機(jī)器人競技工程(競速交叉足賽)技術(shù)報告

1、2016中國機(jī)器人大賽暨RoboCup公開賽（工程類項(xiàng)目）2016中國工程機(jī)器人大賽暨國際公開賽（RoboWork）機(jī)器人競技工程（競速交叉足賽） 技術(shù)報告參賽學(xué)校： 裝甲兵工程學(xué)院 隊(duì)伍名稱： 遠(yuǎn) 航 參賽隊(duì)員 周 靂 張泉成 王海強(qiáng) 帶隊(duì)教師： 江鵬程 二一六年七月填寫說明1、凡參加此次工程機(jī)器人大賽比賽的參賽隊(duì)伍必須填寫本技術(shù)報告。2、現(xiàn)場報到時，將申報書的電子檔和紙質(zhì)檔提交至大賽組委會。3、本書應(yīng)該填寫完整、內(nèi)容詳實(shí)、表達(dá)準(zhǔn)確，數(shù)字一律填寫阿拉伯?dāng)?shù)字，英文一律為Times New Roman。4、填寫本技術(shù)報告時，各項(xiàng)內(nèi)容字?jǐn)?shù)不得少于規(guī)定字?jǐn)?shù)。5、打印格式與裝訂（1）紙張為A4大小，雙

2、面打??；（2）文中小標(biāo)題為四號、仿宋、加黑；（3）欄內(nèi)正文為小四號、仿宋；關(guān)于技術(shù)報告使用授權(quán)的說明本人完全了解2016年中國機(jī)器人大賽暨RoboCup公開賽（工程類項(xiàng)目）&2016中國工程機(jī)器人大賽（Robot at Work）關(guān)于保留、使用技術(shù)報告和研究論文的規(guī)定，即：參賽作品著作權(quán)歸參賽者本人，比賽組委會所有，比賽組委會可以在相關(guān)主頁上收錄并公開參賽作品的設(shè)計(jì)方案、技術(shù)報告以及參賽模車的視頻、圖像資料，并將相關(guān)內(nèi)容編纂收錄在組委會出版論文集中。 參賽隊(duì)員簽名： 帶隊(duì)教師簽名： 日 期： 引 言關(guān)鍵詞：創(chuàng)新，機(jī)器人，電子信息，素質(zhì)教育為拓展大學(xué)生的動手及實(shí)踐能力，創(chuàng)建一流校風(fēng)、學(xué)風(fēng)，讓學(xué)生

3、更熱衷于科學(xué)技術(shù)的研究;同時進(jìn)一步推進(jìn)大學(xué)生創(chuàng)新教育，提高大學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新實(shí)踐能力，鍛煉青年學(xué)生綜合素質(zhì)，ROBCUP全國機(jī)器人大賽暨2016中國機(jī)器人大賽將于七月二九號舉行，這次大賽是對廣大同學(xué)創(chuàng)新素質(zhì)的綜合考驗(yàn)，也受到了廣大同學(xué)的積極反應(yīng)。中國機(jī)器人大賽暨RoboCup公開賽是中國最具影響力，最權(quán)威的機(jī)器人技術(shù)大賽，基本覆蓋了中國現(xiàn)有最頂級的機(jī)器人專家和眾多知名機(jī)器人學(xué)者，成為當(dāng)今中國機(jī)器人尖端技術(shù)產(chǎn)業(yè)競賽和人才匯集的活動之一，廣泛涉及電子信息、通訊網(wǎng)絡(luò)、裝備制造、工控、人機(jī)交互、傳感與視覺、定位導(dǎo)航、人工智能、航天航空等前沿技術(shù)領(lǐng)域。大賽從1999年開始已成功舉辦了十一屆，北京、上

