3106 兩足行走機(jī)器人行走控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3106 兩足行走機(jī)器人行走控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),行走,機(jī)器人,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 各類畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q 號是 1714879127 該論文含配套的圖紙( 需購買)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q*Q=1714879127該軟件有以下功能：1、速度控制設(shè)定功能：可以調(diào)試出任意速度，多路電機(jī)不同速度運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)時性好，速度精準(zhǔn)，加速減速任意設(shè)。2、循環(huán)控制功能：讓您不必費(fèi)心點(diǎn)擊鼠標(biāo)啦，反復(fù)調(diào)試更加易用，可作為小型工業(yè)機(jī)械手主控板，功能循環(huán)執(zhí)行，提供作業(yè)效率。3、指令保存功能：可以將您調(diào)試好的指令集保存，自動生成指令文檔，日期時間準(zhǔn)確，例如 robotcode20090107_1550，您也可以個性化自命名，避免讀取指令文檔錯誤或者重新編輯。4、指令讀取功能：只要輕松點(diǎn)擊“打開指令”按鍵，會進(jìn)入指令集文檔，選擇您要讀取的以往指令文檔，恢復(fù)當(dāng)前功能設(shè)置。5、控制動作完成時間功能：只要發(fā)送指令時間大于動作完成時間，您就可以任意設(shè)置動作的完成時間，軟件備有自動調(diào)整功能，可將電機(jī)轉(zhuǎn)動平滑過渡，避免了機(jī)器人定格控制缺陷。6、串口調(diào)試助手：不必再因打開其他調(diào)試軟件浪費(fèi)時間了， “發(fā)送” 、 “清除”輕松點(diǎn)擊更加易用。7、藍(lán)牙識別功能：可以添加藍(lán)牙模塊，實(shí)現(xiàn)無線遠(yuǎn)程控制。各類畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q 號是 1714879127 該論文含配套的圖紙(需購買)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q*Q=1714879127南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表學(xué)生姓名 黃俊 學(xué) 號 05010213 指導(dǎo)教師 路建萍 劉 艷課題名稱 兩足行走機(jī)器人—行走控制部分設(shè)計(jì)難易程度 偏難 適中 √ 偏易選題情況工作量 較大 合理 √ 較小任務(wù)書 有 √ 無開題報(bào)告 有 √ 無符合規(guī)范化 的要求外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 √ 中 差學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況 好 √ 一般 差工作進(jìn)度 快 按計(jì)劃進(jìn)行 √ 慢中期工作匯報(bào)及解答問題情況優(yōu) 良 √ 中 差中期成績評定：良所在專業(yè)意見：在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，工作積極主動，學(xué)習(xí)態(tài)度良好，能夠按要求完成老師布置的各項(xiàng)任務(wù)。負(fù)責(zé)人： 年 月 日各類畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q 號是 1714879127 該論文含配套的圖紙( 需購買)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q*Q=1714879127該軟件有以下功能：1、速度控制設(shè)定功能：可以調(diào)試出任意速度，多路電機(jī)不同速度運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)時性好，速度精準(zhǔn)，加速減速任意設(shè)。2、循環(huán)控制功能：讓您不必費(fèi)心點(diǎn)擊鼠標(biāo)啦，反復(fù)調(diào)試更加易用，可作為小型工業(yè)機(jī)械手主控板，功能循環(huán)執(zhí)行，提供作業(yè)效率。3、指令保存功能：可以將您調(diào)試好的指令集保存，自動生成指令文檔，日期時間準(zhǔn)確，例如 robotcode20090107_1550，您也可以個性化自命名，避免讀取指令文檔錯誤或者重新編輯。4、指令讀取功能：只要輕松點(diǎn)擊“打開指令”按鍵，會進(jìn)入指令集文檔，選擇您要讀取的以往指令文檔，恢復(fù)當(dāng)前功能設(shè)置。