俯臥撐機(jī)器人實(shí)驗(yàn)報(bào)告33

1、俯臥撐機(jī)器人實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)口期 2012/11/23小組人員：付才、熊征宇、夏呂華俯臥撐機(jī)器人總體構(gòu)思：在對(duì)tkstudio程序、cpu以及各零件有一定了解的情況下，經(jīng) 小組成員討論初步定為能做俯臥撐的機(jī)器人，我們的目標(biāo)機(jī)器人能夠站立、跨步、彎腰、最 終能夠依靠手臂舵機(jī)的配合來實(shí)現(xiàn)身體的上下運(yùn)動(dòng),類似于俯臥撐，但由于機(jī)器人關(guān)節(jié)較多, 最終選定采用標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)配合兩個(gè)cpu的形式。實(shí)驗(yàn)過程1. 機(jī)構(gòu)的搭建機(jī)構(gòu)的搭建耗費(fèi)了我們很大一部分時(shí)間，首先就是關(guān)節(jié)部分的聯(lián)接，最初我們所有 的關(guān)節(jié)都采用如下方式：但是由于這種方式太不穩(wěn)定，容易晃動(dòng)，并且很容易損壞，最終在肘和膝蓋采用如下 圖的機(jī)械臂聯(lián)接方式，其他仍然

2、采用上述方式。對(duì)于四肢的長(zhǎng)短也經(jīng)過多次選擇，最初由于選擇的支桿a長(zhǎng)，造成整個(gè)機(jī)器 人太高重心不穩(wěn)，非常容易翻到。后來改用更短的支桿，重新調(diào)整重心。再在足部 加裝5x7的平板，進(jìn)一步穩(wěn)定重心。身體采用了 7x11的孔平板卩4個(gè)角用于固定標(biāo) 準(zhǔn)舵機(jī)。我們一共采用了8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)，腿的膝蓋以及骯關(guān)節(jié)各一個(gè)，手的肘以及肩 膀各一個(gè)。由于每個(gè)cpu的舵機(jī)接口只有6個(gè)，我們不得不釆用兩塊cpu,分別控 制手和腳，即每塊cpu控制4個(gè)舵機(jī)。外加6個(gè)傳感器，分別實(shí)現(xiàn)、左腳先邁、右腳先邁、右腳起身、左腳起身、一、機(jī)器人實(shí)驗(yàn)硬件和軟件認(rèn)識(shí)1硬件機(jī)構(gòu)(1) cpu12 5 3489 1011輸入端口 a,輸入端口 b

3、,輸入端口 c,輸入端口 d, 連接傳感器 連接傳感器 連接傳感器 連接傳感器紅外接收端口，連接紅外接收頭通道選擇鍵，對(duì)應(yīng)手柄的通道選擇鍵，分為abc三個(gè)通道程序?qū)懕Ｗo(hù)口，1為正常工作狀態(tài)，當(dāng)按鈕撥向0n時(shí)才可以進(jìn)行程序下載8程序下載端口，連接下載線9舵機(jī)端口6,連接舵機(jī)，從左起豎排4針接口為一組，共分為6組。(注意：具 體連接方式在操作說明屮會(huì)用圖示詳細(xì)說明，在沒有看過操作說明z前請(qǐng)不要連 接電機(jī))10輸出端口78,連接led、語音模塊等執(zhí)行部件，從左起豎排4針接口為一 組，共分為2組。（注意：具體連接方式在操作說明中會(huì)用圖示詳細(xì)說明，在沒有看 過操作說明之前請(qǐng)不要連接led以及語音模塊）1

4、1電源端口，接入電池或適配器連接12復(fù)位鍵，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行重啟，會(huì)清除單片機(jī)內(nèi)所有未保存的動(dòng)作13電源開關(guān)14電源指示燈，當(dāng)開關(guān)打開后，指示燈長(zhǎng)亮并且呈紅色（2）舵機(jī)分為標(biāo)進(jìn)舵機(jī)和圓周舵機(jī)兩種速度扭力轉(zhuǎn)動(dòng)角度額定電壓額定電 流周期sec/60 度kg cmvams0.162.4正負(fù)90度6.00. 9202、軟件壞境（1）編程語言在本實(shí)驗(yàn)屮，所用到的主要語言是基于c語言的簡(jiǎn)易程序代碼，而且很多程序的基本代 碼及說明，在程序說明中都有解釋。（2）程序燒錄包括設(shè)置usb下載線、連接arm主控板、燒寫程序，該過程中不僅要注意端口是否正 確，還要在燒錄之前把以前的程序復(fù)位刪除掉。二、整體思路及制作過程經(jīng)