4、海、廣州、合肥、蘇州、濟(jì)南、中山等地成功舉辦了歷屆大賽。我校高度重視在大學(xué)生中大力開展創(chuàng)新實(shí)踐教育，鼓勵學(xué)生參與各類科技創(chuàng)新活動，其中機(jī)器人制作水平高，特點(diǎn)突出，比賽開展得如火如荼，學(xué)生在參加全國、行業(yè)協(xié)會等各項(xiàng)機(jī)器人賽事中，取得了不俗成績。雙足機(jī)器人的機(jī)構(gòu)是所有部件的載體，也是設(shè)計(jì)雙足機(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)了一種適合仿人雙足機(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，在功能上完全滿足電氣各

5、部件機(jī)載化的安裝要求。ABSTRACT Key words: innovation, robot, electronic information, quality education To expand students hands-on and practical ability, to create first-class school spirit and style of study, make students more interested in the study of science and technology; Further promote college student

6、s innovative education at the same time, improve the students innovation consciousness and practical ability, training students comprehensive quality, ROBCUP national robot competition and 2016 China robot contest will be held on July ErJiu, the contest is a comprehensive test of students innovative

7、 quality, and by the students positive reaction. China robot competition and RoboCup open is Chinas most influential and most authoritative robotics competition, basic covers the top Chinas existing many well-known experts and scholars robots, robot become cutting-edge technology industries in today

8、s China robot competition and talent pool, one of the activities involved in electronic information, communication network, equipment manufacturing, industrial control, human-computer interaction, sensing and vision, navigation and positioning, artificial intelligence, aerospace and other cutting-ed

9、ge technology. Competition since 1999 has been successfully held the 11th, Beijing, Shanghai, guangzhou, zhongshan and other places, hefei, suzhou, jinan successfully hosted the previous contest. Attaches great importance to vigorously carry out innovation practice among college students in our scho

10、ol education, students are encouraged to participate in all kinds of science and technology innovation activities, including robot production level is high, features prominent, the competition in full swing, the students took part in the national, industry association such as robot competition, has

11、achieved good results. Bipedal robot is for all parts of the carrier, is also the most basic and primary design of biped robot. In this paper, according to the project planning and control tasks, from whole to part, by the Lord to the principle of design a suitable for humanoid biped robot control.

12、This paper starting from the design goal of institutions, formulated the overall design, and then according to the overall plan for key components selection, finally completed the detailed design of each part organization. The final agency has the effect of the humanoid in appearance, fully meet the

13、 electrical components on the function of airborne installation requirements. 關(guān)閉全屏閱讀 目 錄第一部分：方案設(shè)計(jì)雙足機(jī)器人整體設(shè)計(jì)11、機(jī)器人概述：1.2制作目標(biāo)：1.3.方案設(shè)計(jì)：1.4機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：第二部分 舵機(jī)選型第三部分：供電部分第四部分：技術(shù)支持4.1舵機(jī)控制板4.2產(chǎn)品特性4.3產(chǎn)品使用說明第五部分：程序軟件第六部分：主要參考文獻(xiàn)第七部分：致謝第八部分：附錄1.機(jī)器人控制主板原理圖2.交叉足機(jī)器人視圖 第一部分：方案設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)主要由控制器模塊、軟件程序、電源模塊、舵機(jī)等部分構(gòu)成。雙足機(jī)器

14、人整體設(shè)計(jì)機(jī)器人概述針對項(xiàng)目根據(jù)實(shí)際擬訂目標(biāo)，結(jié)合我們所學(xué)知識，從仿人外形和仿人運(yùn)動功能實(shí)現(xiàn)，首先確定了雙足雙足機(jī)器人自由度。雙足機(jī)器人的機(jī)構(gòu)是所有部件的載體，也是設(shè)計(jì)兩足雙足機(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。首先分析雙足機(jī)器人的運(yùn)動過程(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、右腿放下、重心移到雙腿間，共分8個階段。從機(jī)器人步行過程可以看出:機(jī)器人向前邁步時，髖關(guān)節(jié)與踝關(guān)節(jié)必須各自配置有一個俯仰自由度以配合實(shí)現(xiàn)支撐腿和上軀體的移動；要實(shí)現(xiàn)重心轉(zhuǎn)移，髖關(guān)