5、控制動作完成時間功能：只要發(fā)送指令時間大于動作完成時間，您就可以任意設(shè)置動作的完成時間，軟件備有自動調(diào)整功能，可將電機(jī)轉(zhuǎn)動平滑過渡，避免了機(jī)器人定格控制缺陷。6、串口調(diào)試助手：不必再因打開其他調(diào)試軟件浪費(fèi)時間了， “發(fā)送” 、 “清除”輕松點(diǎn)擊更加易用。7、藍(lán)牙識別功能：可以添加藍(lán)牙模塊，實(shí)現(xiàn)無線遠(yuǎn)程控制。各類畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q 號是 1714879127 該論文含配套的圖紙(需購買)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q*Q=1714879127南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表學(xué)生姓名 黃俊 學(xué) 號 05010213 指導(dǎo)教師 路建萍 劉 艷課題名稱 兩足行走機(jī)器人—行走控制部分設(shè)計(jì)難易程度 偏難 適中 √ 偏易選題情況工作量 較大 合理 √ 較小任務(wù)書 有 √ 無開題報(bào)告 有 √ 無符合規(guī)范化 的要求外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 √ 中 差學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況 好 √ 一般 差工作進(jìn)度 快 按計(jì)劃進(jìn)行 √ 慢中期工作匯報(bào)及解答問題情況優(yōu) 良 √ 中 差中期成績評定：良所在專業(yè)意見：在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，工作積極主動，學(xué)習(xí)態(tài)度良好，能夠按要求完成老師布置的各項(xiàng)任務(wù)。負(fù)責(zé)人： 年 月 日各類畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q 號是 1714879127 該論文含配套的圖紙(需購買)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q*Q=1714879127南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書系 　 　 　 部 ： 機(jī)械工程系專 業(yè) ： 機(jī)械工程及自動化學(xué) 生 姓 名： 黃俊學(xué) 號：05010213設(shè) 計(jì) (論 文 )題 目 ： 兩足行走機(jī)器人—行走控制部分設(shè)計(jì)起 迄 日 期 : 2009 年 3 月 9 日 ~ 6 月 14 日設(shè)計(jì) (論文 )地點(diǎn) : 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院指 導(dǎo) 教 師 : 路建萍 劉 艷專 業(yè) 負(fù) 責(zé) 人 : 龔光容發(fā)任務(wù)書日期: 2009 年 2 月 26 日各類畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q 號是 1714879127 該論文含配套的圖紙(需購買)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q*Q=1714879127畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書1．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的：微機(jī)原理及接口技術(shù)在各科領(lǐng)域有很廣泛的應(yīng)用，通過該課題的研究使學(xué)生掌握微機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用方法，輸入輸出通道的設(shè)計(jì)、定時計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)、A ／D 及D／A 轉(zhuǎn)換、行走電路的設(shè)計(jì)、對電動機(jī)驅(qū)動與控制設(shè)計(jì)。同時使學(xué)生掌握工程設(shè)計(jì)的一般方法以及獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，最終使學(xué)生的綜合素質(zhì)得以提高。2．本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：技術(shù)要求：熟悉微機(jī)及接口實(shí)驗(yàn)板的使用方法。了解機(jī)器人行走控制系統(tǒng)的原理及設(shè)計(jì)方法。總體方案的設(shè)計(jì)。詳細(xì)方案的設(shè)計(jì)。調(diào)試硬件電路并編制相應(yīng)的控制程序。提交規(guī)范的設(shè)計(jì)文檔。條件：微機(jī)及相應(yīng)接口實(shí)驗(yàn)板和控制功能芯片。