機器人技術結課論文

1、機器人技術學號：姓名：班級：機械工程二一七年六月獲獎證書是通過學習機器人技術，制作十自由度機器人在2017中國工程機器人大賽暨國際公開賽上獲得的，我很慶幸能夠選機器人技術這門課，這門課使我對機器人有了一個更加清晰的認識，同時也激起了我對此方面的研究的興趣。之前就對機器人頗感興趣，并對此進行了深入的了解，通過這門課，我認識到，機器人作為這些學科的交叉產物，是個綜合應用這些知識的最好的平臺。通過這門課，我們制作的十自由度機器人，參加了2017中國工程機器人大賽暨國際公開賽（RoboWork），競技體操項目，獲得理想的成績，在這個過程中我也從新認識了機器人制作的艱辛和困難性，使我認識到之前對此不以為

2、然，眼高手低態(tài)度得幼稚。同時也教育我，任何一個項目本身所呈現(xiàn)的問題只是完成該項目所需工作的冰山一角，做任何事，都必須以謙恭，認真的態(tài)度對待。同時也是我懂得了，再將事情坐完之前不可輕易對此做出評價。競技體操機器人摘要體操機器人是仿人型機器人里的一種，也是研究仿人型機器人的基礎。體操機器人不僅能夠提高我們的動手能力和實踐能力，還能增強我們的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新實踐能力，鍛煉我們的綜合素質，讓我們更熱衷于科學技術的研究。本體操機器人以十自由度為基礎，能夠完成擺手、滾翻、俯臥撐、側翻、倒立等多項高難度動作。它具有多自由度并集成了現(xiàn)代化控制技術、人機交換技術等機電一體化技術。目前體操機器人主要用來供人們娛樂欣

3、賞使用，它在人們的生活扮演著越來越重要的角色。此次設計的體操機器人主要由機械結構和控制系統(tǒng)組成，首先機械結構設計，根據(jù)制作材料、舵機型號初步設計出體操機器人的機械外形，然后在SolidWorks下對機器人進行虛擬三維建模，對存在的問題進行修改。最后對其進行運動學仿真和運動學分析。檢查是否能夠完成指定的動作，對速度、加速度、位置能問題進行分析。再次是控制系統(tǒng)設計?？刂葡到y(tǒng)的硬件以飛思卡爾公司的MK60DN512ZVLQ10芯片為核心，在Altium Designer Winter 09軟件中開始設計體操機器人的控制電路。經過系統(tǒng)調試，通過上位機軟件實現(xiàn)對機器人的控制。采用嵌入式C語言，設計和調試

4、程序，最終使機器人能過自主完成體操動作。此次比賽的創(chuàng)新之處在于不僅能夠完成指定動作，還能完成打排球能高難度動作。關鍵詞： 體操機器人；舵機；十自由度；SolidWorks；Altium DesignerGymnastics robot AbstractGymnastics robot is a kind of humanoid robot, which is the basis for the study of humanoid

5、0;robot. Gymnastics robot can not only improve our manipulative ability and practice ability, but also can enhance our innovation consciousness and innovation ability, which exerci

6、se our comprehensive quality and let us more interest in the study of science and technology. On the basis of 10 degrees of freedom, the robot can accomplish a&

7、#160;number of difficult moves such as motioning with his hand, rolls, push-ups and side turn. It has more degrees of freedom and mechanical and electrical integration te

8、chnology such as the modern control technology and man-machine exchange technology. Nowadays gymnastics robots are mainly used for people to appreciate the use entertainment, and&#

9、160;it will play a more and more important role in people's lives.    The design of the gymnastics robot is mainly composed of mechanical structure and cont

10、rol system. First of all, the mechanical structure design is the most important part, according to production materials, steering gear model, gymnastics robot's mechanical shap

11、e is designed. Then, under the SolidWorks the virtual 3D modeling is designed, the existing problems of the robot is modified. Finally, the kinematics simulation and kine

12、matic analysis are carried. Besides, we check whether it can complete the specified action and analyze the problems of the speed, acceleration, position. Again, the control