15、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)處配置一個俯仰自由度能夠調(diào)整擺動腿的著地高度，使上下臺階成為可能，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)配置一個俯仰自由度，踝關(guān)節(jié)配置有俯仰和偏轉(zhuǎn)兩個自由度。這樣，每條腿配置6個自由度，兩條腿共12個自由度。髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的俯仰自由度共同協(xié)調(diào)動作可完成機(jī)器人的在縱向平面(前進(jìn)方向)內(nèi)的直線行走功能；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

16、總體設(shè)計(jì)圖，仿人雙足機(jī)器人機(jī)構(gòu)自由度如圖（1），其下肢共計(jì)12個自由度。其中：每條腿包括髖部前、側(cè)向、轉(zhuǎn)動各1自由度，膝部前向1個自由度，踝部前向、側(cè)向各1個自由度，其中髖部3個自由度完全正交，踝部2個自由度完全正交。1.2制作目標(biāo)：設(shè)計(jì)并制作一種能夠完成指定動作的雙足機(jī)器人?？梢愿鶕?jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的動作，以及定制的指令程序完成一系列高難度的體操動作，包括俯臥撐、前滾翻、后滾翻、側(cè)翻及其他高難度動作。其研究領(lǐng)域涉及到3D模型繪制及動力學(xué)仿真、單片機(jī)、電路理論、自動控制、電機(jī)原理與拖動、接口技術(shù)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、電子工藝等多方面的內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)其智能控制。1.3.方案設(shè)計(jì)：對機(jī)器人進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。首先對機(jī)器人

17、的自由度安排進(jìn)行考慮，以使其可以完成預(yù)先設(shè)想的動作。其次是考慮各個連接部件如舵機(jī)，卡口，電池和控制板的尺寸具體設(shè)計(jì)各卡口的形狀尺寸以及電池和電路板的尺寸等。整體設(shè)計(jì)：我們設(shè)計(jì)的自由體操機(jī)器人主要由金屬鋁條構(gòu)成，身高約為21cm，結(jié)構(gòu)尺寸比例是在研究體操運(yùn)動員大量圖片、視頻，最終確定一個原始模型后，跟據(jù)比例縮放得到的，在制作前進(jìn)行了大量的仿真與實(shí)驗(yàn)。其中，主要運(yùn)動部位包括：頭部、腹部、肩部、手部、腿部和腳部。運(yùn)動關(guān)節(jié)由伺服電機(jī)控制。整體圖片：此處加圖片主要卡口設(shè)計(jì)：雙足機(jī)器人腳底板雙足機(jī)器人上半部分1.4機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：雙足機(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，傳動精度高，效率高，并保證提供

18、必要的輸出力矩和輸出速度，以滿足機(jī)構(gòu)動態(tài)步行運(yùn)動速度和承載能力。在上述機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)方案制定后，我們對機(jī)構(gòu)中關(guān)鍵器件進(jìn)行了選型，主要包括軸系電機(jī)、傳動桿件等，為此我們根據(jù)軸系對運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的重要性把機(jī)器人所有軸系分為兩類：主要軸系和次要軸系。主要軸系包括下肢所有軸系，它們涉及雙足機(jī)器人基本運(yùn)動功能的實(shí)現(xiàn)問題，因此是本項(xiàng)目機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心問題，其基本元件和結(jié)構(gòu)方式必須首先確定下來才能展開以此為核心的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和機(jī)加工工作。 具體設(shè)計(jì)方案：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)，下面對這些工作

19、進(jìn)行具體的說明。1.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方面，其一是軸系最大驅(qū)動力矩要求，其二是軸系的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和運(yùn)動速度要求，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)對本身和上體的承載，另一方面要達(dá)到足夠的運(yùn)動速度才能使機(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，上述三個因素需要著重考慮，即在保證所需強(qiáng)度、驅(qū)動力矩、運(yùn)動速度下，在重量、結(jié)構(gòu)和尺寸上進(jìn)行優(yōu)化。在整個下肢的結(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，通過傳動桿件及軸承的搭配傳動，在實(shí)現(xiàn)靈活自如的同時，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)