各類畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q 號是 1714879127 該論文含配套的圖紙(需購買)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q*Q=1714879127畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書3．對本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等〕：（1）開題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、資料翻譯；（2）機(jī)器人行走控制系統(tǒng)的原理圖；（3）直流電動機(jī)的控制軟件；（4）畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書。4．主要參考文獻(xiàn)：[1] 馬香峰. 機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1991.[2] 王曉明．電動機(jī)的單片機(jī)控制．北京航空航天大學(xué)出版社，2003.[3] 吳瑞祥. 機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994. [4] 熊有倫. 機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，1996.[5] 王志良. 競賽機(jī)器人制作技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.[6] 馬香峰等. 工業(yè)機(jī)器人的操作機(jī)設(shè)計(jì)[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1996 年 9月.[7] 余達(dá)太，馬香峰. 工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用工程[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1999 年 4月.[8] 劉政華等. 機(jī)械電子學(xué)[M]．北京：國防科技大學(xué)出版社，1999.10.[9] Ernest L. Halletl. Robotics: A User-Friendly Introduction [M]. New York:CBS College Publishing,1985.[10] Yoram Koren. 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總體控制方案設(shè)計(jì)詳細(xì)方案設(shè)計(jì)，包括傳感器的選擇、控制電路設(shè)計(jì)等系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，對設(shè)計(jì)方案進(jìn)行評價與修改，使之完善繪制控制系統(tǒng)電氣原理圖和流程圖整理相關(guān)資料，撰寫并打印設(shè)計(jì)說明書初步提交設(shè)計(jì)成果（包括圖紙及論文） ，整理正式提交設(shè)計(jì)成果和設(shè)計(jì)說明書準(zhǔn)備論文答辯所在專業(yè)審查意見：負(fù)責(zé)人： 年 月 日系部意見：系部主任： 年 月 日各類畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q 號是 1714879127 該論文含配套的圖紙(需購買)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q*Q=1714879127南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)前期工作材料學(xué) 生 姓 名 : 黃俊 學(xué) 號： 05010213系 　 部 : 機(jī)械工程系專 業(yè) : 機(jī)械工程及自動化設(shè)計(jì) (論 文 )題 目 : 兩足行走機(jī)器人—行走控制部分設(shè)計(jì)指 導(dǎo) 教 師 : 路建萍 劉艷 工程師 助教材 料 目 錄序號 名 稱 數(shù)量 備 注1 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)選題、審題表 12 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書 13 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告〔含文獻(xiàn)綜述〕 14 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯〔含原文〕 15 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 12009 年 5 月各類畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q 號是 1714879127 該論文含配套的圖紙( 