13、60;system is designed. Hardware of the control system is Freescale company's MK60DN512ZVLQ10 chip, in Altium Designer in Winter 09 software, we began to dance robot contro

14、l circuit design. After the system debugging, through the PC software we control the robot. Using embedded C language, program design and debugging, we eventually make ro

15、bots independently complete the gymnastics movements. Innovation is not only able to complete this match specified action, but also to complete difficult moves, such as playin

16、g volleyball.Keywords：Gymnastics robot;Steering gear;Ten degrees of freedom; SolidWorks；Altium Designer目 錄1.綜述11.1 課題的研究目的及意義11.2 機器人研究發(fā)展現(xiàn)狀11.3 比賽相關內容及分析22.系統(tǒng)整體設計22.1 競技體操機器人機械部分材料分析22.2 動力元件分析33.機械結構設計43.1 體操機器人的整體設計43.2 機器人的零件尺寸形狀設計54.競技體操機器人控制系統(tǒng)硬件介紹74.1 K60核心板圖74.1.1 K60核心板圖74.1.2 晶振模塊74.1.3

17、 復位模塊電路圖84.1.4 JTAG接口電路84.2 舵機控制電路94.2.1 核心板控制舵機的接口布局圖94.2.2 舵機驅動電路105.系統(tǒng)開發(fā)調試115.1 機器人調試模式115.2 機器人動作運行模式126.結論13參考文獻141. 綜述1.1 課題的研究目的及意義當今21世紀是科技快速發(fā)展的時期，機器人研發(fā)面臨著各種困難。它是計算機工程、機械電子工程、控制工程、電氣工程和材料工程等多學科相互交匯融合的綜合性技術，它在人類的生產和生活活動中發(fā)揮的巨大的作用，是人類生活中的必需品。它代表著當代最新科技水平。但是機器人學無疑是當代最具影響力的產業(yè)之一。它集中了多門學科的技術核心，代表著機

18、械與電子行業(yè)的最高成就。自上個世紀七八十年代以來，機器人被應用到工業(yè)發(fā)展中已經有著不可替代的意義。機器人可分為仿人機器人、工業(yè)機器人等，其中仿人機器人又分為體操機器人、競速機器人等。如今的機器人類型多樣化，被應用于不同領域的不同工作。機器人代替人類工作，不但提高了工作效率，還可以應用到一些人類無法接觸的危險工作環(huán)境中以保護類安全。而今，全球有近一百萬臺各種類型的機器人正在運行，并成為了一個具有強大活力的新興產業(yè)。大量的機器人從事著人類生活和生產的各個領域的工作，體操機器人便應運而生。體操機器人的課題研究是近代衍生的一門學科，有接近四十年的研究歷史。在這四十年來，體操機器人的課題研究經歷了一個跌

19、宕起伏的過程。在國內的很多機器人大賽中，都可以看見它的身影。它的功能是能夠模仿人類完成一系列動作，包括翻滾、倒立、側翻等。體操機器人自由度高、精度高、能耗低、裝配容易、控制方法多樣。主要參考人類的身體結構對其進行結構設計。與其它品種機器人相比，這種機器人有很多特點。它有很強的環(huán)境適應能力，很高的靈活性，可以應用于服務業(yè)等。研究體操機器人，這有利于普及機器人技術、提高學生的科技素質。1.2 機器人研究發(fā)展現(xiàn)狀目前體操機器人的研究主要有欠驅動單杠體操機器人的研究，國外很多采用Acrobot的欠驅動兩桿體操機器人模型。Acrobot是一種具有2自由度和1主動關節(jié)的二連桿機器人，它能簡單粗略的模擬體操

