双足竞步机器人设计与制作技术报告.docx

中国矿业大学徐海学院
双足竞步机器人设计与制作技术报告

队名：擎天柱班级：电气13-5班
成员：郭满意游世豪侯敏锐唐丽丽
侯伟俊王胜刘利强杨光
题目：双足竞步机器人
任课教师：李富强

2015年12月

双足竞步机器人设计与制作任务书

班级电气13-5班学号22130263学生姓名郭满意
任务下达日期：2015年10月16日

设计日期：2015年11月1日至2014年12月31日

设计题目：双足竞步（窄足）机器人的设计与制作

设计主要内容和完成功能：
双足竞步机器人机械图设计；
双足竞步机器人结构件加工；
双足竞步机器人组装；
双足竞步机器人电气图设计；
双足竞步机器人控制板安装；
整机调试
完成6米的马拉松比赛。

教师签字：

摘要
双足机器人的机构是所有部件的载体，也是设计双足机器人最基本的和首要的工作。本文根据项目规划和控制任务要求，按照从总体到部分、由主到次的原则，设计了一种适合仿人双足机器人控制的机构。文章首先从机器人整体系统出发，制定了总体设计方案，再根据总体方案进行了关键器件的选型，最后完成了各部分机构的详细设计工作。经过硬件设计、组装；软件设计、编写；整体调试，最终实现外型上具有仿人的效果，在功能上完全满足电气各部件机载化的安装要求。本文介绍一个六个自由度的小型双足机器人的设计、调试与实现。包括机械结构设计、电路设计与制作，机器人步态规划算法研究，利用Atmega8芯片实现了对六个舵机的分时控制，编写VC上位机软件,通过串口通信对双足竞步机器人进行调试，通过人体仿生学调试出机器人的步态规划。实现了双足竞步机器人稳定向前行走、立正。

关键词：双足机器人、机械结构

目录
TOC\o"1-3"\h\uHYPERLINK\l_Toc111421系统概述 PAGEREF_Toc111421
HYPERLINK\l_Toc138532硬件设计 PAGEREF_Toc138532
HYPERLINK\l_Toc79872.1机械结构 PAGEREF_Toc79872
HYPERLINK\l_Toc167142.2电路设计 PAGEREF_Toc167142
HYPERLINK\l_Toc69583软件设计 PAGEREF_Toc69584
HYPERLINK\l_Toc11483.1AVR单片机程序设计 PAGEREF_Toc11484
HYPERLINK\l_Toc320823.2PC上位机调试软件设计 PAGEREF_Toc320824
HYPERLINK\l_Toc264954系统调试 PAGEREF_Toc264955
HYPERLINK\l_Toc46335结束语 PAGEREF_Toc46336
HYPERLINK\l_Toc249246参考文献 PAGEREF_Toc249247
HYPERLINK\l_Toc100027附录 PAGEREF_Toc100028
HYPERLINK\l_Toc65007.1源程序 PAGEREF_Toc65008
HYPERLINK\l_Toc77467.2相关图片 PAGEREF_Toc77469


1系统概述
针对项目根据实际拟订目标，结合我们所学知识，从仿人外形和仿人运动功能实现，首先确定了双足双足机器人自由度。双足机器人的机构是所有部件的载体，也是设计两足双足机器人最基本的和首要的工作。它必须能够实现机器人的前后左右以及爬斜坡和上楼梯等的基本功能，因此自由度的配置必须合理。首先分析双足机器人的运动过程(前向)和行走步骤:重心右移(先右腿支撑)、左腿抬起、左腿放下、重心移到双腿中间、重心左移、右腿抬起、右腿放下、重心移到双腿间，共分8个阶段。
双足机器人系统，从硬件上可以分为机械结构部分、驱动部分、传感部分和控制部分；从功能上可以分为机构模块、驱动模块、感知模块和控制模块。机械结构部分的设计机械结构部分在整个系统中，起到一个平台的作用，机器人的其他部分都是在此机械结构的基础上进行安装调试的。本文首先对双足机器人进行机械结构的设计，搭建双足机器人控制系统和步态规划的平台。控制部分的设计因为我们选择舵机来对双足机器人进行驱动，而舵机一般都是通过ＰＷＭ技术来进行控制的。所以，为了实现对舵机的精确控制，需要设计出一个能够输出多路ＰＷＭ信号的舵机控制器。双足竞步机器人的步态规划由于双足竞步机器人具有多关节、多驱动器、多约束等特点，在对其进行步行规划及行走控制时有很大的难度。如何规划机器人步态使其稳定行走仍是双足机器人研究领域