两足机器人课程设计报告精选.doc

目录 目录 1 第一章 绪论 2 第二章：硬件设计 3 2.1硬件介绍 3 2.1.1传感器介绍 3 2.1.2舵机介绍 5 2.2结构设计 6 2.2.1 机器人结构示意图 6 2.3 驱动器的选择 7 2.3.1驱动方式 7 2.3.2电动机驱动 8 第三章 软件设计 9 3.1步态设计 10 3.2控制策略 16 第四章 设计总结 17 参考文献： 18 第一章 绪论 随着社会的不断发展，各行各业的分工越来越明细，尤其是在现代化的大产业中，有的人每天就只管拧一批产品的同一个部位上的一个螺母，有的人整天就是接一个线头，就像电影《摩登时代》中演示的那样，人们感到自己在不断异化，各种职业病逐渐产生，于是人们强烈希望用某种机器代替自己工作，因此人们研制出了机器人，用以代替人们去完成那些单调、枯燥或是危险的工作。由于机器人的问世，使一部分工人失去了原来的工作，于是有人对机器人产生了敌意。“机器人上岗，人将下岗。”不仅在我国，即使在一些发达国家如美国，也有人持这种观念。其实这种担心是多余的，任何先进的机器设备，都会提高劳动生产率和产品质量，创造出更多的社会财富，也就必然提供更多的就业机会，这已被人类生产发展史所证明。任何新事物的出现都有利有弊，只不过利大于弊，很快就得到了人们的认可。比如汽车的出现，它不仅夺了一部分人力车夫、挑夫的生意，还常常出车祸，给人类生命财产带来威胁。虽然人们都看到了汽车的这些弊端，但它还是成了人们日常生活中必不可少的交通工具。英国一位著名的政治家针对关于工业机器人的这一问题说过这样一段话：“日本机器人的数量居世界首位，而失业人口最少，英国机器人数量在发达国家中最少，而失业人口居高不下”，这也从另一个侧面说明了机器人是不会抢人饭碗的。根据检测对象的不同可分为内部传感器和外部传感器。 　　 内部传感器：用来检测机器人本身状态（如手臂间角度）的传感器。多为检测位置和角度的传感器。 　　 b.外部传感器：用来检测机器人所处环境（如是什么物体，离物体的距离有多远等）及状况（如抓取的物体是否滑落）的传感器。具体有物体识别传感器、物体探伤传感器、接近觉传感器、距离传感器、力觉传感器，听觉传感器等。本设计所使用的红外光电开关型号为E18-B0，规格数据为： VCC：5V。 工作电流：小于100mA。 输出形式：NPN三极管OC输出。 封装形式：工程塑料。 图2.1.1（b）红外接近传感器 红外接近传感器是开关量传感器，接IO0~IO11的任意一个接口都可以通过NorthSTAR进行疏枝读取和编程。由于输出是开关量，只能判断在测量距离内有无障碍物，不能给出障碍物的实际距离。但是该传感器带有一个灵敏度调节旋钮，可以调节传感触发的距离。 2.1.2舵机介绍 舵机，顾名思义，是控制多面的电机。舵机的出现最早是作为遥控模型控制多面、油门等机构的动力来源，但是由于舵机具有很多优秀的特性，在制作机器人时也时常能看到它的应用。舵机最早出现在航模运动中。在航空模型中，飞行机的飞行姿态是通过调节发动机和各个控制舵面来实现的。不仅在航模飞机中，在其他的模型运动中都可以看到它的应用，如船模上用它来控制舵，车磨重用他来转向等。 一般来讲，多极主要由舵盘、减速齿轮组、位置反馈点危机、直流电机、控制电路板等几部分组成。 舵机是一种位置伺服的驱动器，转动范围一般不能超过1800，适用于那些角度不断变化并可以保持的驱动当中，如机器人的关节、飞机的舵面等。不过也有一些特殊的舵机，转动范围可达到5圈之多，主要用于模型帆船的收帆，俗称帆舵。 2.2结构设计 机器人的机械、电气和控制结构千差万别。这次的双足追光机器人有眼利用的是红外接近传感器，手臂利用两个舵机来驱动，双足用四个舵机驱动。把手臂、双足、和眼睛固定在控制器上。 2.2.1 机器人结构示意图 图2.2.1 机器人结构示意图 2.2.2 完成的机器人 图2.2.2 完整机器人 2.3 驱动器的选择 2.3.1驱动方式 驱动方式有三种：液压式、气动式、电动式。 液压驱动方式的输出力和功率更大，能构成伺服机构，常用于大型机器人关节的驱动。气动式驱动多用于开关控制和顺序控制的机器人。本次课程设计采用的是电动机驱动。 2.3.2电动机驱动 电动机驱动可分为普通交流电动机驱动，交直流伺服电动机驱动和步进电动机驱动。中型或重型机器人。伺服电动机和步进电动机输出力矩相对小，控制性能好，可实现速度和位置的精确控制，适用于中小型机器人。交、直流伺服电动机一般用于闭环控制系统，而步进电动机则主要用于开环控制系统，一般用于速度和位置精度要求不高的场合。 直流伺服电动机结构和原理与普通直流电动机的结构和原理没有根本区别。按照励磁方式的不同，直流伺服电动机分为永磁式直流伺服电动机和电磁式直流伺服电动机。永