20、運動員在單桿上的擺起、倒立、大回環(huán)等動作。國內主要為各種類型的復雜人形機器人的研究，可以實現(xiàn)體操動作。各大高校通過各類機器人比賽來展示自己的研究成果，同時交流技術，促進體操機器人的發(fā)展。在國外，制造業(yè)機器人取得了輝煌的發(fā)展，在工業(yè)界里得到了普遍應用并廣受好評，因此形成了許多有著非常影響力的企業(yè)。如德國的庫卡、奧地利的威猛、瑞士的ABB、日本的安川和車樂美等。這方面的權威人士說，機器人產業(yè)是繼汽車、計算機產業(yè)之后又一個重大的，新興的高科技產業(yè)，并一定會像汽車、計算機一樣普及大眾。但是目前無論在生產、使用還是出口方面，日本始終占據(jù)著第一位，當今日本具備擁有一百三十多家專業(yè)的機器人研發(fā)生產企業(yè)的能力

21、，并且這些機器人強國發(fā)展的勢頭依然沒有減弱。我國機器人行業(yè)起步較晚，與那些機器人發(fā)展大國的差距還是較大的。二十世紀七十年代國家才開始有自己的機器人工業(yè)，七五期間我國政府開始扶植機器人行業(yè)，實現(xiàn)了自己國家的工業(yè)機器人的整套技術的發(fā)展目標，出現(xiàn)了許多類型的機器人，比如：爬坡、噴涂、電焊等。近年，國家在制造業(yè)的機器人和機器人機械化生產線以及與機器人相關的工程項目、還有與其附加產業(yè)的年產值達到了五億元。體操機器人在機器人領域是重要的一部分，黨和政府在體操機器人方向加大了發(fā)展力度。每年，國內舉辦很多相關競賽來促進國內高校對體操機器人的研究和發(fā)展，如FIRA和RoboCup等。這些比賽帶給每個人的不只是個

22、人、學校的榮譽，更是代表著中國對機器人的喜愛，代表著中國年輕一代對機器人行業(yè)的發(fā)展與期望。但是我國體操機器人還是存在著一些問題，比如：1）體操機器人設計及開發(fā)隨著經濟及科技的發(fā)展，這些年來得到了巨大發(fā)展，但機器人設計還是停留在簡單的加工和調試上，真正的智能控制沒能充分融入其中。2）我國基礎零部件制造能力差。即使目前來說國家在有機器人有關的零部件方面有了一些的基礎，卻不管從質量、類型，還是效率等方面都與那些老牌機器人生產國有著明顯的實力懸殊，影響了我國機器人的價格競爭力。3）中國的機器人還沒有屬于自己品牌的體操機器人，雖然好多高校正在研究體操機器人，但沒有推廣到市場，不能把機器人應用到社會上去。

23、4）國家對于機器人的政策雖然有一些但是和國外相比還是有一些差距，機器人競賽相對而言還是太少，以至于不能激發(fā)出人們學習機器人計數(shù)的熱情。1.3 比賽相關內容及分析根據(jù)比賽任務的要求，機器人不僅要完成競技體操機器規(guī)定動作，同時還要自編有創(chuàng)意、有舞美效果的動作。因此本款機器人以原有體操機器人為模板，在保證能完成準備動作、翻滾動作、俯臥撐、側翻動作、倒立動作、自編動作等規(guī)定動作的基礎上，增加兩臺類人機器人，重新設計其整體尺寸并改進部分機械結構件，以適應自主設計的其他創(chuàng)意動作，滿足創(chuàng)新創(chuàng)意及良好的觀賞性的需要。除了要滿足比賽動作要求，本款機器人的重難點在于機器人動作的流暢性，以及各機器人間地協(xié)調配合。初

24、步考慮通過調試控制程序中動作持續(xù)時間，改進代碼運行算法等方法，以較好地實現(xiàn)各機器人動作之間的同步，從而使其具有良好的觀賞性。另外，本款機器人要具有新奇的外觀，突破性的創(chuàng)意動作等，從而完全滿足比賽創(chuàng)新創(chuàng)意的要求，達到預定目標。2. 系統(tǒng)整體設計2.1 競技體操機器人機械部分材料分析本次參賽的競技體操機器人機械部分主要有手臂、軀干和雙腿。這些部分可以用的材料目前主要有金屬、木材、塑料和復合材料?，F(xiàn)在大部分機器人制作的材料是金屬，因為金屬具有良好的硬度、好看的色澤并且不易磨損。在有專業(yè)加工工具時，金屬材料也比較容易加工。目前用于制作機器人的金屬材料主要鋁合金和各種碳鋼8。因為它們具有足夠的強度和硬度

