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四足机器人步态规划与仿真

四足机器人步态规划与仿真
四足机器人步态规划与仿真

轮式移动机器人课程设计

江苏师范大学连云港校区海洋港口学院 课程设计说明书 课程名称 专业班级 学号姓名 指导教师

年月日

摘要 轮式移动机器人是机器人家族中的一个重要的分支,也是进一步扩展机器人应用领域的重要研究发展方向。自上世纪九十年代以来,人们广泛开展了对机器人移动功能的研制和开发,为适应各种工作环境的不同要求而开发出各种移动机构。其中全方位轮可以实现高精确定位、原地调整姿态和二维平面上任意连续轨迹的运动,具有一般的轮式移动机构无法取代的独特特性,对于研究移动机器人的自由行走具有重要愈义。 本文主要是介绍了技术较为成熟的麦克纳姆全方位轮的运动原理结构,分析了由四个麦克纳姆轮全方位轮组成的全向移动机构的运动协调原理。并将其运用到轮腿复合式的机器人身上,使机器人移动能力更强。设计的主要方面包括(1)移动方式的选择;(2)机器人结构的设计;(3)机器人移动原理的分析;(4)对移动机器人控制系统的简单设计。 关键词: 轮式移动机器人,轮腿复合式,四足

目录 摘要 (1) 1 移动机器人技术发展概况 (1) 1.1 机器人研究意义及应用领域 (1) 1.1.1 机器人的研究意义 (1) 1.1.2 机器人的应用领域 (2) 1.2 移动机器人的发展概况 (2) 1.2.1 移动机器人的国内发展概况 (3) 1.2.2 移动机器人的国外发展概况 (4) 2 轮式移动机器人的结构设计 (7) 2.1轮式移动机器人系统结构 (7) 2.1.1移动方式的选择 (7) 2.1.2机器人移动原理构想 (8) 2.1.3机器人轮子的选择 (9) 2.1.4机器人腿部结构的设计 (10) 2.2轮式移动机器人主要结构 (11) 3 轮式移动机器人的控制系统 (12) 3.1 控制系统硬件选型与配置 (12) 3.1.1 驱动电机的选型 (12)

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

四足机器人步行腿运动学正反解

四足机器人步行腿的运动学正反解摘要:本文设计的步行腿具有3个驱动关节,分析了该步行机器人的机构及其等效简化,给出了运动学正反解,正解问题要比反解问题复杂很多。该分析方法准确率高,为步行腿的运动空间、轨迹规划和位置控制奠定了基础。 关键词:步行腿运动学正反解 abstract: in this paper, the design of walking legs with three drive joint analysis of the institutions of the walking robot and its equivalent simplified kinematics and inverse solution positive solution of the problem is much more complex than the inverse solution. the analytical method with high accuracy, and laid the foundation for walking space for the movement of the legs, trajectory planning and position control. keywords: walking legs kinematics positive and negative solution 0 前言 四足机器人的行走机构是步行腿,它是步行机器人中最为重要也是最复杂的构件[1],步行腿的灵活度这届决定了步行机器人的行走姿态和完成任务的复杂程度。本文设计的步行腿具有三个驱动关节,采用混连机构设计。给出了步行腿的运动正解和反解,是整个四足步行机器人系统设计的基础,也是机器人运动空间分析和尺

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?

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

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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

外文翻译---四足机器人的步态适应

附录 Gait Adaptation in a Quadruped Robot 1. Introduction A short time after birth a foal can walk and then run. It is remarkable that the animal learns tocoordinate the many muscles of the legs and trunk in such a short period of time. It is not likely that any learning algorithm could program a nervous system ab initio with so few training epochs. Nor is it likely that the foal?s locomotor controller is completely determined before birth. How can this a- bility be explained? How can this ability be incorporated into the control system of a walking machine? Researchers in biology have presented clear evidence of a functional unit of the central nervous system, the Central Pattern Generator (CPG), which can cause rhythmic movement of the trunk and limb muscles(Grillner and Wall′en, 1985). In adult animals, the output of these cells can generate muscle activity that is very similar to activity during normal walking, even when sensory feedback has been eliminated (Grillner and Zangger, 1975). The CPG begins its ac- tivity before birth, although its activity does not appear to imitate the details of a particular walking animal, it is apparently correlated with the animal?s class, i.e., amphibian, reptile, mammal, etc. (Bekoff, 1985; Cohen, 1988).Apparently, the basic structure of the CPG network is laid down by evolution. How is this basic structure adapted to produce the detailed coordination needed to control a walk- ing animal? The answer to this question is important to robotics for the following reason. CPGs have been well studied as a basic coordinating mechanism (Cohen et al., 1982; Bay and Hemami, 1987; Matsuoka, 1987; Rand et al., 1988; Taga et al., 1991; Collins and Stewart, 1993; Murray, 1993; Zielinska, 1996; Jalics et al., 1997; Ito et al., 1998; Kimura et al., 1999). However, the details of how this system can automatically adapt to control a real robot are not clear. A good goal would be to describe a general strategy for matching a generic CPG to a particular robot in real-time, with a minimal amount of interaction with the environment.

