仿生爬蟲機(jī)器人實驗指導(dǎo)書

fit廠 i)OOF7 .伽」JB9颶dofF^DOF2工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)DOFS注"?DOFS,>WDOF4實驗指導(dǎo)書及試驗報告實驗名稱系別專業(yè)班級姓名指導(dǎo)教師 年_月_日

一、 實驗?zāi)康亩嘧闩佬袡C(jī)器人是一種典型的仿生機(jī)器人。這類機(jī)器人使用多條腿交替地移動來完成爬行，通常采用仿生的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動步態(tài)。在本實踐中，我們將搭建一個較復(fù)雜的，每條腿都有2個自由度，一共具有9個自由度（頭部有1自由度）的仿生機(jī)械爬蟲。了解：多足類仿生概念和進(jìn)一步了解四足機(jī)器人運(yùn)動步態(tài)規(guī)劃的相關(guān)知識；熟悉：9自由度的仿生機(jī)器爬蟲；掌握：掌握“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件的搭建和裝配技巧，尤其是如何使用螺栓、螺母進(jìn)行連接，如何提高組裝機(jī)器人的結(jié)構(gòu)剛度；在UP-MRcommander軟件中，熟悉舵機(jī)的控制，寫入動作程序，讓仿生機(jī)器爬蟲運(yùn)動起來；二、“創(chuàng)意之星”實驗設(shè)備介紹“創(chuàng)意之星”結(jié)構(gòu)件介紹“創(chuàng)意之星”機(jī)器人套件提供了400多個結(jié)構(gòu)部件，其中包括以下幾大類：1） I型結(jié)構(gòu)件，共有4種、40個，都是白色，聚碳酸酯（PC）材質(zhì)，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是長條狀，具有多個標(biāo)準(zhǔn)孔，零件邊緣有加強(qiáng)肋。零件以大孔的數(shù)量命名。2） L型結(jié)構(gòu)件，字母L形狀，共有6種，54個，都是白色，聚碳酸酯（PC）材質(zhì)，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是字母“L”狀，具有多個標(biāo)準(zhǔn)孔，零件邊緣內(nèi)側(cè)有加強(qiáng)肋。零件以兩側(cè)的大孔數(shù)量命名。3） U型結(jié)構(gòu)件共有7種，70個，都是橙色，聚碳酸酯（PC）材質(zhì)，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是字母“U”狀，具有多個標(biāo)準(zhǔn)孔，零件邊緣內(nèi)側(cè)有加強(qiáng)肋。零件以三側(cè)面的大孔數(shù)量命名。4） V型結(jié)構(gòu)件，共有2種，20個。白色，聚碳酸酯（PC）材質(zhì)，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是字母“V”狀，具有多個標(biāo)準(zhǔn)孔，零件邊緣內(nèi)側(cè)有加強(qiáng)肋。零件以兩側(cè)的大孔數(shù)量命名。5） 舵機(jī)支撐構(gòu)件，共有2種，20個。白色，聚碳酸酯（PC）材質(zhì)，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是字母“V”狀，具有多個標(biāo)準(zhǔn)孔：以上各件依次如下圖所示：6） 基礎(chǔ)構(gòu)件，共有3種，46） 基礎(chǔ)構(gòu)件，共有3種，4個；7） 機(jī)械手組件共有5種，18個。這部分零件是組裝機(jī)械手爪專用的零件；8）連接件共有18種，210個。連接件的種類非常豐富。使用這些零件來連接其他結(jié)構(gòu)件可以大大減少螺釘?shù)氖褂?，縮短裝配時間。9）輔助零件：包括螺釘、螺母、墊片及其它輔助零件若干。卜"創(chuàng)意之星”套件提供的CDS5401離機(jī)同于大功率部件，在便用原裝電源的情況下請注意不要讓其堵轉(zhuǎn)超過20秒。如果發(fā)現(xiàn)舵機(jī)外殼發(fā)熱燙手，請立即停止使用，并等待其溫度降低之后再使用。長期堵轉(zhuǎn)會造成蛇機(jī)溫度上升井燒毀內(nèi)部的電路。1叫因此切勿在舵機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時將手指或身休的枉何部分忡入枉何可能會卡住舵機(jī)的位置。運(yùn)轉(zhuǎn)的舵機(jī)會造成手指受傷，甚至有骨折的危險。三、試驗步驟1結(jié)構(gòu)組裝其結(jié)構(gòu)（3D模型圖，線纜和其他細(xì)節(jié)沒有在圖上表示出來）示意圖如下:1結(jié)構(gòu)紙裝機(jī)器匸蟲的皓構(gòu)紅裝虬下圖聽示：也器用蟲——FWS良93 頭酷塘型也器用蟲——FWS良93 頭酷塘型機(jī)器爬蟲每個腿部構(gòu)型由2個基本構(gòu)型B，1個L1-1,一個L3-1以及相應(yīng)的連接件構(gòu)成。四只腿兩兩對稱，組裝的時候需注意。機(jī)器爬蟲的頭部構(gòu)型由1個基本構(gòu)型B，2個光強(qiáng)傳感器，1個L3-3，2個V2-2以及相應(yīng)的連接件構(gòu)成。機(jī)器爬蟲控制盒由2個電路板底座，6個U1-2-1，1塊電路板以及相應(yīng)的連接件構(gòu)成。整個機(jī)器爬蟲由1個頭部構(gòu)型，4個腿部構(gòu)型，1個控制盒，1個支撐架，1個L5-1，1個電池組以及相應(yīng)的連接件構(gòu)成。建議腿部與軀干用螺釘連接以保證機(jī)體的穩(wěn)定性。組裝好后的機(jī)器爬蟲如下圖所示：電纜機(jī)鉛匚蟲紅裝好后.按下表所示孤序連接指定關(guān)節(jié)的舵機(jī)的電纜到Hu]:iFLEX控制卡上：關(guān)節(jié)輕制左醴機(jī)週道輕藏左電機(jī)通道說明D0F1CHO ——DQF2CH1 ——D0F3CH2 ——D0F4CH3 ——DQF5CH4 ——DQF6CHS —~D0F7CH6 ——DQF8CH7 ——DQF9CH8 ——