20、完全正交，髖部的前向、側(cè)向、轉(zhuǎn)動三個關(guān)節(jié)完全正交。在各個關(guān)節(jié)處采用連動桿件及軸承加固?？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。2.軀干機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)軀干在雙足機(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、無線控制器、運(yùn)動控制器、無線遙控監(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

21、軀干設(shè)計(jì)為一個中空的腔體，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。3.機(jī)載安裝空間設(shè)計(jì)電氣機(jī)載化安裝是本項(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，為了今后的維修時便于拆卸，為此我們設(shè)計(jì)了針孔插拔裝置。將運(yùn)動控制器、電源變換模塊、

22、無線通訊模塊、與控制模塊以及接線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)連接各個軸系組成整個下肢，軸系間板筋圍成的空間作為下肢軸系底層功率驅(qū)動器的機(jī)載空間。 第二部分 舵機(jī)選型舵機(jī)是一種位置伺服的驅(qū)動器，適用于那些需要角度不斷變化并可以保持的控制系統(tǒng)。其工作原理是：控制信號由接收機(jī)的通道進(jìn)入信號調(diào)制芯片，獲得直流偏置電壓。它內(nèi)部有一個基準(zhǔn)電路，產(chǎn)生周期為20ms，寬度為1.5ms的基準(zhǔn)信號，將獲得的直流偏置電壓與電位器的電壓比較，獲得電壓差輸出。最后，電壓差的正負(fù)輸出到電機(jī)驅(qū)動芯片決定電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定時，通過級聯(lián)減速齒輪帶動電位器旋轉(zhuǎn)，使得電壓差為0，電

23、機(jī)停止轉(zhuǎn)動。采用Servo(航模用伺服電機(jī)，也稱“舵機(jī)”)為主要驅(qū)動手段，此外在部分部位也可以使用直流電機(jī)。Servo伺服電機(jī)主要靠脈沖來定位，伺服電機(jī)每接收到1個脈沖，就會旋轉(zhuǎn)1個脈沖對應(yīng)的角度，從而實(shí)現(xiàn)位移伺服電機(jī),通過發(fā)送脈沖的頻率就可以控制轉(zhuǎn)動的速度。Servo伺服電機(jī)可控速度,位置精度非常準(zhǔn)確,且成本低廉，控制簡便，較其他電機(jī)有著很大的優(yōu)勢。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)我們選擇了春天舵機(jī)，型號為SR403P，具體尺寸和參數(shù)如下第三部分：供電部分整套系統(tǒng)我們采用7.4V鋰電池供電，因?yàn)槎鏅C(jī)的供電電壓最好就是7，4V,舵機(jī)控制板的單片機(jī)是需要5V的，這中間我們通過一個1117芯片的降壓穩(wěn)壓后得到5V電壓給單

24、片機(jī)供電。 第四部分：技術(shù)支持4.1.我們使用自己做的舵機(jī)控制板如圖所示：4.2產(chǎn)品特性24路舵機(jī)控制板，配合軟件，可 USB 實(shí)時在線調(diào)試，并可下載后獨(dú)立運(yùn)行。使用ATmega32A-AU 作為主控芯片，通過串口和上位機(jī)軟件連接調(diào)試，并可在上位機(jī)中點(diǎn)擊通過串口下載程序到單片機(jī)，所調(diào)試的程序，可獨(dú)立運(yùn)行。2 路LED指示燈用于指示不同工作狀態(tài)。整套商品含 24 路控制板 1 個。資料網(wǎng)傳（內(nèi)含上位機(jī)軟件，使用說明等。產(chǎn)品型號：DEV1312重量：4 g產(chǎn)口尺寸：61.3*40.3*12.1 mmPCB尺寸54.0*40.0mm插針間距：2.54 mm包裝方式：防靜電袋密封上市日期：2012年0