四足行走机构说明书

四足行走机构说明书Revised on November 25, 2020

机械创新设计课程设计 2014-2015第 2 学期 姓名:何燕飞、郑义、陈斌、周鹏、陈海云 班级:机越一班 指导教师:李军方轶琉 成绩: 日期:2015 年 6 月 4 日 仿生四足行走机器人行走机构的研究 摘要 马相对于其它四足哺乳动物来说,躯体较大,四肢骨骼坚实有力,其运行步态稳健轻快,能在地面、坡地和凸凹不平的地表上自由灵活的快速行走,且可远距离行走。因此,本课题研究了马在平地的步态运动方式,根据马步态设计的仿马四足行走机构为解决:在凹凸不平的路况上抢险救灾物资和装备的运输问题上将产生深远的影响。 本课题以马为研究对象,对其有障碍路况行走步态方式进行了研究。马型四足行走机器人的运动学方程是一组非线性方程,没有通用的解法,通常很难求得运动学方程解的解析表达式。采用几何解法,把空间几何问题分解成若干个平面几何问题,这样,不用建立运动学方程,而直接应用平面几何的方法进行运动轨迹规划,给出各个关节角给定量的计算方法。本课题在分析总结了马的生理特性、运动步法和步态特点的基础上,从结构仿生角度出发,研究了行走机构的设计方案、运动原理、运动特点,确定了仿马四足行走机构,并应用 CATIA 软件建立了单腿和整机的三维模型。 关键词:马型四足行走机构、腿部结构、运动轨迹规划、三维建模

The bionic quadruped walking robot mechanism research ABSTRACT Comparing with other four feet mammals, Horses have many advantages including the bigger body, the stronger and the vibranter limb bones, long distance walking, so the horses can walk flexibly on the bumpy ground, the sloping fields, the mountains and the steep cliffs. Therefore, the motion pattern of goats gait on the upslope and downslope were researched. According to the horse gait, the bionic horse sloping walking mechanism was designed in order to solve the sloping walking problems of the agricultural machinery, which will have far-reaching effects on the design of the bionic mechanism. Horses were used as research object in the topic, and the sloping walking gait style was kinematics equations with nonlinear characteristic of horse type four legs walking robot have not been universal solutions. It is difficult to resolving express of robot kinematics geometrical method which space geometry problem is turned to some plane geometry problem is trajectory plan of motion can be made directly by plane geometrical method and kinematics equations need not set more method of calculation For Each Join Tangle Is simulation is researched for robot kinematics solutions and inverse of the design method is verified by virtue of experiment. KEY WORDS:Horse quadruped walking mechanism, the structure of the legs, trajectory planning, three-dimensional modeling 目录

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

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。

手把手教你做四足步行机器人

手把手教你做四足步行机器人 用两个飞机模型舵机就能DIY个四足机器人!简单易做.你可试试. 来源:机器人天空原创时间:2008-05-19

第一步:准备零件和所需的材料 制作一个四腿的行走机器人非常简单,所需零件也非常少,两个电机,机器人的腿(用直径合适的铁丝弯制),电池,底板(我用的是一种非常酷的塑胶材料,当它被在热水中加热时就会变软,冷却后又会回复硬度),用来将电池和电机固定在底板上的螺钉,一小块电路实验版(可以在电子市场买到),一个用来安放 ATMega的28针芯片插座,胶,烙铁 和焊锡,以及刀子。 装配之前我还画了一张草图,在上面标出了需要打孔和切割的位置,有一张草图可以让你少走很多弯路,所以我建议大家在对手之前都要做一番“纸上谈兵”的工作。

第二步: 现在需要用刀子在机器人的底板上划出两个安放电机的洞,我先按照草图划出一个洞后用切下来的那部分做标尺直接在另一边划另外一个洞。切的时候不要忘了在下面垫一块纸板, 我差一点切了我的咖啡桌。 打好两个洞后试一试电机,我划的洞似乎稍微宽了一点,长度倒是刚好。

第三步:弯曲底板,安装电机

很不幸,本人手劲不足,无法直接把底板弯曲成照片中的角度,只好采用技术含量比较高 的办法: 首先烧一壶开水 然后将底板放入水中一到二分钟,主要要用一个东西按住底板,免得它浮上来(不要用手!)。 拿出来后底板应该软一些了,戴着手套将它弯曲到自己想要的角度直到冷却。 根据网上高手的建议,最佳角度为30度。 钻上两个螺纹孔,然后用螺钉将电机固定在底板上。