在計算機(jī)上打開UPMRobot軟件，選擇正確的COM端口號，并打開端口。3調(diào)整初始姿態(tài)打開控制卡的電源，我們會發(fā)現(xiàn)機(jī)器手開始運(yùn)動到初始姿勢之后會鎖定該姿勢。手動調(diào)整每個關(guān)節(jié)的姿勢。4寫入動作程序調(diào)整之后，再次打開電源。編寫自己的動作程序。動作程序的編寫過程就是建立一個個的動作，并設(shè)計每個動作的姿態(tài)，以及持續(xù)時間。這一步中我們的目標(biāo)是：機(jī)器爬蟲向前運(yùn)動30厘米，然后左轉(zhuǎn)45度，向前運(yùn)動30厘米，然后搖搖頭，趴在地上。編寫動作的幾個要點(diǎn)是：1）要在“在線調(diào)試”的狀態(tài)下對每個動作進(jìn)行調(diào)試；如下圖所示，選中“在線調(diào)試”復(fù)選框，即進(jìn)入了在線調(diào)試狀態(tài)。這種狀態(tài)下，在UPMRobot界面上的任何改動動作的操作都回立刻被機(jī)器人執(zhí)行。利用在線調(diào)試功能可以很方便地為機(jī)器人編寫每一個動2）舵機(jī)的運(yùn)動速度可以在0?255之間調(diào)節(jié)。但是對于機(jī)械手來說，舵機(jī)的運(yùn) 沙応總啕同動速度在50~150比較合適。由于機(jī)械手的每個關(guān)節(jié)舵機(jī)（尤其是底座部位的舵機(jī)）的負(fù)載很大，如果速度太快的話，舵機(jī)會很快速地啟動和停止，有可能 躊門字&損傷舵機(jī)本身，甚至有可能誤傷操作者。3） 如果設(shè)定舵機(jī)的速度較慢，并且動作的執(zhí)行時間太短的話，相應(yīng)的動作可能還沒有執(zhí)行完畢就已經(jīng)進(jìn)入了下一個動作。沒有執(zhí)行完的動作將被忽略。4） 為剛剛編寫好的動作命名。如下圖所示。命名的好處是，我們可以很清楚地知道這個動作的目的是什么。如下圖所示，你很難搞明白左圖的動作程序是什么。相對的，右圖的動作程序每一步都進(jìn)行了命名，如果我們要修改動作程序，很容易找出需要修改的地方來調(diào)試。BUP-MESui-VBUP-MESui-V初抬狀態(tài)分歩動作|-V分步動作匸V分步動作3V分步動作卡0分歩動作5-\〉分爭動作E■V分痢作T“\＞分歩動作自-V分歩動作9￡分生動作Wt分步動作II分歩動作也UP-MRSuit?日*-分爭電（1刃■-V初抬狀態(tài)2手肌禺伸，準(zhǔn)需前方初俸￡前進(jìn)』手臂向止U后退\＞車諏形v原地藍(lán)輅■-V斜向行走-V反獅行走￡前進(jìn)』手臂議TU手臂動佯2t手叫松開車走復(fù)位5）定期保存你的動作。UPMRobot軟件目前還沒有