需購買)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q*Q=1714879127南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯系　　部： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化 姓 名： 黃 俊 學(xué) 號： 05010213 外文出處：Luis Alexander，Alexander Mota， Pedro Fonseca 附 件：1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 各類畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q 號是 1714879127 該論文含配套的圖紙( 需購買)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q*Q=1714879127指導(dǎo)教師評語：譯文正確地表達(dá)了原文的意義、概念描述符合漢語的習(xí)慣，語句通暢，層次很清晰。簽名： 年 月 日注：請將該封面與附件裝訂成冊。附件 1：外文資料翻譯譯文比較控制策略的自主線追蹤機(jī)器人摘要自主移動機(jī)器人是一個非常激動人心的領(lǐng)域，特別是對那些參加電子產(chǎn)品課程的學(xué)生。作者和阿維羅大學(xué)的學(xué)生參與了一些在這一領(lǐng)域的活動。特別是，其中一個此類活動是發(fā)明了能夠沿著畫在地板上直線運(yùn)動的機(jī)器人。為了達(dá)到這一效果，一個模擬器已經(jīng)實(shí)施并多次測試了對機(jī)器人不同控制方法的影響。本文對基于 MATLAB 的機(jī)器人模型和線追蹤模擬器進(jìn)行了一個簡短的描述。然后在導(dǎo)致絕對誤差（IAE）和積分誤差平方（ISE），易微調(diào)和各自代碼復(fù)雜性方面比較了幾種不同的控制方法。比較的方法:成正比、比例微分、比例積分導(dǎo)數(shù)、模糊、表為基礎(chǔ)的模糊，自我組織唱模糊和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆模型基礎(chǔ)。1 導(dǎo)言研發(fā)自主機(jī)器人是一個跨學(xué)科的活動，因此有很大的教育價值。與此事實(shí)上，考慮到作者一直支持阿維羅大學(xué)學(xué)生小組參加每年一度在法國舉辦的盛事，在法國，除了其他的任務(wù)，自主移動機(jī)器人必須沿著一條線運(yùn)動。為了更好地理解的線追蹤機(jī)器人的行為，為了顯示學(xué)生們在發(fā)明機(jī)器人時來自物理、幾何、電子、儀表和控制集成方面綜合的科學(xué)理念，作者建立了一個沿線分布機(jī)器人各類畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q 號是 1714879127 該論文含配套的圖紙( 需購買)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q*Q=1714879127的分析模型。該模型考慮到一些現(xiàn)實(shí)世界的限制，允許預(yù)測以電動機(jī)電壓為基礎(chǔ)的移動機(jī)器人的運(yùn)動。另外，作者所描述的幾何形狀線追蹤過程被用來建立一個模擬器。這決定了某一機(jī)器人的確定路徑以及該路徑和參考路徑之間的關(guān)系。該模擬器是一種寶貴的工具，在之前研發(fā)機(jī)器人是能夠比較不同的控制方法以及不同的傳感器布局。這樣在實(shí)際制造過程中可以更好地決定機(jī)器人有關(guān)的物理性質(zhì)。下一節(jié)本文將對機(jī)器人模型和模擬器進(jìn)行一個簡短的描述，在第 3 節(jié)是幾種不同控制方法的比較，包括比例、比例微分、比例積分微分，模糊，表為基礎(chǔ)的模糊，模糊自我組織和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆模型基礎(chǔ)。在第 4 節(jié)中將提到相關(guān)結(jié)論包括一些對正在進(jìn)行的工作的評論。2 仿真機(jī)器人2.1 機(jī)器人模型之前已經(jīng)提到學(xué)生們建造的機(jī)器人的活動通常很簡單，見（圖 1）。 運(yùn)動是通過使用兩個獨(dú)立的直流電電動機(jī)驅(qū)動每一個車輪。差分驅(qū)動器用于控制機(jī)器人。一個或兩個額外的連鑄機(jī)車輪用來保持機(jī)器人的橫向穩(wěn)定。與參考路徑相比較機(jī)器人的偏差是通過放置在機(jī)器人之前的紅外光探測器測量的。通常情況下，車輪速度的閉環(huán)控制已經(jīng)不再運(yùn)用。每個車輪的速度控制間接地采用馬達(dá)電壓的。此選項(xiàng)可能會降低性能的跟蹤算法但簡化了最后的調(diào)整。請記住，閉環(huán)速度控制方向盤使用將需要調(diào)整兩個額外的獨(dú)立循環(huán)。圖 1，基本機(jī)器人。圖 1 基本機(jī)器人這些特點(diǎn)已用于計(jì)算模型線追蹤機(jī)器人（圖 2 ）。