交叉足機(jī)器人實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、交叉足機(jī)器人技術(shù)設(shè)計(jì)摘要：交叉足機(jī)器人的機(jī)構(gòu)是所有部件的載體，也是設(shè)計(jì)交叉足機(jī)器人最基 本的和首要的工作。本文根據(jù)項(xiàng)目規(guī)劃和控制任務(wù)要求，按照從總體到部分、由 主到次的原則，設(shè)計(jì)了一種適合仿人交叉足機(jī)器人控制的機(jī)構(gòu)。文章首先從機(jī)構(gòu) 的設(shè)計(jì)目標(biāo)出發(fā)，制定了總體設(shè)計(jì)方案，再根據(jù)總體方案進(jìn)行了關(guān)鍵器件的選型， 最后完成了各部分機(jī)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)工作。最終的機(jī)構(gòu)在外型上具有仿人的效果， 在功能上完全滿(mǎn)足電氣各部件機(jī)載化的安裝要求。關(guān)鍵詞：載體；設(shè)計(jì)方案；控制1引言交叉足機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是機(jī)器人研制開(kāi)發(fā)的首要問(wèn)題。我們根據(jù)項(xiàng)目整體機(jī) 構(gòu)高度、重量、總自由度數(shù)、自由度的布局、以及整體機(jī)構(gòu)最終要達(dá)到的步幅和 步速

2、的要求，首先確定了交叉足機(jī)器人機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)方案，其次根據(jù)研制進(jìn)度 的需要，按重要程度由高至低分步地進(jìn)行了機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、加工、裝配和調(diào)試，直 到滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。2機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)方案針對(duì)項(xiàng)目根據(jù)實(shí)際擬訂目標(biāo)，結(jié)合我們所學(xué)知識(shí)，從仿人外形和仿人運(yùn)動(dòng)功 能實(shí)現(xiàn)，首先確定了交叉足交叉足機(jī)器人自由度。交叉足機(jī)器人的機(jī)構(gòu)是所有部件的載體，也是設(shè)計(jì)交叉足交叉足機(jī)器人最基 本的和首要的工作。它必須能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的前后左右以及爬斜坡和上樓梯等的 基本功能，因此自由度的配置必須合理。首先分析交叉足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)過(guò)程（前向） 和行走步驟:重心右移（先右腿支撐）、左腿抬起、左腿放下、重心移到雙腿中間、 重心左移、右腿抬起、右

3、腿放下、重心移到雙腿間，共分8個(gè)階段。從機(jī)器人步行 過(guò)程可以看出:機(jī)器人向前邁步時(shí)，髖關(guān)節(jié)與踝關(guān)節(jié)必須各自配置有一個(gè)俯仰自由 度以配合實(shí)現(xiàn)支撐腿和上軀體的移動(dòng)；要實(shí)現(xiàn)重心轉(zhuǎn)移，髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的偏轉(zhuǎn) 自由度是必不可少的;機(jī)器人要達(dá)到目標(biāo)位置，有時(shí)必須進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，所以需要有髖 關(guān)節(jié)上的轉(zhuǎn)體自由度。另外膝關(guān)節(jié)處配置一個(gè)俯仰自由度能夠調(diào)整擺動(dòng)腿的著地 高度，使上下臺(tái)階成為可能，還能實(shí)現(xiàn)不同的步態(tài)。這樣最終決定髖關(guān)節(jié)配置3個(gè) 自由度，包括轉(zhuǎn)體、俯仰、和偏轉(zhuǎn)自由度，膝關(guān)節(jié)配置一個(gè)俯仰自由度，踝關(guān)節(jié) 配置有俯仰和偏轉(zhuǎn)兩個(gè)自由度。這樣，每條腿配置6個(gè)自由度，兩條腿共12個(gè)自由 度。髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的俯仰自

4、由度共同協(xié)調(diào)動(dòng)作可完成機(jī)器人的在縱向 平面（前進(jìn)方向）內(nèi)的直線(xiàn)行走功能；髖關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)體自由度可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎功 能；髖關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的偏轉(zhuǎn)自由度協(xié)調(diào)動(dòng)作可實(shí)現(xiàn)在橫向平面內(nèi)的重心轉(zhuǎn)移功能。 提出了機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)圖，仿人交叉足機(jī)器人機(jī)構(gòu)自由度如圖（1），其下肢共計(jì) 12個(gè)自由度。其中：每條腿包括髖部前、側(cè)向、轉(zhuǎn)動(dòng)各1自由度，膝部前向1個(gè)自 由度，踝部前向、側(cè)向各1個(gè)自由度，其中髖部3個(gè)自由度完全正交，踝部2個(gè)自由 度完全正交。3機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)交叉足機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中關(guān)節(jié)軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須緊湊，傳動(dòng)精度高，效率 高，并保證提供必要的輸出力矩和輸出速度，以滿(mǎn)足機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)步行運(yùn)動(dòng)速度和承 載能力。在上述機(jī)構(gòu)的總體設(shè)

