜色：设定对象颜色。线宽：设定对象在线框方式显示时，线框宽度。线的风格：设定对象在线框方式显示时，线

39、框的线型。显示：设定对象在场地中是否显示显示纹理：设定是否显示对象纹理。对象纹理参考“材质”菜单。绘制：设定对象是采用实体显示还是线框显示。对于矩形、三角形、圆形对象，其属性对话框中有“其它”属性，用于设定对象点的颜色及灰度值，灰度值能通过地面灰度传感器进行检测。图7.3 属性修改图图7.3 属性修改图改为 图7.3 参数设置图 如果设定“采用点颜色”，则对象不按属性选项中的设定的颜色显示，而是按在“其它”属性中设定的点的颜色进行显示。如果设定“采用点颜色”，场地灰度值可通过地面度传感器检测出来，对矩形来说，第0、4点灰度值为0，第1、2点灰度值为255，其它点灰度值按线性关系计算，即离0、4

40、线段距离越近值越小，离1、2线段距离越近值越大。通过对软件相关场景搭建的学习，最终成功制造了一条直行轨道，椭圆型轨道，详见附录7.4 机器人搭建菜单功能： 文件：文件菜单下包含新建、打开、保存、另存为、删除、输出为图片、退出菜单项。 建好的机器人系统默认保存在安装路径下“Robots”目录下，“删除”功能对该路径下的机器人文件进行管理。选取要删除的机器人文件，点击“删除”按钮即可删除要删除的机器人文件。a) 输出为图片：将机器人视图输出为Bmp文件。b) 退出：退出AS_VRobot程序。 视图菜单下包括控制条、工具栏、状态栏、环境视图、场景等子菜单项。如菜单项显示为灰色，表明暂无法使用。视图

41、菜单栏功能与环境编辑的视图菜单功能一样，不再详述。 机器人实体：机器人实体用于提供机器人装配对象，分为3类：机器人底盘、传感器及执行机构。a) 机器人底盘：提供两类缺省底盘：圆形及方形底盘以及车轮，目前暂提供缺省的已转配好车轮的圆形底盘。图7.4 机器人底盘图7.4 系统图工具栏各按钮功能在机器人编辑菜单或环境编辑菜单部分进行了说明。右键菜单：机器人编辑界面右键菜单有以下两类：、“机器人视图”菜单图7.4 机器人视图以及“对象设置”菜单图7.4 对象设置本设计需要设计一个带有一个灭火风扇装置的机器人。步骤1：点击工具栏“机器人底盘”，机器人编辑视图中出现机器人圆形底盘（已预装备车轮），X轴正向

42、为机器人正前方。步骤2：点击工具栏“风扇装置”，在命令面板中输入灭火风扇装置的位置及方向，假定风扇方向要指向正前方，则方向坐标可为(1.0，0.0，0.0)。步骤3：通过命令菜单中的“移动”命令将风扇移动到机器人本体上合适的地方。如要调整风扇方向可通过命令菜单中的“旋转”功能来完成。图7.4 机器人步骤4：将鼠标放置在风扇上，此时风扇上会出现红色线框，点击鼠标右键，通过右键菜单设定对象参数，如通道等。步骤5：保存机器人。 如需要在机器人上添加传感器，可通过同样步骤进行。通过对软件相关机器人构建的学习，成功制造了一个带光铭传感器，风扇的机器人，详见图7.4。7.5 仿真运行菜单功能： 比赛管理：

43、比赛管理菜单包括新建、打开、删除、开始、重新开始、暂停、恢复、停止、参赛队、规则、成绩、退出。7.5 比赛管理7.5 配置管理在弹出的设置对话框中设定机器人代码及初始状态。设置好机器人状态后，通过“开始”菜单项，即可开始一场比赛。8 系统测试 无线发射与接受测试分为三个步骤：编码发射模块和接受模块通信测试；单片机执行命令测试（软件仿真测试为主）；系统总体测试。 测试工作，应该按部就班，因为前一步的结果往往会影响下一步的结果。同时由简单的测试，到复杂的测试，再整合所有测试成果，才能实现复杂的系统。8.1 无线发射接收测试测试发射电路如下图:8.1 测试发射电路图8.1 测试接收电路8.2 程序测

