小型仿人機(jī)器人的控制與人體動(dòng)作示教研究.pdf

1、小型仿人機(jī)器人的研究和應(yīng)用一直是機(jī)器人研究領(lǐng)域活躍的研究方向。小型仿人機(jī)器人控制系統(tǒng)主要包括機(jī)器人控制理論、仿人機(jī)器人本體控制器及相應(yīng)的編程控制軟件三大部分組成。本文針對(duì)面向?qū)W生的小型教學(xué)仿人機(jī)器人BIOROBO,設(shè)計(jì)了機(jī)器人的控制系統(tǒng)。針對(duì)仿人機(jī)器人動(dòng)作編輯較為困難的問(wèn)題,引入了利用激光深度傳感器實(shí)現(xiàn)機(jī)器人動(dòng)作示教的方法。
　　為了提高小型仿人機(jī)器人控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性,穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性,本文在硬件上采用了分布式的機(jī)器人控制系統(tǒng)。以

2、基于STM32為核心的處理模塊為基礎(chǔ),搭建了機(jī)器人的主控制器、傳感器接口模塊和加速度傳感器、攝像頭模塊。采用了一塊現(xiàn)場(chǎng)可編程處理器陣列,做為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制模塊的核心,并建立以此為基礎(chǔ)的總線式的數(shù)字舵機(jī)控制系統(tǒng)。
　　同時(shí)在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的控制系統(tǒng)軟件,運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng),基于USB的通信系統(tǒng)及相關(guān)協(xié)議,FLASH存儲(chǔ)及聲音播放,傳感器模塊系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)小型仿人機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制,傳感器信息集成和相應(yīng)的功能。對(duì)開(kāi)發(fā)完成的機(jī)器人系統(tǒng)

3、進(jìn)行了驗(yàn)證,證明了該控制系統(tǒng)的有效性和穩(wěn)定性。
　　在此基礎(chǔ)之上,針對(duì)小型仿人機(jī)器人目前運(yùn)動(dòng)示教所遇到的難度較大,程序繁瑣等問(wèn)題,提出了一種基于激光深度傳感器的使用人體動(dòng)作示教的方法。該方法根據(jù)人體動(dòng)作,將人體關(guān)節(jié)角度映射至機(jī)器人關(guān)節(jié)角度,經(jīng)過(guò)自由度裁剪和基于速度的有選擇的均值濾波之后,使得使用者可以用動(dòng)作對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教。并且引入了在示教過(guò)程中的碰撞檢測(cè),提高機(jī)器人示教的安全性。設(shè)計(jì)的BIOROBO小型仿人機(jī)器人在多種場(chǎng)合經(jīng)過(guò)了