5、計(jì)方案制定后，我們對(duì)機(jī)構(gòu)中關(guān)鍵器件進(jìn)行了選型， 主要包括軸系電機(jī)、傳動(dòng)桿件等，為此我們根據(jù)軸系對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的重要性把機(jī)器 人所有軸系分為兩類(lèi)：主要軸系和次要軸系。主要軸系包括下肢所有軸系，它們 涉及交叉足機(jī)器人基本運(yùn)動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題，因此是本項(xiàng)目機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心問(wèn)題， 其基本元件和結(jié)構(gòu)方式必須首先確定下來(lái)才能展開(kāi)以此為核心的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)加 工工作。3.1動(dòng)力源的選擇目前市場(chǎng)上，有很多種電動(dòng)機(jī)向機(jī)器人提供能源：直流電機(jī)、交流電機(jī)、步 進(jìn)電機(jī)、伺服電動(dòng)機(jī)。由于交叉足交叉足機(jī)器人要求的精度要求比較高，而交直 流電機(jī)通電就轉(zhuǎn)，斷電就停，比較難進(jìn)行機(jī)器人的位置控制；步進(jìn)電機(jī)雖能按一 定的精度工作，但它本身是

6、一個(gè)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，精度達(dá)不到要求。因此，本文選擇使 用伺服電動(dòng)機(jī)。在本文中使用的是價(jià)格比較便宜的伺服電動(dòng)機(jī)一舵機(jī)，如圖（2）。舵機(jī)最早 出現(xiàn)在航模運(yùn)動(dòng)中。在航空模型中，飛行機(jī)的飛行姿態(tài)是通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)和各個(gè) 控制舵面來(lái)實(shí)現(xiàn)的。舵機(jī)控制器一般采用PID控制，以滿(mǎn)足舵機(jī)動(dòng)靜態(tài)指標(biāo)要求； 伺服功率放大器一般由脈沖寬度調(diào)制器（PWM）和開(kāi)關(guān)控制電路組成；直流伺服電機(jī) 是電動(dòng)舵機(jī)的執(zhí)行元件，可采用有刷或無(wú)刷直流電機(jī)；減速機(jī)構(gòu)一般采用蝸輪蝸 桿或絲缸減速機(jī)構(gòu)。主要軸系舵機(jī)的參數(shù)及性能：圖(2)MG995全金屬齒輪13公斤大扭力舵機(jī)技術(shù)參數(shù): 尺寸：40mmX20mmX36.5mm重量：62g技術(shù)參數(shù)：無(wú)負(fù)載速

7、度0.17秒/60度(4.8V)有負(fù)載速度0.13秒/60度(6.0V)扭矩：13KG使用溫度:-30+60攝氏度死區(qū)設(shè)定:4微秒工作電壓：3.0V-7.2V3.2機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì)在上述機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)方案和關(guān)鍵軸系器件確定后，我們對(duì)整體機(jī)構(gòu)進(jìn)行了由 主到次的具體設(shè)計(jì)，其中包括下肢承載平臺(tái)即下體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、軀干機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、控 制安裝空間的設(shè)計(jì)，下面對(duì)這些工作進(jìn)行具體的說(shuō)明。下體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)下肢關(guān)節(jié)軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一般考慮的主要因素包括三個(gè)方面，其一是軸系最 大驅(qū)動(dòng)力矩要求，其二是軸系的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)速度要求，其三是軸系的重量限 制。在本項(xiàng)目中。下肢軸系一方面需要提供足夠的力矩和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度才能實(shí)現(xiàn)對(duì)本 身和上體的承