25、1月12號4.3產(chǎn)品使用說明1 用前準(zhǔn)備：xp或win32操作系統(tǒng)電腦一臺 usb轉(zhuǎn)串口驅(qū)動（可以到網(wǎng)上下載，xp和win32的驅(qū)動是不同的，特別注意win64的驅(qū)動現(xiàn)在很難找，所以盡量使用xp和win32位操作系統(tǒng)）2 usb轉(zhuǎn)串口驅(qū)動的安裝可以直接找到usb轉(zhuǎn)串口exe文件，打開運(yùn)行即可安裝成功3 舵機(jī)的連接第一步：先將usb轉(zhuǎn)串口的四根線與舵機(jī)控制板的串口線連接 RX如圖所示 RXD接TXD TXD接RXD GND接GND VCC接VCC 第二步：將舵機(jī)與舵機(jī)控制板連接本舵機(jī)控制板對多可以連接24路舵機(jī)。舵機(jī)的三根線分別為信號線 地線 和VCC與舵機(jī)控制板的相應(yīng)插針相連接。如圖插針從上到

26、下依次為信號線 vcc和地線 。舵機(jī)控制板的供電需要單獨(dú)供電，根據(jù)不同的舵機(jī)的工作電壓適當(dāng)選擇。單靠usb轉(zhuǎn)串口的usb電流是不能使大多數(shù)舵機(jī)正常工作的。舵機(jī)會產(chǎn)生嚴(yán)重的抖動現(xiàn)象。第三步：在電腦上打開舵機(jī)控制上位機(jī)軟件 。選擇通訊串口的COM號。Com號可以在插入usb轉(zhuǎn)串口后，在電腦的設(shè)備管理器中查看。選擇好串口后，點(diǎn)擊打開串口。此黑色標(biāo)志會變成紅色。說明舵機(jī)控制板與上位機(jī)已經(jīng)能正常通信。第四步：所有線路正常連接后，需要進(jìn)行舵機(jī)的調(diào)試工作。此時舵機(jī)控制板上的運(yùn)行和調(diào)試開關(guān)需要選擇在DEG調(diào)試模式上 如圖。選擇完成后按下start開始按鍵，舵機(jī)可以上電。第五步：在舵機(jī)控制上位機(jī)上拖動相應(yīng)舵機(jī)的

27、調(diào)節(jié)條，可以調(diào)整舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度。注：可以在上位機(jī)的菜單中選擇舵機(jī)控制的路數(shù)，可以選擇6 12 24路舵機(jī)控制第六步;每個動作之間要加MOVE TO 延時，生成的代碼在右邊調(diào)試運(yùn)行框中生成。在機(jī)器人調(diào)試中一般要設(shè)置初始位置，通過拖動條將機(jī)器人調(diào)節(jié)到初始位置后，點(diǎn)擊設(shè)置復(fù)位。則每次程序執(zhí)行時，都會從此處開始執(zhí)行。調(diào)試機(jī)器人的過程中還可以點(diǎn)擊調(diào)試下圖中的調(diào)試運(yùn)行，可以將已經(jīng)生產(chǎn)的程序，從初始位置開始執(zhí)行，一直執(zhí)行到現(xiàn)在調(diào)試的位置，方便檢驗(yàn)調(diào)節(jié)過程中動作的不足之處，便于修改。第七步：所有動作都調(diào)試完成后。選擇編譯菜單。如圖 上位機(jī)將調(diào)節(jié)的動作轉(zhuǎn)換成c文件，如圖此時找到上位機(jī)的安裝包。雙擊編譯文件，如下

