機(jī)械手-兩足行走機(jī)器人——頭部、臂部控制部分設(shè)計(jì)

機(jī)械手-兩足行走機(jī)器人——頭部、臂部控制部分設(shè)計(jì),機(jī)械手,行走,機(jī)器人,頭部,臂部,控制,節(jié)制,部分,部份,設(shè)計(jì) 總結(jié) 兩足步行機(jī)器人是個(gè)廣泛應(yīng)用在教學(xué)、科研、比賽和娛樂等方面的機(jī)器人，集機(jī)械學(xué)、電子學(xué)、控制科學(xué)、計(jì)算機(jī)、數(shù)學(xué)等于一體。我們根據(jù)當(dāng)前兩足步行機(jī)器人控制系統(tǒng)中常用的處理器和操作系統(tǒng)各自的特點(diǎn)，選用高性能、低功耗的 8 位AVR微處理器，指令執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期，速度快，控制精度高、I/O口驅(qū)動能力更強(qiáng)，優(yōu)于AT51、STC51系列單片機(jī)。并對兩足步行機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)分析和靜態(tài)步行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)在機(jī)器人在平面上的穩(wěn)定行走。 在前期工作中，我們設(shè)計(jì)了雙足機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)，對其進(jìn)行了步態(tài)規(guī)劃，在機(jī)構(gòu)加工、裝配基本完成，控制和功率放大電路正常工作的基礎(chǔ)上，我們開始對物理樣機(jī)進(jìn)行調(diào)試。為了保證調(diào)試的順利進(jìn)行，我們按如下順序進(jìn)行:首先進(jìn)行單關(guān)節(jié)調(diào)試，這一步無任何問題后再進(jìn)行關(guān)節(jié)的組合調(diào)試。 在前期的裝配工作中已經(jīng)進(jìn)行過單關(guān)節(jié)調(diào)試，裝配是按關(guān)節(jié)進(jìn)行的，從踝關(guān)節(jié)裝，從下到上最后是髖關(guān)節(jié)，調(diào)試的目的有兩個(gè)： （1）測試各關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)(包括電機(jī)、減速器)是否工作正常 （2）標(biāo)識各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動方向 這樣邊裝配邊檢測可以保證裝配的順利進(jìn)行，一旦發(fā)現(xiàn)問題可以及時(shí)改正。在裝配完成之后還要進(jìn)行單關(guān)節(jié)的調(diào)試，目的有兩個(gè)： （1）測量各個(gè)關(guān)節(jié)實(shí)際運(yùn)動范圍； （2）零位的制定。 在單關(guān)節(jié)調(diào)試完成之后，進(jìn)行多關(guān)節(jié)聯(lián)合調(diào)試。之所以對關(guān)節(jié)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，是基于以下幾點(diǎn)考慮的: （1）單個(gè)關(guān)節(jié)雖然已經(jīng)調(diào)試通過，但多關(guān)節(jié)之間能否有效地配合起來尚不清楚； （2）供電部分在能夠有效的支持單電機(jī)工作的情況下，能否同樣支持多電機(jī)同時(shí)工作； （3）檢測各個(gè)關(guān)節(jié)聯(lián)合調(diào)試的實(shí)時(shí)性； （4）無論從編程實(shí)現(xiàn)，還是控制方案實(shí)施來看，多關(guān)節(jié)聯(lián)合調(diào)試跟單關(guān)節(jié)調(diào)試有本質(zhì)的不同，可以發(fā)現(xiàn)一些隱藏的問題，及時(shí)加以解決，便于下一步實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，同時(shí)可以給調(diào)試人員積累一些調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，為進(jìn)一步調(diào)試打下基礎(chǔ)。 該課題在以后還有很多要進(jìn)一步改進(jìn)和研究的地方： (1) 機(jī)器人使用更為先進(jìn)的處理器，如ARM系列處理器和PC104, PowerPC等單板計(jì)算機(jī)； (2) 對雙足機(jī)器人的行走的穩(wěn)定性認(rèn)識不是很足，沒能使機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)自然、快速穩(wěn)定的行走； (3) 規(guī)劃時(shí)使用的理想模型與實(shí)際的物理本體有一定的差距，不能精確反映實(shí)際的情況； (4) 控制系統(tǒng)發(fā)出的控制信號與舵機(jī)執(zhí)行的結(jié)果存在誤差，不能完全復(fù)現(xiàn)規(guī)劃的結(jié)果。 在課題研究的整個(gè)階段，劉艷老師給了我不少的指導(dǎo)和建議，在此向他們表示衷心的感謝！ 同時(shí)還要感謝雙足機(jī)器人研究小組的其他成員：許峰、黃俊、徐昕晏、徐超。他們給予了我很大的幫助和支持。