為了進(jìn)一步提高準(zhǔn)確性，該模型在慣性（質(zhì)量（M） 和轉(zhuǎn)動慣量（ j ），摩擦系數(shù)（平移（B y）和旋轉(zhuǎn)（B）運(yùn)動），電動馬達(dá)參數(shù)（電阻（ R ）和 電機(jī)常數(shù)（Km）），額外的噪聲各類畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q 號是 1714879127 該論文含配套的圖紙( 需購買)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q*Q=1714879127（在傳感器中讀?。┖蜋C(jī)器人的物理限制，如線傳感器（5'）的長度和可用于電機(jī)（V MAX）最大電壓。該模型［l］描述并且計(jì)算電壓應(yīng)用電動機(jī)為基礎(chǔ)的機(jī)器人的線性度（v）和角速度（0)。2.2 線追蹤模擬器上文已經(jīng)提到機(jī)器人模型與幾何分析線追蹤問題是相輔相成的。這個問題屬于一般路徑跟蹤問題在眾多文獻(xiàn)[2]中已經(jīng)被解決。特別是，本文呈現(xiàn)的該模擬器用被動的方式來跟蹤未知的線的方法與之前計(jì)劃的跟蹤路徑相反。因此，這是事先得知。圖 2 機(jī)器人模型幾何分析還表明，可根據(jù)目前的偏差、車輪速度和機(jī)器人相對于線的角度位置來計(jì)算出未來偏離線（e）。該機(jī)器人是用來作為參考。然而，為了更好地界定參考軌跡和想象的機(jī)器人軌跡，另一種模式是建立在該機(jī)器人的位置基礎(chǔ)上而做出一個絕對的參考。在這幾何模型基中，機(jī)器人偏離線（e）可根據(jù)機(jī)器人絕對位置和車輪的速度來計(jì)算。知道機(jī)器人的位置（坐標(biāo) X,Y,Z）是有可能計(jì)算相交的傳感器陣列與線（ Xey ,Ye ），然后可以計(jì)算出偏差 e（圖 3 ）。由此可以得出機(jī)器人位移的軌跡 e 是非線性的。各類畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q 號是 1714879127 該論文含配套的圖紙( 需購買)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q*Q=1714879127圖 3 線追蹤幾何模型在一個無限小的時間間隔來計(jì)算機(jī)器人位移。如果這個區(qū)間保持足夠小則是不相關(guān)的，如果直線運(yùn)動是分開考慮的,那角運(yùn)動和其中那些是要首先考慮的。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時，這樣的一個區(qū)間里軌跡點(diǎn)以每 5 毫米計(jì)算是小到足以獲得同樣的軌跡，不管是角或直線運(yùn)動都會被首先考慮。幾何模型可以參考線組成的直線段和圓弧的周長一個接一個加入。雖然它似乎有限制，它允許創(chuàng)建幾乎任何種類的軌跡順利通過使用不同的圓弧半徑。圖 2 為該機(jī)器人模型。2.3 參考路徑該模擬是在由直線段與弧線交錯的圍成的弧形90°或 180°孔一起插入紙的直片段所組成的參考路徑。這種路徑在圖4中所描述，總長度約30米。圖 4 參考路徑2.4 機(jī)器人參數(shù)各類畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q 號是 1714879127 該論文含配套的圖紙( 需購買)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q*Q=1714879127在 5 月的這一年，阿維羅大學(xué)以本文模擬為基礎(chǔ)的機(jī)器人為代表參加在法國堡貝爾納的 1996 年的國際移動機(jī)器人錦標(biāo)賽。根據(jù)[1,3]的詳細(xì)資料，下面的參數(shù)為：重量 M = 3.2 公斤轉(zhuǎn)動慣量 J = 0.7 千克.米 2 馬達(dá)最大可用電壓 = 11.5 伏特電機(jī)參數(shù)（R= 7 歐姆和 Km= 0.86 N/ A ）車輪直徑 Rw= 0.03 米車輪之間的距離 b = 0.27 米線性運(yùn)動摩擦系數(shù) B y=40kg/s角運(yùn)動摩擦系數(shù) B w = 0.25 Kg.㎡/s類型傳感器陣列-線性與飽和寬度傳感器陣列 S=18 米3 比較控制策略可以圖２看出，機(jī)器人模型有兩個投入，V 和 Vdif是平均和差別電壓適用于驅(qū)動電動機(jī)。然而，只有一個錯誤的信號是偏差的機(jī)器人將通過傳感器經(jīng)參考路徑傳送。如果機(jī)器人總是向前推進(jìn)，可以看出，任何控制方法，將減少使機(jī)器人回到參考路徑。由于差動電壓是一個確定的角運(yùn)動的機(jī)器人的，讓它改變方向，使之收斂的路線，一個簡單的可能性是使用電子郵件直接控制 Vdif在這種情況下，因?yàn)樽罱K目的是為實(shí)現(xiàn)最高速度的參考路徑，平均電壓 V，可以設(shè)置為最大值。然而，實(shí)際的電壓適用于馬達(dá)的驅(qū)動器是有限的。反映了修正到平均收益率差電壓變風(fēng)量和 Vdif,這將真正提供給機(jī)器人模型。此外，產(chǎn)出的傳感器功能被損壞和加性噪聲。這噪聲允許這些缺陷影響線路或地板，電器干擾傳感器的讀數(shù)和有限精度。