8、載，另一方面要達(dá)到足夠的運(yùn)動(dòng)速度才能使機(jī)器人整體步行速度達(dá) 到要求。因此，設(shè)計(jì)下肢關(guān)節(jié)軸系時(shí)，上述三個(gè)因素需要著重考慮，即在保證所 需強(qiáng)度、驅(qū)動(dòng)力矩、運(yùn)動(dòng)速度下，在重量、結(jié)構(gòu)和尺寸上進(jìn)行優(yōu)化。在整個(gè)下肢的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我們擯棄了以往的關(guān)節(jié)串行鏈接的模式，通過(guò)傳 動(dòng)桿件及軸承的搭配傳動(dòng)，在實(shí)現(xiàn)靈活自如的同時(shí)，使得多軸關(guān)節(jié)完全正交，其 中包括踝部的前向與側(cè)向關(guān)節(jié)完全正交，髖部的前向、側(cè)向、轉(zhuǎn)動(dòng)三個(gè)關(guān)節(jié)完全 正交。在各個(gè)關(guān)節(jié)處采用連動(dòng)桿件及軸承加固?？紤]到舵機(jī)的承載能力，我們盡量 減輕構(gòu)件的重量。采用鋼鋁結(jié)合的方案，其中腳底板和腰部連接構(gòu)件采用鋁結(jié)構(gòu)， 腿部連結(jié)構(gòu)件采用鋼架結(jié)構(gòu)。這樣很好的利用了鋼的硬

9、度，和鋁的重量輕的優(yōu)點(diǎn)。 另外,我們還利用舵機(jī)本身的長(zhǎng)度作為桿件做了進(jìn)一步的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到了設(shè)計(jì)的 要求和重量的輕便。軀干機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)軀干在交叉足機(jī)器人中不僅僅起到連接下肢、上肢和頭頸部分的作用，而且 要為控制部件設(shè)備提供安裝空間。在本項(xiàng)目中下肢部分的大功率軸系、無(wú)線(xiàn)控制 器、運(yùn)動(dòng)控制器、無(wú)線(xiàn)遙控監(jiān)控器以及鋰離子電池組等都需要安裝在機(jī)器人軀干 部分，因此我們以塑料為材料，將軀干設(shè)計(jì)為一個(gè)中空的腔體，內(nèi)部設(shè)計(jì)有支撐 板，一方面保證腔體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，另一方面提供上述機(jī)載設(shè)備的安裝構(gòu)架，同時(shí) 為了機(jī)載設(shè)備的維護(hù)更換方便，我們將軀干外圍板筋設(shè)計(jì)成為各方可以自由裝卸 的組合形式。機(jī)載安裝空間設(shè)計(jì)電氣機(jī)載化安裝

10、是本項(xiàng)目的主要目標(biāo)之一。因此在機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，機(jī)載電源 子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)的機(jī)載安裝空間和機(jī)載載荷平衡問(wèn)題必須周到考慮。一方面 我們盡量提高機(jī)載部分集成度，減輕機(jī)載部分重量。另一方面采用模塊化分散化 的設(shè)計(jì)原則和安裝方式，盡量利用零散的機(jī)載空間。在機(jī)器人軀干部分的設(shè)計(jì)中， 其內(nèi)腔均設(shè)計(jì)為機(jī)載安裝空間，為了今后的維修時(shí)便于拆卸，為此我們?cè)O(shè)計(jì)了針 孔插拔裝置。將運(yùn)動(dòng)控制器、電源變換模塊、無(wú)線(xiàn)通訊模塊、與控制模塊以及接 線(xiàn)端子連接器合理的布置在機(jī)載空間內(nèi)。下肢軸系設(shè)計(jì)模塊化后，采用板筋結(jié)構(gòu) 連接各個(gè)軸系組成整個(gè)下肢，軸系間板筋圍成的空間作為下肢軸系底層功率驅(qū)動(dòng) 器的機(jī)載空間。3.3機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)果“漫步者

11、”交叉足機(jī)器人整體身高45cm，整機(jī)重量（包括機(jī)載設(shè)備）約1.5kg， 機(jī)構(gòu)共具有13個(gè)自由度：每條腿包括3個(gè)前向自由度、2個(gè)側(cè)向自由度和1個(gè)轉(zhuǎn)彎自 由度。其中，腳踝2個(gè)自由度一一前后與左右；膝關(guān)節(jié)1個(gè)自由度一一前后；髖關(guān) 節(jié)3個(gè)自由度一一前后，左右與旋轉(zhuǎn)；頭部1個(gè)自由度一一左右。圖（3）表1交叉足機(jī)器人各個(gè)參數(shù)（單位：cm）頭部軀干髖見(jiàn)大腿2121514小腿腳踝腳掌外側(cè)總身高1251045表2交叉足機(jī)器人自由度分布表頭頭1 DOF腿髖關(guān)節(jié)3 DOF膝關(guān)節(jié)1 DOF踝關(guān)節(jié)2 DOF總計(jì)12 DOF表3行進(jìn)技術(shù)參數(shù)表步態(tài)步幅步速抬腳高度刖進(jìn)7cm6步/分2cm主要性能如下：機(jī)器人本體和控制系統(tǒng)融