25、，滿足大部分機器人的強度要求。鋁合金是機器人制作最常用的材料，它質量輕，有足夠的強度且易于加工。其中5052鋁板是目前應用最廣泛的防銹鋁，它屬于Al-Mg合金鋁板。這種合金鋁板的強度高，在加入鎂元素時能夠增強鋁板的抗腐蝕性和強度并且可塑性好以及良好的焊接性。在制作機器人中，木材有時也會大量被利用。主要因為木材相對于金屬和塑料的質地要輕，不易發(fā)生彎曲，而且割斷和加工都比較容易。當制作機器人支柱類零部件時，木質材料比金屬材料更便于組裝，因此木材更適合于制作輕型機器人。除此之外由于干燥的木材不導電的性質，可以很好地避免由于機身而引起電路的短路或者機身漏電等。雖然由金屬制造的機器人給人的感覺更像機器人

26、，但是用木材來制作機器人也是一個不錯的選擇。塑料也是制作機器人經常被采用的材料，相比金屬材料它的優(yōu)勢就是便于加工，可以很容易制作出復雜的零件。但是它的缺點也很明確，就是硬度比較低。目前常用的塑料主要有ABS、PVC、尼龍以及有機玻璃等。ABS是五大合成樹脂之一，其用途十分廣泛，它具有很好的抗沖擊性、耐熱性和耐腐蝕性等優(yōu)良特點，并且易于加工、零件尺寸穩(wěn)定、好的表面光澤性等特點。它還可以在表面進行噴鍍金屬、粘接和焊接等二次加工。由于這些優(yōu)良特點，這種材料被廣泛用于機械、汽車、電子電器和建筑等許多工業(yè)領域。PVC的主要成分是聚氯乙烯。它的特性是不易燃燒、具有高強度、不易因溫度而發(fā)生尺寸變化等特點。P

27、VC有兩類，即軟PVC和硬PVC。其中軟PVC由于添加了柔軟劑，容易變脆且不易保存，所以應用范圍不廣。硬PVC不含柔軟劑，所以具有良好的韌性、容易成型、不易變脆以及保存時間長等特點，它的應用開發(fā)很有價值。尼龍是一種高分子化合物，具有很高的機械強度、耐高溫、表面摩擦系數(shù)低、軟化點高、耐腐蝕、電絕緣性好以及五毒無臭等優(yōu)良特點，但是吸水性打，從而影響尺寸穩(wěn)定性和電性能。該材料常被用于制作成梳子、牙刷盒扇骨等。有機玻璃也叫亞克力，它的化學名稱是聚甲基丙烯酸甲酯，它具有較大的強度、質量輕、表面光滑、耐化學品腐蝕以及絕緣性好等特點?？紤]到各個材料各方面的性能，該競技體操機器人機身材料主要是使用的是5052

28、鋁合金，它強度高，易加工，能夠滿足要求。下表2-1是5052鋁合金的參數(shù)：表2-1 鋁合金參數(shù)化學成分鋁Al硅Si銅 Cu鎂 Mg鋅Zn錳Mn鉻Cr鐵Fe余量0.250.102.22.80.100.100.150.350.40力學性能抗拉強度（b）條件屈服強度0.2彈性模量（E）退火溫度170305MPa65MPa69.370.7Gpa3452.2 動力元件分析動力元件顧名思義就是為機器人提供動力的元件，競技體操機器人之所以能完成各個競技體操動作，都是由它身體中各個運動部位的動力源（驅動電機）提供動力的。該競技體操機器人只是通過轉動副完成各個動作，因此只需要電動機作為動力源