為了便于比較，噪音載體，保持同對所有運(yùn)行從開始到終結(jié)點(diǎn)?？刂剖菙?shù)字化，采樣周期為 100 毫秒。 完整的控制系統(tǒng)圖 5。那個參考輸入的路徑進(jìn)行跟蹤。錯誤信號是偏差宣讀的傳感器陣列。各類畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q 號是 1714879127 該論文含配套的圖紙( 需購買)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q*Q=1714879127圖 5 完整的控制系統(tǒng)在這種簡單的模式控制功能可書面表達(dá)。在非?？斓臋C(jī)器人中，有興趣的也可以使用 Vav作為一個電子商務(wù)功能。例如，這可以用來減慢機(jī)器人，同時描述了曲線和加快沿直線部分。然而，機(jī)器人通常都建不是非?？欤\(yùn)行不到 0.5 個 D 語。因此，在本文其余的簡單的辦法在（ 1 ）中將被用于。要比較性能的每一個控制方法兩項(xiàng)主要措施已使用的整體絕對誤差（IAE）和積分誤差平方（ISE） ，綜合沿著充分參考路徑。其他兩個措施也被使用時，機(jī)器人將達(dá)到最大絕對誤差（E Max）和平均時速。3.1 比例控制最簡單的形式的控制是使用比例 Vdif,=Kp * e 控制功能產(chǎn)生。雖然簡單，這種方法提出了幾個問題。正如這一點(diǎn)最大價值為 Kp的是很難找到（需要許多判斷）特別是在非線性系統(tǒng)。另外，它能夠提供的相對較少最佳的性能，因?yàn)樗鼰o法彌補(bǔ)的滯后所造成的機(jī)器人慣性。為充分參考路徑圖 4,使用比例控制 Kp= 200 ，造成偏差情節(jié)描述見圖 6。注意典型的振蕩起因于與簡單的比例的方法一起獲得比較差的控制。各類畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q 號是 1714879127 該論文含配套的圖紙( 需購買)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q*Q=1714879127圖 6 使用 Kp=200 控制比例附件 2：外文原文各類畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q 號是 1714879127 該論文含配套的圖紙(需購買)畢業(yè)設(shè)計(jì)課程定做 Q*Q=1714879127南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告學(xué) 生 姓 名： 黃俊學(xué) 號：05010213專 業(yè) ： 機(jī)械工程及自動化設(shè)計(jì) (論文 )題目 ： 兩足行走機(jī)器人—行走控制部分設(shè)計(jì)指 導(dǎo) 教 師 : 路建萍 劉 艷2009 年 3 月 22 日開題報(bào)告填寫要求1．開題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述” ）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；2．開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見；3． “文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報(bào)告第一欄目內(nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15 篇科技論文的信息量，一般一本參考書最多相當(dāng)于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊） ；4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo) GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2009 年 3 月 15 日”或“2009-03-15”。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫2000 字左右的文獻(xiàn)綜述：文 獻(xiàn) 綜 述摘要 兩足行走機(jī)器人是當(dāng)前機(jī)器人研究領(lǐng)域最活躍的研究方向之一，引起了許多科研工作者的注意。本文介紹了兩足行走機(jī)器人與其他移動機(jī)器人相比的主要優(yōu)點(diǎn)，對國內(nèi)外兩足行走機(jī)器人的研制工作做了綜述，并對將來的研究方向和工作重點(diǎn)做出了展望。關(guān)鍵詞 機(jī)器人 智能控制 兩足行走 1 兩足行走機(jī)器人的一般情況兩足機(jī)器人是模擬人類用兩條腿走路的機(jī)器人 [1]。兩足步行機(jī)器人適于在凸凹不平或有障礙的地面行走作業(yè)，比一般移動機(jī)器人靈活性強(qiáng)，機(jī)動性好。1972 年，日本早稻田大學(xué)研制出第一臺功能較全的兩足步行機(jī)器人。美國、南斯拉夫等學(xué)者也研制出各種兩足走行機(jī)器人模型。兩足步行模型是一個變結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)，單腳支撐為開式鏈，雙腳支撐為閉式鏈。