12、為一體，交叉足機(jī)器人體重(包括控制器、電源、 舵機(jī)，桿件等)大約為1.5kg，系統(tǒng)集成度大大提高。其控制部分，包括供電系統(tǒng) 都集成在機(jī)器人體內(nèi)，這種結(jié)構(gòu)比較容易包裝，外觀上更接近人型，有利于電機(jī) 的保護(hù)，系統(tǒng)的集成度大大提高，可實(shí)現(xiàn)無(wú)纜行走；新型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。使用連動(dòng)桿件與軸承的配合，內(nèi)外加固，鋼鋁結(jié)合的方法， 這樣既減輕了關(guān)節(jié)連桿的重量，確保了關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的靈活性，為步態(tài)的規(guī)劃帶來(lái)了 方便，同時(shí)整個(gè)機(jī)器人的外觀也更美觀了；關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍很大，膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍達(dá)到100度，一般關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍 都不小于60度；整個(gè)控制系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)無(wú)線(xiàn)控制，編譯的程序通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)控制各個(gè)舵 機(jī)的配合；在機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，重量

13、一直是我們控制的一個(gè)重要指標(biāo)，我們最終完成的 交叉足機(jī)器人機(jī)構(gòu)總重約1.5kg，達(dá)到預(yù)期的控制目標(biāo)。其中單腿約500g，軀干(包 含控制部分)約500g，其中機(jī)載電源約130g，機(jī)載控制部分約200g，純軀干約170g。 12個(gè)舵機(jī)的總重量744g，零部件約256g。在整個(gè)重量結(jié)構(gòu)中，機(jī)載電源部分所占 比重比較大，我們采用了鋰離子電池，它不僅重量比起氫電池小了許多，還有輸 出電流較大的優(yōu)點(diǎn)。我們?cè)诖_定交叉足機(jī)器人機(jī)構(gòu)總體自由度數(shù)量、自由度布局、主要軸系設(shè)計(jì) 方案和機(jī)載安裝空間的要求后，對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面的設(shè)計(jì)、加工、裝配及調(diào) 試，完成了一套較為完整的交叉足機(jī)器人機(jī)構(gòu)，完全實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)要求

14、。多 次實(shí)驗(yàn)證明，該機(jī)構(gòu)不僅在外形上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了仿人的效果，而且結(jié)構(gòu)靈活，承 載力強(qiáng)，完全可以滿(mǎn)足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)要求。4控制部分4.1控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)選用上位機(jī)+串口+下位機(jī)的控制系統(tǒng)解決方案。上位機(jī) 控制軟件的主要功能是對(duì)預(yù)定的機(jī)器人動(dòng)作進(jìn)行規(guī)劃和位置插補(bǔ)，再按照一定時(shí) 間間隔和次序進(jìn)行發(fā)送給下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人關(guān)節(jié)位置和近似的速度控制；下位機(jī) 主要功能是接收上位機(jī)發(fā)送的位置信號(hào)，根據(jù)信號(hào)要求產(chǎn)生PWM波，控制機(jī)器人 各個(gè)關(guān)節(jié)舵機(jī)運(yùn)動(dòng)，使機(jī)器人按動(dòng)作規(guī)劃完成溜冰動(dòng)作。相應(yīng)的，下位機(jī)主要由 完成串口通信、數(shù)據(jù)的調(diào)度和舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊構(gòu)成。4.2控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)電源為了避免舵機(jī)的供電電源

15、產(chǎn)生的電壓波動(dòng)對(duì)控制電路的干擾，控制電路與舵 機(jī)的電源要進(jìn)行隔離，即分開(kāi)供電。控制電路電源使用的是一個(gè)12V輸出的AC-DC 變壓電源經(jīng)7805芯片后提供的5V電源，而舵機(jī)的電源提供了一個(gè)接口，外接一 個(gè)7806芯片進(jìn)行供電?？刂菩酒\(yùn)動(dòng)控制器的控制芯片模塊包括單片機(jī)、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、外部程序存 儲(chǔ)芯片擴(kuò)展。單片機(jī)采用Atmel公司的ATmega8AVR單片機(jī)，它是8位的高性能嵌 入式控制器，其內(nèi)部集成了 8k的可在線(xiàn)編程的Flash存儲(chǔ)器;256字節(jié)的RAM，可 尋址64字節(jié)，具有32根I/O 口、3個(gè)可編程定時(shí)器、8個(gè)中斷源、6個(gè)中斷矢量、 1個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器。時(shí)鐘電路給系統(tǒng)提供時(shí)間基準(zhǔn)

