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一种小型双足人形机器人平台的研究与开发

消耗积分:0 | 格式:rar | 大小:22.61 MB | 2019-12-24

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　　人形机器人是近年来发展起来的高新技术密集的机电一体化产品，是集机构学、传感技术、控制理论与技术、计算机技术等多学科技术为一体综合性平台。其中，人形机器人实现连续稳定的双足行走，对扩展机器人操作器的工作空间和促进康复医学、仿生学、人工智能、计算机图形学等相关学科的发展具有重要的理论意义和实用价值。本文的主要工作是对小型双足人形机器人的软、硬件平台及步态规划进行了研究和开发，具体包括以下几个方面： 1.机器人控制系统硬件平台总体方案设计基于双足人形机器人控制系统的要求，选择了具有21个自由度的HGR-4M机器人作为机械本体，确定了主控机和感知传感器的型号；以AVR单片机芯片—AT90CAN128为核心，设计了运动控制器硬件电路，实现了实时控制21路舵机和实时采集传感器信号的双重实时任务。以CAN总线、RS232和RS485为通讯方式，对HG14-M舵机进行改进，设计了适用于机器人分布式控制系统结构的新型伺服舵机，可减轻机器人布线的难度。 2.机器人软件系统开发完成了驱动运动控制器硬件电路的各个模块底层驱动程序的编程，包括无线遥控模块驱动程序、串口通信驱动程序、CAN总线驱动程序、加速度计模块驱动程序、陀螺仪模块驱动程序；应用AT90CAN128芯片的8位定时器，实现了运动控制器传感器实时信号采集和舵机实时控制的核心程序设计，主控机实时接收、处理传感器数据，判定机器人姿态；为了方便快捷地调试机器人的动作，设计了机器人动作调试软件，此软件可以实现对机器人各个关节的单独控制和获取机器人各个关节位置信息。 3.基于几何简化模型的步态规划采用基于几何简化模型的方法，实验确定了双足人形机器人基本步态的关节运动参数，实现了侧行、前进、转身、倒地爬起等基本动作；分析了影响机器人稳定性的主要因素，主要包括机械误差、舵机误差、电源稳定性等因素，并给出了一些提高人形机器人稳定性的方法和建议。

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