支撐點(diǎn)的固定靠摩擦力來保證，質(zhì)量分布和重量大小都直接影響靜態(tài)和動態(tài)的穩(wěn)定性。為保證行走過程中姿態(tài)的穩(wěn)定性，對行走步態(tài)應(yīng)加嚴(yán)格的約束[2]，[4] 。如圖 1 中示出了具有 11 個動力關(guān)節(jié)的兩足步行模型的自由度分配。這些關(guān)節(jié)以旋轉(zhuǎn)軸的方向分為縱搖軸、橫搖軸和偏航軸。縱搖軸實(shí)現(xiàn)前進(jìn)方向的重心移動，橫搖軸實(shí)現(xiàn)左右方向的重心擺動，偏航軸轉(zhuǎn)換方向。在行走過程中，通過縱搖軸的髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)動作，在前進(jìn)方向上移動重心；通過上驅(qū)體關(guān)節(jié)使上身左傾或右傾，移動上身塔載調(diào)節(jié)重心；通過偏航軸的腰關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)換方向。關(guān)節(jié)的驅(qū)動能源主要有氣壓、液壓和電動三種。氣壓式重量輕、安全便宜，但因空氣的可縮性，在變負(fù)載情況下，穩(wěn)定性差。液壓式輸出功率大、快速性好，但需配備動力組件。例如，日本早稻田大學(xué)加藤一郎教授研制的 WD-10RD,是具有 12 個自由度的液壓驅(qū)動機(jī)器人。電動式結(jié)構(gòu)簡單、控制容易。但功率密度低、價格較高 [6]。圖 1 兩足步行機(jī)器人自由度的配置2 兩足行走機(jī)器人的組成機(jī)器人主要由以下 6 個部分組成。(1)手臂手臂是機(jī)器人的一部分。該部位由手（手爪） 、手臂（手的姿勢）和手腕組成。手臂通過各關(guān)節(jié)來實(shí)現(xiàn)動作的完成。(2)操作機(jī)構(gòu)該部位是驅(qū)動機(jī)械人關(guān)節(jié)的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。被用于關(guān)節(jié)部位的操作機(jī)構(gòu)幾乎都是帶有減速器的伺服電動機(jī)，但是對于可以放入手腕和腿中的小型高扭矩的直接驅(qū)動式電動機(jī)的要求則較高。(3)傳感器傳感器作為用來檢測視覺、觸覺、動作姿勢控制等部位，包括用于測定手腕位置和速度等的內(nèi)置傳感器和用于識別機(jī)器人作業(yè)對象的外部傳感器。(4)移動機(jī)構(gòu)移動機(jī)構(gòu)就機(jī)器人的腳，它是用來移動的部位，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的抬腿跨步，以及關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)擺動，從而完成一些較為復(fù)雜的動作。(5)控制器（控制裝置）控制器是用來控制一系列動作的部位 [8]，[9] 。為了使機(jī)器人的手腕和腿部位活動起來，需要控制器（控制裝置）來向安裝在這些部位的操作機(jī)構(gòu)和傳感器發(fā)送信號指令，使其接受位置信號?？刂破鲿讶祟愃蟮淖鳂I(yè)命令記錄起來，通過開始質(zhì)量那個讓其激活，再把必要的動作指令傳送給手腕和腿部位。(6)操作機(jī)構(gòu)的驅(qū)動源操作機(jī)構(gòu)的驅(qū)動源主要有液壓式、電動式和啟動式。3 兩足行走機(jī)器人的特性體現(xiàn) (1)兩足行走機(jī)器人能適應(yīng)各種地面且具有較高的逾越障礙的能力，能夠方便的上下臺階及通過不平整、不規(guī)則或較窄的路面，它的移動“盲區(qū)”很小。(2) 兩足行走機(jī)器人的能耗很小，因?yàn)樵摍C(jī)器人可具有獨(dú)立的能源裝置，因此在設(shè)計(jì)時就應(yīng)充分考慮其能耗問題。機(jī)器人力學(xué)計(jì)算也表明，足式機(jī)器人的能耗通常低于輪式和履帶式 [7～9] 。(3) 兩足行走機(jī)器人具有廣闊的工作空間。由于行走系統(tǒng)的占地面積小，而活動范圍很大，所以為其配置的機(jī)械手提供了更大的活動空間，同時也可使機(jī)械手臂設(shè)計(jì)得較為短小緊湊。(4)兩足行走是生物界難度最高的步行動作。但其步行性能卻是其它步行結(jié)構(gòu)所無法比擬的。所以，仿人機(jī)器人的研制勢必要求并促進(jìn)機(jī)器人結(jié)構(gòu)的革命性的變化同時有力推進(jìn)機(jī)器人學(xué)及其它相關(guān)學(xué)科的發(fā)展 [12]。兩足機(jī)器人對機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)及驅(qū)動裝置提出了許多特殊要求，這將導(dǎo)致傳統(tǒng)機(jī)械的重大變革。兩足機(jī)器人是工程上少有的高階、非線性、非完整約束的多自由度系統(tǒng)。這對機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)及控制理論的研究提供了一個非常理想的實(shí)驗(yàn)平臺。