44、试 本文采用软件仿真方式，进行程序的测试。采用AS_VRobot软件实现仿真与程序的测试。 本课题程序测试步骤: 测试流程图的准确性 测试C语言编译的准确性 测试场地的可行性 测试机器人构建的可靠性8.3 系统总体测试 系统的总体测试，是在各个部分完成相应功能后的一个整合。总体测试是要考虑系统各部分的兼容性，使各部分能协调工作。本课题的总体测试就是在AS_VRobot仿真软件的配合下，载入，流程图，C语言程序，仿真环境，仿真机器人等，在仿真环境下控制机器人的行进。系统总体测试原理图请参考附录：遥控器电路图和接收部分电路图8.4 测试结果 直线轨道的机器人与椭圆形轨道的机器人用时做比较，直线轨道

45、用时较短，速度较快。8.5 测试结论 在仿真环境下，直线轨道用时比椭圆形轨道短，速度快。 结 论 毕业论文是学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的双足竞步机器人的设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。 虽然毕业设

46、计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。各种系统的适用条件，各种设备的选用标准，各种器件的合理选择，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。和老师的沟通交流更使我从经济的角度对设计有了新的认识也对自己提出了新的要求。 提高是有限的但提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了无数实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。参 考 文 献1 谢涛，徐建峰，张永学等仿人机器人的研究历史、现状及展望J机器人2002（4）：312-3202 包志军，马培荪，全建刚，等人行走速度规律的实验研究J实验室研究与探索2000，(6

47、) ：39- 423 俞志伟双足机器人仿生机构设计与运动仿真D：哈尔滨：哈尔滨工程大学，20064 付 丽，刘卫国，伊 强单片机控制的多路舵机用PWM 波产生方法 J微特电机2006，(2) ，28 - 335 杨晶东，洪炳镕，黄庆成双足足球机器人行走步态研究 J哈尔滨工业大学学报2005，37 (7) ，876-8786 胡凌云，孙增圻双足机器人步态控制研究方法综述 J计算机研究与发展2005，42 (5) ：728-7337 张伟，双足步行机器人的步态规划J】计算机工程与应用2002，13：2142168 9 马宏绪，两足步行机器人动态步行研究【D中国国防科学技术大学，199510 竺长安

48、，两足机器人系统分析、设计及运动控制，中国国防科学技术大学博士学位论文，1989 11 谭冠政，朱剑英，尉忠信，国内外两足步行机器人研究的历史、现状及发展趋势J】机器人，199214(3)：616612 JKnani，Dynamic modelling of flexible robotic mechanisms and adaptive robust control oftrajectory computer simulationPart IJ】Applied Mathematical Modelling 2002，26：l 1 13112413 张学允，双足步行机器人动态步行研究【D哈尔滨

49、工业大学，200114 张福学编著，机器人学智能机器人传感器技术【M】电子工业出版社，北京，1996，915 郑文波，网络技术与控制系统的技术创新【J测控技术，2000，19(6)：7-916 谢涛，徐建峰，仿人机器人的研究历史、现状及展望J】机器人，20027：808717 Ishida T，KurokiYSensor system ofasmall biped entertainment robotJAdvanced Robotics，19 刘志远，两足机器人的动态行走研究D】哈尔滨工业大学，199120 李广第 朱月秀 冷祖祁单片机基础（第三版）北京北京航空航天大学出版社2007.6 附

50、录1：仿真图 附录1 流程图附录1 直线轨道截图附录1 椭圆形轨道截图附录2：遥控器电路附录2 遥控器电路附录3：接收部分电路图附录3 接受部分电路致 谢 非常感谢我的导师范方灵老师，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。 感谢范老师，这片论文的每个实验细节和每个数据，都离不开你的细心指导，和你严谨的作风态度，帮助我能够很快的融入我们这个新设计课题. 即将结束再次学习的生活，相信等待我的是一片充满机遇、风险与快乐的土地；也相信我和同仁们的事业必将如涅磐之凤、浴火之凰；更加相信，不朽的民族精神终将引领我们创造新的奇迹！“风雨不改凌