第四步:固定腿部到伺服电机的十字臂 我用尖嘴钳截了两段粗铜线作为机器人的前腿和后腿,然后把它们弯曲成适合伺服电机的 十字臂的形状。 一条经典的BEAM准则就是需要连接零件时,如果可能的话尽量采用铁丝来捆绑。用铁丝捆绑要优于采用焊锡连接。用铁丝捆绑的话会给零件一定的自由空间,并且也利于零部件的 再次使用。

(完整版)四足步行机器人腿的机构设计毕业设计

毕业设计(论文) 四足步行机器人腿的机构设计 学生姓名: 学号: 所在系部: 专业班级: 指导教师: 日期:

摘要 本文介绍了国内外四足步行机器人的发展状况和三维制图软件SolidWorks的应用,着重分析了设计思想并对行走方式进行了设计并在此软件基础上四足步行机器人腿进行了绘制,对已绘制的零部件进行了装配和三维展示。展示了SolidWorks强大的三维制图和分析功能。同时结合模仿四足动物形态展示出了本次设计。对设计的四足行走机器人腿进行了详细的分析与总结得出了该机构的优缺点。本文对四足机器人腿的单腿结构分析比较详细,并结合三维进行理性的理解。 关键词:SolidWorks;足步行机器人腿

Abstract In this paper, fouth inside and outside the two-legged walking robot and the development of three-dimensional mapping of the application of SolidWorks software, focused on an analysis of design concepts and approach to the design of walking and the basis of this software quadruped walking robot legs have been drawn on components have been drawn to the assembly and three-dimensional display. SolidWorks demonstrated a strong three-dimensional mapping and analysis functions. At the same time, combined with four-legged animal patterns to imitate the design show. The design of four-legged walking robot legs to carry out a detailed analysis and arrive at a summary of the advantages and disadvantages of the institution. In this paper, four single-legged robot more detailed structural analysis, combined with a rational understanding of three-dimensional. Keywords: SolidWorks; four-legged walking robot

四足机器人的结构设计

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/236337652.html, 四足机器人的结构设计 作者:王丽君 来源:《中国新技术新产品》2016年第18期 摘要:随着机器人技术的不断发展,我国发明的步行机器人的应用得到了广泛地应用, 步行机器人属于一种集仿生学、机械工程学以及控制工程学等多种学科为一体的一项研究实体,是一个典型的多变量、飞翔性以及结构复杂的动力学系统,在四足机器人的研究过程中,姿态结构的不稳定以及产生稳定步行的运动已经成为了必须解决的动态平衡问题。本文首先对四足机器人的本体结构设计进行了分析;其次针对现有的步行机器人在实际研究和应用中存在的一些问题进行了分析。 关键词:四足;步行机器人;结构设计 中图分类号:TP391 文献标识码:A 在现阶段中,机器人的主要的移动方式包括轮式、履带式和足式,其中采用轮式和履带式的机器人在穿越障碍的能力方面是相对较弱的,因此运动方面的灵活性也就不能进行充分地展示。在此基础上,四足机器人的步行腿就可以具有多个自由度的特点,在落足点方面是比较分散的,因此可以在足尖点可以控制的范围之内进行灵活调整行走的步态,在穿越障碍和规避障碍的能力方面是相对较强的。 一、四足机器人的本体结构设计 1.机构模型的建立和简化 在四足哺乳动物中,腿部是由5个部分来共同组成的,利用和躯干之间的有效连接,实现对腿部的控制,从而完成行走的活动,在每一个关节当中都拥有1~3个之间的自由度,可以使其在运动的时候进行灵活和敏捷地运行。在机械的控制和复杂方面,要想完全模仿四足生物来进行机器人的行走,是有一定程度的难度的。只能在保证机器人可以灵活运动的前提下,最大程度地降低机械控制的复杂程度。四足机器人由步行腿和侧摆、大腿和小腿3个部分构成,躯体和侧摆、侧摆和大腿、大腿和小腿之间由于需要转动进而形成关节的连接,在每一个关节处都需要有一个自由度。 2.自由度的确定 四足机器人在进行的过程中,步行腿的运行可以分为两种状态,分别是摆动状态和支撑状态。在进行摆动状态的时候,步行腿就和连杆之间就会形成一种在串联基础上的空间开链式的结构,此时的步行腿的自由度和关节数量是一致的。在支撑状态中,地面就成为了并联机构的机架,可以简单地认为是和地面组成的一种球关节的状态。

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