四足舞蹈機(jī)器人

1、四足舞蹈機(jī)器人四足舞蹈機(jī)器人01機(jī)電一班 胡新強(qiáng) 本文所實(shí)現(xiàn)的四足機(jī)器人，通過一種基于“對(duì)角線一致”策略成功地實(shí)現(xiàn)了四足機(jī)器人的行走，機(jī)器人的九個(gè)自由度全部由步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)。在軟件上利用加速控制思想，從而使機(jī)器人的動(dòng)作更加平滑，結(jié)合背景音樂，精確控制機(jī)器人的動(dòng)作，使機(jī)器人隨著音樂跳舞。 1.引言引言 本文中介紹的機(jī)器人是一個(gè)四足行走式機(jī)器人，外形酷似水母，整個(gè)身體由四條腿支撐。四條腿在解決平衡性問題上較容易，只需四點(diǎn)共面即可保持整個(gè)機(jī)器人的平衡。但機(jī)器人在行走時(shí)，四條腿之間必然有一個(gè)協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)配合的問題，只有當(dāng)四條腿邁步一致時(shí)才能保證機(jī)器人的身體在一個(gè)水平面內(nèi)，保持它的穩(wěn)定性。否則要么機(jī)器人會(huì)傾斜

2、摔倒，要么動(dòng)作僵硬不夠平滑。機(jī)器人的上部還有三只手臂，三只手臂，每只手臂有兩個(gè)自由度每只手臂有兩個(gè)自由度，可以在程序的控制下?lián)]動(dòng)手臂，配合腿完成一定的動(dòng)作。 為了既能夠保持機(jī)器人的穩(wěn)定性，又讓它的動(dòng)作舒緩平滑，我們提出了一種基于 “對(duì)角線一致對(duì)角線一致”的行走策略行走策略：仿照四足動(dòng)物的行走方式，先左前腿和右后腿同時(shí)邁進(jìn)，接著右前腿和左后腿同時(shí)邁進(jìn)，形成兩條交叉的對(duì)角線，這樣就完成了一個(gè)周期的行走動(dòng)作。以后如此類推。再配合加速電機(jī)控制方法，使電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)更加平滑，避開其固有的振動(dòng)。 2.機(jī)械實(shí)現(xiàn)機(jī)械實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的整體視圖 圖一，俯視圖 圖二，單項(xiàng)輪視圖 整個(gè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)總體上分為上身、腰部和下肢三

3、部分： 上身上身由頭部和手臂組成?？刂频暮诵牟糠?電路板以及電源就裝在頭部的圓罩中。每只手臂由電機(jī)連接的前臂和后臂組成。后臂通過電機(jī)固定在機(jī)身上。前臂和后臂都能自由活動(dòng)，作出各種動(dòng)作。 在機(jī)器人的表演過程中，起著支撐作用的是腰部腰部在我們的動(dòng)作設(shè)計(jì)中，要求機(jī)器人腰部可以扭轉(zhuǎn)。為保持旋轉(zhuǎn)的均勻、平衡，必然要求電機(jī)軸在底盤的中心，將控制腰部的電機(jī)固定在兩根穿過有機(jī)玻璃盤的長(zhǎng)螺絲上。然后在頭部底襯盤下對(duì)稱地安裝了三個(gè)萬向輪，萬向輪可以在有機(jī)玻璃底板上自由滾動(dòng)，大大減少了腰部轉(zhuǎn)動(dòng)地摩擦力。 機(jī)器人行走實(shí)現(xiàn)的另一個(gè)關(guān)鍵問題是腿部，腿部，用兩個(gè)電機(jī)就實(shí)現(xiàn)了四條腿的驅(qū)動(dòng)難題，如何設(shè)計(jì)巧妙的機(jī)械結(jié)構(gòu)同時(shí)帶動(dòng)四

4、條腿，又要使行走平穩(wěn)，我們動(dòng)了很多腦筋，做了很多嘗試，終于找到一種巧妙的連桿傳動(dòng)裝置連桿傳動(dòng)裝置。（如圖3）圖三，機(jī)器人的一個(gè)行走周期 由上圖可見，機(jī)器人在行走時(shí)，的確是“對(duì)角線一對(duì)角線一致致”，這種方法保證了行走的平穩(wěn)性，使得行走得以實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，這只需后腿上的兩個(gè)電機(jī)以相同的方向關(guān)于豎直線作來回?cái)[動(dòng)即可。在模擬實(shí)際情況腰部、頭部重量時(shí)，腰部的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作要更為自然、流暢，不會(huì)出現(xiàn)因電機(jī)帶不動(dòng)而丟步的情況。 讓機(jī)器人行走起來，只是完成了工作的第一步，重要的是如何讓九個(gè)電機(jī)協(xié)調(diào)九個(gè)電機(jī)協(xié)調(diào)一致地配合工作，按照預(yù)先設(shè)定好的動(dòng)作翩翩起舞。3.電路控制電路控制 電路控制部分是機(jī)器人的心臟。驅(qū)動(dòng)電路板主要由主控芯片部分、信號(hào)鎖存部分、電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分以及電源穩(wěn)壓部分等組成 一個(gè)典型的電機(jī)加速驅(qū)動(dòng)過程，其主要的思想是：通過有規(guī)律的變化的延時(shí)程序來控制送往步進(jìn)電機(jī)的脈沖的快慢，從而使電機(jī)得到逐漸加快的脈沖激勵(lì)，穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)加速過程，而不會(huì)出現(xiàn)因?yàn)槊}沖的陡然加快而抖動(dòng)的現(xiàn)象。4.總總 結(jié)結(jié) 通過基于“對(duì)角線一致”的行走策略，我們成功地實(shí)現(xiàn)四足行走式機(jī)器人，并利用我們的電機(jī)加速激勵(lì)的軟件控制方法，使機(jī)器人能隨著音樂完成相應(yīng)