5、過一次課的學(xué)習(xí)和動(dòng)手練習(xí)，我們組對(duì)整套機(jī)構(gòu)和tkstudio編程方法有了初步的認(rèn) 識(shí)，第二次課我們就開始構(gòu)思做一個(gè)創(chuàng)新的、有意思的機(jī)器人，于是，制作一個(gè)俯臥撐機(jī)器 人的想法漸漸在我們組三人的討論中誕生。初步設(shè)想俯臥撐機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)站立、跨步、彎腰撐地、做俯臥撐、述原起立等一系列 復(fù)雜的俯臥撐基本動(dòng)作。同時(shí)，為了增加動(dòng)作的趣味性，使機(jī)器人更加智能化，我們使用傳 感器實(shí)現(xiàn)操作者對(duì)機(jī)器人動(dòng)作的操控，在傳感器接收操作者的不同命令后機(jī)器人將做出相應(yīng) 的不同動(dòng)作，比如在做俯臥撐的準(zhǔn)備動(dòng)作時(shí)是先邁左腿還是先邁右腿，返冋起立的時(shí)候是利 用左腿還是右腿站起。經(jīng)過對(duì)機(jī)器人動(dòng)作的分析，考慮到具體實(shí)驗(yàn)中cpu舵機(jī)插口

6、的數(shù)量限制，我們?cè)O(shè)想了 兩種動(dòng)作實(shí)現(xiàn)方案，經(jīng)過討論，選取了動(dòng)力更大、實(shí)現(xiàn)起來更簡(jiǎn)單的方案。此方案中我們使 用八個(gè)標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)和兩塊cpu作為主要部件，在兩只手臂上搭載四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)用一塊cpu單 獨(dú)控制，在兩腿上同樣搭載四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)并用另一塊cpu單獨(dú)控制。制作此機(jī)器人的一個(gè)難點(diǎn)在于同時(shí)使用兩塊cpu方面，為了讓兩塊單獨(dú)的cpu協(xié)同工 作，我們采用了利用傳感器在兩塊cpu之間搭一個(gè)z后我們?yōu)榱耸箼C(jī)器人在動(dòng)作實(shí)現(xiàn)過程小能流暢、穩(wěn)定、到位、不干涉，我們?cè)诖罱C(jī) 器人骨架的過程中不斷嘗試不同部件，添加套筒或墊片，最終搭好了我們第一個(gè)三、動(dòng)作分解為了確定俯臥撐機(jī)器人機(jī)械部件的挑選使用，我們?cè)趫D紙上對(duì)動(dòng)作進(jìn)行

7、分析。首先把機(jī) 器人的動(dòng)作分段，確定機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)全部的動(dòng)作所要經(jīng)歷的七個(gè)中間姿態(tài)：初始立正姿態(tài)、 張腿姿態(tài)、彎腰姿態(tài)、兩腿并立下壓姿態(tài)、俯臥撐準(zhǔn)備姿態(tài)、俯臥撐下壓姿態(tài)、返回起立姿 態(tài)（把返回起立的經(jīng)歷的所有姿態(tài)統(tǒng)稱返回起立姿態(tài)），并根據(jù)這七個(gè)中間姿態(tài)把一個(gè)完整 的俯臥撐動(dòng)作劃分成張腿動(dòng)作、彎腰動(dòng)作、抬腿回腿動(dòng)作、俯臥撐準(zhǔn)備動(dòng)作、俯臥撐動(dòng)作、 返回起立動(dòng)作六個(gè)分動(dòng)作，每一個(gè)動(dòng)作都包括手臂和腿部的運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)這些動(dòng)作，設(shè)定八個(gè)動(dòng)作關(guān)節(jié)分別在1、七個(gè)中間姿態(tài)（1）初始立正姿態(tài)。這個(gè)姿態(tài)是所有動(dòng)作的開始，機(jī)器人雙腿靠攏、軀干挺直、雙 手下垂自然站立，此姿態(tài)下要求機(jī)器人能夠站穩(wěn)并能穩(wěn)定地開始下一步動(dòng)作。（2）張腿姿態(tài)。這個(gè)姿態(tài)是模仿人在做俯臥撐時(shí)的邁腿動(dòng)作，機(jī)器人的一條腿跨出（此處假設(shè)是右腿），兩腿（3）彎腰姿態(tài)。（4）兩腿并立下壓姿態(tài)。（5）俯臥撐準(zhǔn)備姿態(tài)。（6）俯臥撐下壓姿態(tài)。（7）返回起立姿態(tài)。2、六個(gè)分動(dòng)作（1）張腿動(dòng)作。（2）彎腰動(dòng)作。（3）抬腿回腿動(dòng)作。（4）俯臥撐準(zhǔn)備動(dòng)作。（5）俯臥撐動(dòng)作。（6）返回起立動(dòng)作。四、機(jī)械部分在確定機(jī)器人的各個(gè)動(dòng)作，以及各個(gè)關(guān)鍵姿態(tài)對(duì)機(jī)器人結(jié)構(gòu)的要求z后，我們根據(jù)這些 開始搭建整個(gè)機(jī)器人。1、機(jī)械部件的選用及調(diào)試2、機(jī)械部分的組裝我們采用如右順序