基于AVR的雙足競步機(jī)器人設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、機(jī)器人競賽已成為國內(nèi)高校大學(xué)生熱衷參與的科技創(chuàng)新活動之一，開發(fā)一個適用比賽的競賽機(jī)器人平臺具有比較重要的現(xiàn)實意義。本文以中國機(jī)器人大賽暨RoboCup中國公開賽為背景，旨在設(shè)計開發(fā)一個用于競賽的雙足競步機(jī)器人平臺，根據(jù)比賽規(guī)則，設(shè)計并實現(xiàn)了雙足競步機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)、基于ATmega128的控制系統(tǒng)硬件、穩(wěn)定步態(tài)以及控制系統(tǒng)軟件等，最終對雙足競步機(jī)器人進(jìn)行實驗調(diào)試和驗證。
　　本文首先在分析理解雙足競步機(jī)器人機(jī)械機(jī)構(gòu)和比賽規(guī)則的基礎(chǔ)上

2、，通過對人體關(guān)節(jié)和自由度的分析、簡化，為雙足競步機(jī)器人雙腿的髖、膝、踝關(guān)節(jié)各配置了1個前向運動的自由度，并選擇模擬舵機(jī)SR-403P作為關(guān)節(jié)的驅(qū)動元件，使用Pro/Engineer軟件對舵機(jī)連接件、腳底板和頂板等機(jī)械零件進(jìn)行了設(shè)計，完成6自由度的雙足競步機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)整體設(shè)計和制作。然后，根據(jù)雙足競步機(jī)器人的控制要求，選用AVR系列單片機(jī)ATmega128作為系統(tǒng)控制芯片，選用高性能充電電池作為舵機(jī)和控制電路的電源，為濾除干擾使用光耦器

3、件對控制電路和舵機(jī)進(jìn)行隔離，使用紅外傳感器對機(jī)器人糾偏，基于模塊化思想設(shè)計了單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、外圍隔離電路、電源電路、紅外傳感器電路等，通過萬用板焊接電路檢驗了電路可行性，采用Altium Designer10軟件完成各個模塊硬件電路原理圖和PCB電路板的設(shè)計和制作。再后，根據(jù)雙足競步機(jī)器人的動作要求，選用基于仿生學(xué)原理的步態(tài)規(guī)劃方法，對人的步行和空翻過程進(jìn)行仿真分析，將人的運動過程簡化、改進(jìn)，得到機(jī)器人髖、膝、踝關(guān)節(jié)的角度變化數(shù)據(jù)，

4、經(jīng)過反復(fù)調(diào)試后設(shè)定為雙足競步機(jī)器人的步行和滾翻動作初始步態(tài)數(shù)據(jù)，達(dá)到雙足競步機(jī)器人完成行走和翻滾動作的要求。最后，在軟件設(shè)計方面，設(shè)計了包括主函數(shù)、行走函數(shù)、紅外檢測及中斷觸發(fā)函數(shù)等多個軟件函數(shù)，行走函數(shù)運用定時器/計數(shù)器產(chǎn)生6路PWM信號，按照初始步態(tài)數(shù)據(jù)不斷計算PWM占空比并及時改變輸出，驅(qū)動6個舵機(jī)協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)雙足競步機(jī)器人行走、前滾翻和后滾翻等功能，并設(shè)計了行走速度調(diào)節(jié)算法，在保證行走速度的基礎(chǔ)上使機(jī)器人步態(tài)更穩(wěn)定;紅外檢測及