28、圖點(diǎn)擊后c文件就變成了單片機(jī)可以執(zhí)行的hex文件。第八步：點(diǎn)擊編譯中的下載選項(xiàng)，如圖會出現(xiàn)加載好hex文件 選擇好com號后選擇 開始通信。Hex文件即可下載到單片機(jī)中 第九步：舵機(jī)控制板下載文件停止調(diào)試，需要脫離電腦單獨(dú)運(yùn)行，此時需要在供電正常的情況下將調(diào)試/運(yùn)行按鍵 換到run運(yùn)行狀態(tài)。 再按下start按鍵，舵機(jī)控制板就可以控制舵機(jī)完成剛才的調(diào)試動作了。 第五部分：程序軟件在軟件方面，在機(jī)器人的關(guān)節(jié)舵機(jī)控制方面，采用由我們機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的用Visual Basic開發(fā)的機(jī)器人動作調(diào)試軟件編寫代碼；對單片機(jī)剩余端口進(jìn)行定義，使之根據(jù)需要控制自由體操機(jī)器人的各個關(guān)節(jié)部位。/*主函數(shù)

29、*void main(void)unsigned int indexm;unsigned char shuru;/*初始化* CLI(); /disable all interruptsport_init();timer1_init(); fuwei();MCUCR = 0 x00;GICR = 0 x00;TIMSK = 0 x04; /timer interrupt sourcesSEI(); /re-enable interrupts/* dongzuo(); while(1);#include #include #include unsigned int dataa,datab;sig

30、ned int a24,b24,c24,d24;unsigned char flag=0;unsigned int i=0;void dongzuo();/*void port_init(void)/端口初始化 DDRA = 0 xFF; DDRB = 0 xFF; DDRC = 0 xFF; DDRD = 0 x00;/*T1初始化void timer1_init(void) TCCR1B = 0 x00; /stop TCNT1H = 0 xFF; /setup 初值 TCNT1L = 0 x30; TCCR1A = 0 x00;/tart Timer TCCR1B = 0 x04; /*

31、T1中斷*#pragma interrupt_handler timer1_ovf_isr:9void timer1_ovf_isr(void) /TIMER1 has overflowed TCNT1H = 0 xFF; /reload counter high value TCNT1L = 0 x30; /reload counter low value flag+; flag%=9; switch(flag) case 0: PORTA|=0 x0f; for(i=0;i465;i+); for(i=0;i451;i+) if(i=a0) PORTA&=BIT(0);if(i=a1) P

32、ORTA&=BIT(1); if(i=a2) PORTA&=BIT(2);if(i=a3) PORTA&=BIT(3); ;break;case 1: PORTA|=0 xf0; for(i=0;i465;i+); for(i=0;i451;i+) if(i=a4) PORTA&=BIT(4);if(i=a5) PORTA&=BIT(5); if(i=a6) PORTA&=BIT(6);if(i=a7) PORTA&=BIT(7); ;break; case 3: PORTB|=0 x0f; for(i=0;i465;i+); for(i=0;i451;i+) if(i=a8) PORTB&=

33、BIT(0);if(i=a9) PORTB&=BIT(1); if(i=a10) PORTB&=BIT(2);if(i=a11) PORTB&=BIT(3); ;break;case 4: PORTB|=0 xf0; for(i=0;i465;i+); for(i=0;i451;i+) if(i=a12) PORTB&=BIT(4);if(i=a13) PORTB&=BIT(5); if(i=a14) PORTB&=BIT(6);if(i=a15) PORTB&=BIT(7); ;break;case 6: PORTC|=0 x0f; for(i=0;i465;i+); for(i=0;i45

34、1;i+) if(i=a16) PORTC&=BIT(0);if(i=a17) PORTC&=BIT(1); if(i=a18) PORTC&=BIT(2);if(i=a19) PORTC&=BIT(3); ;break;case 7: PORTC|=0 xf0; for(i=0;i465;i+); for(i=0;i451;i+) if(i=a20) PORTC&=BIT(4);if(i=a21) PORTC&=BIT(5); if(i=a22) PORTC&=BIT(6);if(i=a23) PORTC&=BIT(7); ;break; /自定義函數(shù)*void delay(unsigned