16、，設(shè)計(jì)時(shí)采用11.05296MHz晶振。 同時(shí)，本設(shè)計(jì)還擴(kuò)展了一片8kX8位的外部存儲(chǔ)芯片2864。運(yùn)動(dòng)控制器采用一片AVR的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了 PWM的產(chǎn)生。由于AVR具有他特有 的并行處理能力和大量的IO接口，可以同時(shí)控制幾十甚至上百個(gè)舵機(jī)同時(shí)工作， 可以為后續(xù)的工作留出一定的空間。串行通信串行通信模塊主要用于ATmega8單片機(jī)與PC機(jī)之間的串行通信。由于PC機(jī) 的COM 口符合RS-232標(biāo)準(zhǔn)，ATmega8單片機(jī)上的串行接口是TTL電平，在RS-232 與TTL電平通信時(shí)，需要電平轉(zhuǎn)換，因此，設(shè)計(jì)時(shí)利用MAX232芯片來(lái)作電平轉(zhuǎn)換。無(wú)線(xiàn)傳輸模塊無(wú)線(xiàn)傳輸采用RS-232串口無(wú)線(xiàn)傳輸模塊，主要

17、目的是采用無(wú)線(xiàn)連接的方式來(lái) 代替計(jì)算機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制器之間的有線(xiàn)連接，從而通過(guò)計(jì)算機(jī)無(wú)線(xiàn)遙控機(jī)器人的行進(jìn)等動(dòng)作。4.3控制軟件界面功能：控制按鈕操作界面中可以看到含有前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、蹲 下、踢球等功能鍵，它們可以控制機(jī)器人的行走等動(dòng)作。在界面的右上角部分是 控制機(jī)器人各個(gè)舵機(jī)的調(diào)試部分。在發(fā)送和接受界面里分別可以顯示計(jì)算機(jī)發(fā)出 的指令和機(jī)器人接受的指令。在SETUP中可以設(shè)置串口，比特率等參數(shù)。我們根據(jù)舵機(jī)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行編程，在Microsoft.V中進(jìn)行控制。 通過(guò)MScomm控件實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制串口。m_Com.SetOutput（COleVariant（hexdata）;這條指令就可以

18、讓計(jì)算機(jī)給串口發(fā)出指令，信息。在調(diào)試的過(guò)程中還利用運(yùn) 動(dòng)控制器軟件搭配使用。如圖（5）（6）（7），通過(guò)這些界面就可以完成機(jī)器人的調(diào)試，運(yùn)行和發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的前進(jìn)后退左右轉(zhuǎn)等功能。-acr困沸匚，-j -.風(fēng)住 4 XSi |號(hào)段a- S3 肌5 口|引5-JSZfflC）醒目心主底 轍幻二具甲 口艇用曲如汨，幽，演目g *.前昭| 5亍 P T R Ort-JCF善工5e甌虹h村管二t 鼻？* %毗.草口萬(wàn). Q XI- / r?2J :IW 0靠出。彳勻虹星（5）VC+.net語(yǔ)言開(kāi)發(fā)界面SrffCE） 測(cè)暮的 fflffli.S JJB（E5 主叫皿 Alij ZLJUD HP f

19、fW）.ViiLi d. - IxcrajorE VLiwai. C+ i直廳】-*!&，亍口胸倬咨 s.iToyiirfFTPi-nrT軍口砌砌丈座sim!| umvt etfclew. rzn；按店mi?三|acfi*ra#日-美書(shū)爪1日r 關(guān)節(jié)u |誼廠(chǎng) 廣白羌聲 r *% p55 :&ST55 頑 r在美.七1 i 一 廠(chǎng)擊夷節(jié)I lsm 左美7 |泗 L右關(guān)|i r *說(shuō)i L誓Fw頑 廣左關(guān)節(jié)L LMO 一 廠(chǎng)由美節(jié)】|沛ii* TOC o 1-5 h z ria|IiUT腕 I|鼬|廠(chǎng)蹭偏|技|_的|1 做Ji上白斷|# = I E.XUnrHcrttnibaRnuil-flKI