29、就能滿足要求。目前被用作機器人的動力源常用電機有三類，即直流電機、舵機和步進電機。它們具有各自的優(yōu)點和缺點。其中直流電機耗能較低，提供的力矩大，常用于閉環(huán)控制系統(tǒng)中；舵機控制精度準確但產生的力矩小，可用于開環(huán)系統(tǒng)；步進電機的控制精度精確，可是功耗較大并且力矩相對于其他種類電機較小，常用于開環(huán)控制系統(tǒng)9。下表2-2為這三種電機特點的對比：表2-2 不同類型電機特種比較表電機類型優(yōu)點不足應用范圍直流電機市場上廣泛存在，種類多，功率大，力矩大，連接電路簡單轉速太快，一般需要配有減速裝置，電流比較大，控制復雜（PWM）,價格較貴用于比較大的機器人舵機內部有減速齒輪，接口簡單，價格便宜，控制方便，易于裝

30、配，型號多功率小，速度調節(jié)范圍較小常用于小型機器人和步行機器人步進電機控制精度高，種類多，適合室內機器人速度功率低，比較難裝配，提價大，負載能力低，自重比較小，控制復雜用于小型和輕型機器人通過上表的比較以及該競技體操機器人設計要求，舵機完全能夠滿足要求。使用的舵機型號是春天舵機SR403P。在表2-3中列出了該種舵機的參數(shù)：表2-3 SR403P舵機參數(shù)產品規(guī)格技術參數(shù)尺寸（mm）重量線長6.0V7.4V轉動角度速度扭力速度扭力長寬高gozcms/60°kg·cmoz·ins/60°kg·cmoz·in40.820.742.8672.

31、37300.2113.2183.630.19153212.8180°3. 機械結構設計3.1 體操機器人的整體設計Solidworks是由美國SolidWorks公司推出的功能強大的三維設計軟件系統(tǒng)，自1995年問世以來，以其優(yōu)越的性能、易用性和創(chuàng)新性，極大的提高了機械工程師的設計效率，其應用范圍涉及航空航天、汽車、機械、造船、通用機械、醫(yī)療器械和電子等領域4。設計師使用它能快速地按照其設計思想繪制草圖，嘗試運用各種特征與不同尺寸，生成模型和制作詳細的工程圖。設計裝配主要包括手部、雙腿、雙足、頭部、肩部以及胯部的設計，在對機器人的虛擬裝配過程中，需要對機器人的各個零部件間的運動關系進

32、行詳細分析，得出每個運動副的約束形式，即約束副。然后將各零部件配合為手臂、腿等裝配體單元，配合過程中主要用到同軸、重合、平行等配合關系。然后再將機器人的各裝配體單元配合，從而實現(xiàn)機器人整體模型中頭部、大臂和小臂的轉動以及小腿大腿彎曲等動作。根據(jù)第二章機器人材料的選擇和舵機的選擇，開始設計機器人各個零件的形狀和尺寸?？梢韵韧ㄟ^SolidWorks進行三維零件設計和三維虛擬裝配。目前SolidWorks是一款被廣泛使用的三維造型軟件，可以進行三維動畫模擬，功能十分強大。它能夠造型出復雜的曲面，設置零部件的材料外觀等，使虛擬的三維零部件看起來更像現(xiàn)實的零部件。除此之外還能夠進行受力分析，檢驗結構設計

33、中部分應力過于集中和過大的問題。前期通過SolidWorks進行零部件的設計和裝配，能夠及時發(fā)現(xiàn)問題和不合理之處，及時解決問題，從而縮短了產品的設計周期，降低設計成本，從而提高產品質量。在SolidWorks中畫出各個三維零件和三維裝配。以下分別是競技體操機器人各個部分的三維圖和裝配圖：圖3-1 機器人手臂 圖3-2 機器人腿圖3-3 機器人裝配圖3.2 機器人的零件尺寸形狀設計體操機器人的機械結構設計是體操機器人設計中最基礎的一部分，是進驅動執(zhí)行和動作規(guī)劃等的前提要求。一個完整的體操機器人必須是一個機械結構合理、自由度分配正確、重心設計嚴謹、尺寸大小符合設計要求的機械結構3。本款機器人由三臺