在對其研究的過程中很可能導(dǎo)致力學(xué)及控制領(lǐng)域中新理論、新方法的產(chǎn)生，另外，仿兩足機(jī)器人的研究還可以推動仿生學(xué)、人工智能、計(jì)算機(jī)圖形、通信等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。因此，兩足步行機(jī)器人的研制具有十分重大的價值和意義。4 兩足行走機(jī)器人的研制展望兩足行走機(jī)器人與輪式、履帶式機(jī)器人相比有許多突出的優(yōu)點(diǎn)和它們無法比擬的優(yōu)越性。但是由于受到機(jī)構(gòu)學(xué)、材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、微電子學(xué)、通訊技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能、數(shù)學(xué)方法、仿生學(xué)等相關(guān)學(xué)科發(fā)展的制約。至今基本上仍處于實(shí)驗(yàn)室研制的階段，尤其是雙足行走的速度、穩(wěn)定性及自適應(yīng)能力仍不是十分理想。只有在走穩(wěn)走好之后再加上臂部執(zhí)行機(jī)構(gòu)和智能結(jié)構(gòu)，才談得上真正的仿人 [12]。當(dāng)然，仿人不能僅僅局限于這些。還應(yīng)該模仿人類的視覺、觸覺、語言，甚至情感等功能。仿人機(jī)器人是許多技術(shù)的綜合、集成和提高。目前，主要的攻關(guān)項(xiàng)目還是行走功能的進(jìn)一步提高。日本本田公司生產(chǎn)的仿人機(jī)器人雖已走向市場化。但是，它的功能還很有限，離實(shí)際意義上的擬人化還有相當(dāng)?shù)囊欢尉嚯x，所以仿人機(jī)器人給科研工作者提供了廣闊的研究空間，提出了一個又一個新的挑戰(zhàn)!同時也促進(jìn)了許多相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，導(dǎo)致了一些新理論，新方法的出現(xiàn)。越來越多的科研工作者投入了這一新興的前沿學(xué)科。5 總結(jié)兩足步行是步行方式中自動化程度最高、最為復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng) [13]。兩足步行系統(tǒng)具有非常豐富的動力學(xué)特性，對步行的環(huán)境要求很低，既能在平地上行走，也能在非結(jié)構(gòu)性的復(fù)雜地面上行走，對環(huán)境有很好的適應(yīng)性。與其它足式機(jī)器人相比，雙足機(jī)器人具有支撐面積小，支撐面的形狀隨時間變化較大，質(zhì)心的相對位置高的特點(diǎn)。是其中最復(fù)雜，控制難度最大的動態(tài)系統(tǒng)。但由于雙足機(jī)器人比其它足式機(jī)器人具有更高的靈活性，因此具有自身獨(dú)特的優(yōu)勢，更適合在人類的生活或工作環(huán)境中與人類協(xié)同工作，而不需要專門為其對這些環(huán)境進(jìn)行大規(guī)模改造。例如代替危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境中(如核電站內(nèi))的工作人員，在不平整地面上搬運(yùn)貨物等等。此外將來社會環(huán)境的變化使得雙足機(jī)器人在護(hù)理老人、康復(fù)醫(yī)學(xué)以及一般家務(wù)處理等方面也有很大的潛力。參 考 文 獻(xiàn)[1] 馬香峰. 機(jī)器人機(jī)構(gòu)學(xué)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1991.[2] 王曉明．電動機(jī)的單片機(jī)控制．北京航空航天大學(xué)出版社，2003.[3] 吳瑞祥. 機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994. [4] 熊有倫. 機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，1996.[5] 王志良. 競賽機(jī)器人制作技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.[6] 馬香峰. 工業(yè)機(jī)器人的操作機(jī)設(shè)計(jì)[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1996.9.[7] 余達(dá)太，馬香峰. 工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用工程[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1999.4.[8] 劉政華等． 機(jī)械電子學(xué)[M]．北京：國防科技大學(xué)出版社，1999.10.[9] Ernest L. Mallet. Robotics: A User-Friendly Introduction [M]. New York:CBS College Publishing, 1985.[10] Yore Koran. 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