20、lXiEKDflLMaisZiHiirLWftEiXItCJLTKGWJNHSWEilMfSfmZinZIWlfCLIKrtaTWJFITETCamELEnRJNWMZOmiZTgMJrLl普時(shí)IU 上 Iffi圖il用n”！l國(guó)必黃：中W口日崔出 歸任第假。X1W日泗口Aft成日動(dòng)耐口 |偵1點(diǎn)亍畢足3 5. (7)控制按鈕操作界面5關(guān)節(jié)調(diào)試在機(jī)構(gòu)加工基本完成、電路正常工作的基礎(chǔ)上，我們開(kāi)始對(duì)新型機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí) 驗(yàn)調(diào)試。調(diào)試實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先進(jìn)行單關(guān)節(jié)調(diào)試，這一步無(wú)任何問(wèn)題后進(jìn)行關(guān)節(jié)的組合 調(diào)試，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行基本的步態(tài)試驗(yàn)。單關(guān)節(jié)調(diào)試首先進(jìn)行的是單關(guān)節(jié)調(diào)試，單關(guān)節(jié)調(diào)試的目的有3個(gè)：測(cè)試各關(guān)節(jié)功放電路

21、、控制電路及機(jī)構(gòu)是否工作正常；(2 )關(guān)節(jié)磨合及死區(qū)測(cè)量；測(cè)量各關(guān)節(jié)實(shí)際運(yùn)動(dòng)范圍；標(biāo)識(shí)各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)正向；測(cè)試各關(guān)節(jié)能夠準(zhǔn)確調(diào)到零位；測(cè)試各關(guān)節(jié)的實(shí)際最大工作空間。關(guān)節(jié)組合調(diào)試。在單關(guān)節(jié)調(diào)試完成之后，進(jìn)行關(guān)節(jié)組合調(diào)試。包括側(cè)向關(guān)節(jié)的 組合調(diào)試、前向關(guān)節(jié)的組合調(diào)試及測(cè)向關(guān)結(jié)合和前向關(guān)節(jié)的組合調(diào)試。之所以對(duì) 機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合調(diào)試，是基于以下幾點(diǎn)考慮的：?jiǎn)蝹€(gè)關(guān)節(jié)已經(jīng)調(diào)試通過(guò)，我們還不清楚各關(guān)節(jié)之間能否有效地配合起來(lái)；供電部分在能夠有效的支持單電機(jī)工作的情況下，能否同樣支持多關(guān)節(jié)同時(shí)工作；組合調(diào)試可以檢驗(yàn)關(guān)節(jié)的實(shí)際輸出力矩是否能夠保證機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定步行；無(wú)論從編程實(shí)現(xiàn)，還是控制方案實(shí)施來(lái)看，組合調(diào)試可以發(fā)現(xiàn)一些隱

22、藏的 問(wèn)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)。我們先進(jìn)行側(cè)向關(guān)節(jié)組合調(diào)試，我們?cè)O(shè)計(jì)了左右側(cè)扭的動(dòng)作來(lái)檢驗(yàn)側(cè)向關(guān)節(jié)。 實(shí)施方案是保持各正向關(guān)節(jié)不運(yùn)動(dòng)，側(cè)向踝關(guān)節(jié)、側(cè)向髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，即機(jī)器人做 左右搖擺的動(dòng)作。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出以下結(jié)論：機(jī)器人能夠按預(yù)定的方案有節(jié)奏地進(jìn)行左右擺動(dòng)， 側(cè)向關(guān)節(jié)組運(yùn)動(dòng)正常。在側(cè)向關(guān)節(jié)調(diào)試完畢之后，進(jìn)行的是前向關(guān)節(jié)組合調(diào)試，擬定實(shí)施的方案為: 機(jī)器人進(jìn)行懸掛狀態(tài)下的原地踏步運(yùn)動(dòng)。這時(shí)每條腿運(yùn)動(dòng)只需用到3個(gè)前向關(guān)節(jié)， 即前向踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、前向髖關(guān)節(jié)。通過(guò)機(jī)器人懸掛踏步實(shí)驗(yàn)，得出以下結(jié)論：機(jī)器人的前向運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)能夠很好地配合起來(lái)；按照理論規(guī)劃的數(shù)據(jù)在加以簡(jiǎn)單的修正之后能夠達(dá)到一個(gè)比較好的效果；前向關(guān)節(jié)能