34、機器人組成，其中一號和二號機器人結構相似，均為十七自由度機器人；三號機器人為標準十自由度體操機器人。一號機器人和二號機器人身高38CM,肩寬20 CM，臂長18 CM，整體重量為1.75KG。采用17個數(shù)字伺服舵機馬達，擁有17個自由度（活動關節(jié)），雙腿十個，雙手六個，頭部一個。采用的數(shù)字舵機有標準的180度運動范圍，PWM脈寬控制模式，15公斤力矩，馬達內部自主反饋保證輸出角度準確。型材材質采用1MM高強度鋁鎂合金，連接件，緊固件采用凸臺攻絲緊固。表演時機器人隨音樂翩翩起舞，動作協(xié)調、靈活。三號機器人為比賽要求的參加規(guī)定動作賽的體操機器人，身高24CM，肩寬8.5CM，臂長13.5CM，整體

35、重量1.5KG。機器人的外觀結構由三類結構件組成。一類是手臂、身體、腿部結構件，為矩形直條夾持構件；二類是手掌、腳掌結構件，一端連接舵盤，另一端為手部腳部造型；三類是肩部、跨步結構件，為多次彎折的U型結構件。設計的尺寸依據(jù)力學平衡原理，保證能夠充分完成動作。第15頁4. 競技體操機器人控制系統(tǒng)硬件介紹本次參賽的競技體操機器人使用的是飛思卡爾公司的Kinetis系列微處理器，具體的型號為MK60DN512ZVLQ10。該芯片有512KB的flash儲存器以及128KB的RAM，共有144個引腳，采用的封裝是LQFP。它的功能十分強大，能夠提供10種低功耗操作模式，提供電源盒時鐘的門控，可以實現(xiàn)最

36、佳的外設活動和恢復時間。它的停止電流< 2 µA,運行電流<350 uA/MHz，停止模式喚醒時間為4µs。它的硬件加密協(xié)處理器用于確保數(shù)據(jù)傳輸和儲存的安全，它比軟件的實施速度更快，而且CPU負載最低，還支持各種算法，例如DES、3DES、AES、MD5和SHA-1等。在Altium Designer Winter 09軟件中進行原理圖的設計以及硬刷電路板。4.1 K60核心板圖4.1.1 K60核心板圖K60核心板圖如圖4-1所示。圖4-1 K60核心板圖整個芯片所需的電壓為3.3V，可以由鋰電池或USB接口供電，由于芯片的引腳過多，故將芯片放置于PCB板中間

37、位置，方便布線與連接。4.1.2 晶振模塊該芯片電路中同時使用了有源晶振和無緣晶振。電路圖分別如下所示：圖4-2 無源晶振模塊圖4-3 有源晶振模塊系統(tǒng)主時鐘信號K60芯片含有32.768KHz的無緣晶振和50MHz的有源晶振，其中無源晶振是為MCU內部的RTC模塊提供時鐘信號。有源晶振是為系統(tǒng)工作時提供時鐘信號。4.1.3 復位模塊電路圖復位模塊電路圖如圖4-4所示。圖4-4 復位模塊K60芯片的正常工作狀態(tài)時RESET處于高電平，復位時復位RST按下，RESET引腳接地，K60芯片復位。并且在復位引腳并聯(lián)了0.1µF電容，提高了復位信號的穩(wěn)定性。除此之外復位引腳RESET還加上了

38、拉電阻，可以有效地防止外界信號的干擾。4.1.4 JTAG接口電路JTAG接口電路如圖4-5所示。圖4-5 JTAG模塊JTAG是一種國際標準測試協(xié)議，它是下載和調試接口。標準的JTAG接口是4線，即TMS測試模式選擇，用來設計JATG口處于某種特定的測試模式；TDO測試數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)通過TDO從JATG輸出；TCK測試時鐘輸入；TDI測試數(shù)據(jù)輸入，數(shù)據(jù)通過TDI輸入JATG口。4.2 舵機控制電路4.2.1 核心板控制舵機的接口布局圖核心板控制舵機的接口布局圖如圖4-6所示。圖4-6 核心板控制舵機的接口布局圖圖中通道0到通道11為各個舵機與核心板相連的接口，每個通道控制一個舵機，但是其中T