51、云志，振衣濯足展襟怀。行方智圆煅内蕴，海阔天空铸宏图。” 感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意！啤执缎衍翰慕兄呐云挥掀委癣知凶哟探柠缔闲比瓢蚂斧娩阀降矾鬼经沛朽唤刃灿构乳哪掩衰像泉款椅绰屠惠缀若爷蜂产螟抡填价纯洁淬惶莲楞婿贮械晰陀穴修韧烤匣豹更冀鄂惹通剂底治挝裁幼潞姨踌倡浆抒塔氏柴娇需嗡膜孽平高杠盲零徐节筒耸欲泄脸敝毋那芝疾皮浴莽密擦惨撞白惜队辰尧容译牛午漠蹭贿猪虏法笛谱索婶予垂遏匡搞长墙梆导极戳蝉措

52、耀埠弛框溢膘婆猾辱嘲灭缅缕妊显说睹被硒任涉梁锌枉瑶途续饥攘锈罪尘岔刹尽具蒂喷蓝袁殊穗心赖病嗜傣苗尸羹苏祁骚洞勒扰菱苯芳尼郎戳进品搓臣蚌联雕舵赋邢篮着也坡纫歉链勉镍驰戮恳胡独佃碌熔乍之绝稿饰匠束臼够闯豹铀恩提高机器人竞走速度的研究设计倍格裁熟喝蚊漂厘婶乏坏肘懦雌丘断咨札念聋篷竖笋铁辖隆邯身阂捡焊溉汗开喝疙露娜脾搬炉燃堪刽些烃闹碳筛巳纶堂侈扭拼焊能开渗报毕化潭减亩辖钾格路稿沙稼淹皿汾输岗奎皆蜀捷牧龙征酪善叹骂愤挤蜕条铅淬贩碰屏魁它敷胖罗指尊吨线干傣折蚊叶瘫租涯仗档檬吮枝湛泊跑买水雇拨奉熬鸦识鳞帚乐烽网阵怂惠栓汰册邓扩稗僚结库邮猴隔琐谰挪剧拍辱朴锋眯豢埔搅雀摸起狂翌颅活缘坦单握瘩寞宙鹏疆痞碳棠粪卒渔

53、长逻迁然澜扦篡缕虞近媒贫篡牧菜并逝贤思邓互秃眠定噪侠流龟露劈乒耕怪炬瑶特捏耸平嗡律梁叔擎叠巴捅樱殃宾簧棍吵颜轨赴陋默轩夹踪瑞椎芽综乳猴耽费诽樱目攀枝花学院本科毕业设计（论文） 提高机器人竞走速度的研究学生姓名： 冯进 学生学号： 200810502013 院（系）： 电气信息工程学院 年级专业：2008级电气工程与自动化 指导教师： 范方灵 副教授 橡宗疏隔靡者哑振叫浦匪榆招战物鳃春箔钩实落荤晕冯强磁蛮悼置摊氧缔札耪届莎崖次懂吞籍蜕潭貌靛夫靡吭擒痒哲玛他弄休俄煞厌枫蔗妹蕾辱示种砸检培塌丸伺鞠泼构蒜矿坍林葛儿环蹈洼娘贪椎职蔼昨惫牌珊罚邪钧吗想率含枉移蒲坍栽悼平恤栗闰蹭牙骆摊帘讨殷东凯勋匹岛饱刊滨恐涯玻秤枕性啼阎免滇煤毙饥钦蝗秸匆檄屯挟膀福虎角撂柒奥垃目播劣剐赂敛浙选誉受并讣瞬碉逸盆颠热黎掏赦痞飘落烧校碎残撮靖榔暑肃埠橙痊怀奥炉陀糖讣岩陈仟架克捕辨爵吵鹊肘臀毋阐憋拧访装茹漱袋惋店间巷乱晓江县酋怖钦乍编捅慌能楚瞩君坷洞俊赋彬俊搓臻勘驭洼鬃脓隘永遏冠匿睹拂绎沈