35、 int time) /0.1s unsigned int m,k; for(m=0;mtime;m+) for(k=0;k45000;k+);void moveto(unsigned int vel) signed int k,m,tem=0,temp=0; signed char j; for(j=0;j24;j+) cj=bj-aj;/求出期望值與實(shí)際值之差 if(fabs(ctem)fabs(cj) /找出最大的差 tem=j; temp=fabs(ctem); /暫存最大差的絕對值 for(j=0;j24;j+) /把所有的差值都擴(kuò)大70倍 cj=(cj*70)/temp;/每個的步

36、長，最大的為70 dj=aj*70; for(k=0;ktemp;k+) /分temp 步完成這個動作 for(j=0;j24;j+) dj=dj+cj; aj=(dj/70); for(m=0;mvel;m+)/每步中間的延時，產(chǎn)生速度 for(j=0;j100;j+); for(j=0;j24;j+)/消去誤差，絕對定位到 /期望值 aj=bj; /執(zhí)行 函數(shù)+void zx(unsigned int datazx) datab=datazx%1024;/解析數(shù)據(jù) ，參數(shù)dataa=(datazx-datab)/1024;/指令/zhi xing 0 if (dataa24) bdataa

37、=datab; else if (dataa24) adataa-24=datab; bdataa-24=datab; else if (dataa=49) moveto(datab); else if (dataa=50) delay(datab); void fuwei(void) unsigned char k; a0=215;a1=235;a2=233;a3=209;a4=243;a5=255;a6=254;a7=118;a8=282;a9=198;a10=43;a11=231;a12=128;a13=260;a14=373;a15=119;a16=249;a17=160;a18=19

38、0;a19=283;a20=234;a21=391;a22=118;a23=247；for(k=0;k24;k+)bk=ak;55 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，我們開始對新型機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試。調(diào)試實(shí)驗(yàn)時,首先進(jìn)行單關(guān)節(jié)調(diào)試，這一步無任何問題后進(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)。1.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：(1)測試各關(guān)節(jié)功放電路、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)測量；(3)測量各關(guān)節(jié)實(shí)際運(yùn)動范圍； (4)標(biāo)識各關(guān)節(jié)運(yùn)動正向；(5)測試各關(guān)節(jié)能夠準(zhǔn)確調(diào)到零位；(6)測試各關(guān)節(jié)的實(shí)際最大工作空間。2.關(guān)節(jié)組合調(diào)

39、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)試及測向關(guān)結(jié)合和前向關(guān)節(jié)的組合調(diào)試。之所以對機(jī)構(gòu)進(jìn)行組合調(diào)試，是基于以下幾點(diǎn)考慮的：(1)單個關(guān)節(jié)已經(jīng)調(diào)試通過，我們還不清楚各關(guān)節(jié)之間能否有效地配合起來；(2)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)同時工作；(3)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；(4)無論從編程實(shí)現(xiàn)，還是控制方案實(shí)施來看，組合調(diào)試可以發(fā)現(xiàn)一些隱藏的問題，及時加以解決，便于下一步實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，同時可以給調(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，我們設(shè)計(jì)了左右側(cè)扭

40、的動作來檢驗(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，側(cè)向踝關(guān)節(jié)、側(cè)向髖關(guān)節(jié)運(yùn)動，即機(jī)器人做左右搖擺的動作。通過實(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，側(cè)向關(guān)節(jié)組運(yùn)動正常。 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。這時每條腿運(yùn)動只需用到3個前向關(guān)節(jié)，即前向踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、前向髖關(guān)節(jié)。通過機(jī)器人懸掛踏步實(shí)驗(yàn)，得出以下結(jié)論：(1)機(jī)器人的前向運(yùn)動關(guān)節(jié)能夠很好地配合起來；(2)按照理論規(guī)劃的數(shù)據(jù)在加以簡單的修正之后能夠達(dá)到一個比較好的效果；(3)前向關(guān)節(jié)能夠提供足夠的力矩以驅(qū)動機(jī)體運(yùn)動。 通過側(cè)向關(guān)節(jié)和前向關(guān)節(jié)的組合調(diào)試，我們清楚了各關(guān)