39、4和T5通道不需要連接舵機，因為該機器人只有10個舵機需要控制，這兩個通道多余了。每個舵機與哪個通道相連接需要記住，這樣方便后續(xù)的編程，控制一個通道相應的舵機發(fā)生旋轉。4.2.2 舵機驅動電路舵機驅動電路如圖4-7所示。圖4-7 舵機驅動電路通道2舵機有三個接線口，分別是電源，地和控制信號。核心板通過控制PWM波的輸出，舵機接受信號，旋轉相應的角度。相比2舵機電路圖，其他舵機電路圖只有控制信號線不同，每個舵機都有它相應的控制信號線，不可都連接在一個控制信號線上。5. 系統(tǒng)開發(fā)調試5.1 機器人調試模式調試模式時下接受兩種形式的調試指令，一種為單次位置調試指令，一種為連續(xù)動作調試指令。以下是上位

40、機軟件界面：圖5-1上位機軟件界面1下圖是上位機軟件命令調試界面：圖5-2 上位機軟件界面2上位機軟件界面上，菜單欄中“操作-復位”用來加載和保存機器人的復位值、計時器功能和串口調試功能。在線調試區(qū)中，可以看到T0到T11的控制條，它們可以控制核心板通道0到11所連接的舵機，通過拖動控制條，核心板接收到信號，控制PWM波的占空比，來控制舵機旋轉角度。在線調試區(qū)中還有速度和延時控制條，分別用來控制舵機旋轉的速度和運行下個動作前的延時。復位可以讓機器人恢復到初始動作。生成代碼功能鍵能夠將機器人運動的代碼在代碼運行區(qū)生成，以供下載使用。代碼運行區(qū)，可以顯示運行的代碼。將調試好的運動代碼生成C代碼，供

41、后續(xù)的程序運行使用。運動代碼格式為“200#-2*-20&&&-2%”，第一段為舵機通道，“#”表示通道號，范圍是“0011”；第二段為舵機PWM波，“*”表示當前值，范圍是“0750”；第三段為舵機執(zhí)行速度，“&&&”表示速度大小，范圍是“000255”；第四段為舵機延時，“%”表示此次動作完成后延時多少毫秒，若本行此段為“20000”則表示直到下次本段出現(xiàn)一個大于“20000”時，同時執(zhí)行這兩段之間的所有動作。以下以具體代碼解釋運動原理：20007-20406-20202-2000020009-20196-20202-20001該動作為7號舵

42、機PWM波運行至“406”、速度為“202”，同時9號舵機PWM波運行至“196”、速度為“202”，這兩個舵機同時動作，執(zhí)行后延時1ms。 調試模式時，核心板接收上位機調試軟件的動作代碼，若直接拉動圖4-2的舵機狀態(tài)拖動條或修改狀態(tài)值編輯框中的數(shù)字，上位機將發(fā)送單次位置指令，此時核心板執(zhí)行指令完畢后無反饋，若調試多條動作指令，則點擊下載命令后，上位機依次發(fā)送相應指令，待下位機執(zhí)行完畢反饋后發(fā)送下一條指令。該階段主要完成的是將設計的體操用程序來表達，并且完成程序的調試，直到沒有錯誤就可以進行下個階段。5.2 機器人動作運行模式該階段只需將調試好的程序通過J-link下載到核心板中，打開機器人電源，機器人就能按照程序執(zhí)行體操動作，執(zhí)行完后機器人處于停機狀態(tài)。6. 結論首先主要對競技體操機器人的機械部分材料的分析、舵機的分析、在SolidWorks下三維建模，并且對機器人的一個動作進行了運動分析。為后期競技體操機器人的硬件和軟件設計奠定基礎，接下來的任務就是控制系統(tǒng)，解決如何使機器人跳出優(yōu)美的競技體操以及控制機器人動作等問題。再次講述了K60核心板以及其周邊電路和舵機接