十自由度體操機(jī)器人ppt

1、指導(dǎo)老師：MT答辯人：周夢(mèng)華專業(yè)班級(jí)：自動(dòng)化11-1n1.體操機(jī)器人研究意義與背景n2.體操機(jī)器人初步結(jié)構(gòu)n3.體操機(jī)器人方案選型與設(shè)計(jì)n4.機(jī)器人核心控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)n5.體操機(jī)器人軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)試整體內(nèi)容1.自由體操機(jī)器人設(shè)計(jì)背景:十自由度體操機(jī)器人屬于多關(guān)節(jié)類人機(jī)器人范疇；它是中國(guó)機(jī)器人大賽雙足競(jìng)步組的一個(gè)重要比賽項(xiàng)目；該機(jī)器人主要的目的在于表演功能；它要實(shí)現(xiàn)倒立、劈叉、側(cè)翻、前后滾翻和俯臥撐等高難度的體操動(dòng)作。2.體操機(jī)器人研究的意義：體操機(jī)器人精度高、能耗小、控制簡(jiǎn)單、裝配容易，它參考人體結(jié)構(gòu)比例特征，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；與其它工業(yè)機(jī)器人相比，類人體操機(jī)器人有更強(qiáng)的適應(yīng)環(huán)境的能力與高度的靈活

2、性。這類機(jī)器人未來(lái)將是家庭服務(wù)、娛樂(lè)開(kāi)發(fā)的主要方向 。研究本課題可以提高我們本科生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。一、整個(gè)體操機(jī)器人的外殼大致是由這幾個(gè)部分組成的： 1） 能轉(zhuǎn)動(dòng)任意角度【0，180】的舵機(jī)。 2） 一塊核心的舵機(jī)控制板 3）各舵機(jī)之間連接的結(jié)構(gòu)件因?yàn)楸敬窝芯康臋C(jī)器人擁有十個(gè)自由度，換句話說(shuō)是擁有十個(gè)運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)；因此體操機(jī)器人應(yīng)該配備十個(gè)舵機(jī)。二、因?yàn)槭杂啥润w操機(jī)器人屬于仿人形機(jī)器人，所以對(duì)它的要求必須是能明顯區(qū)分機(jī)器人的手部、腳部、腹部等。因此要對(duì)機(jī)器人進(jìn)行自由度的配置，也就是每個(gè)關(guān)節(jié)由一個(gè)舵機(jī)控制。最終十個(gè)舵機(jī)分布如下：頭部一個(gè)（控制前肢）；腹部一個(gè)（控制軀干動(dòng)作）；肩部、手部各兩個(gè)；腿

3、部和腳各兩個(gè) 部件加工圖，鋁片作為硬件加工材料，優(yōu)點(diǎn)是：易于加工，可以減輕機(jī)器人本體的重量；保證體操機(jī)器人的穩(wěn)定性與機(jī)動(dòng)性 。 2.制作完成的結(jié)構(gòu)件二、機(jī)器人控制模塊設(shè)計(jì)n機(jī)器人主控制器的選擇 本機(jī)器人選取的是ATMEL公司開(kāi)發(fā)的ATmega16L單片機(jī)。動(dòng)力模塊舵機(jī)的選型與設(shè)計(jì)舵機(jī)介紹：它是由直流伺服電機(jī)、減速齒輪組、位置傳感器 和控制電路構(gòu)成的一套完整的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 通過(guò)發(fā)送信號(hào)，指定輸出軸旋轉(zhuǎn)角度。舵機(jī)一般而言都有最大旋轉(zhuǎn)角度（比如180度。） 三條線：SR-403P 舵機(jī)的控制原理以及技術(shù)參數(shù)舵機(jī)工作原理：控制信號(hào)由接收機(jī)的通道進(jìn)入信號(hào)調(diào)制芯片，獲得直流偏置電壓。它內(nèi)部有一個(gè)基準(zhǔn)電路

4、，產(chǎn)生周期為20ms，寬度為1.5ms的基準(zhǔn)信號(hào)，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(dòng)芯片決定電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。舵機(jī)技術(shù)參數(shù)（SR-403P)體操機(jī)器人系統(tǒng)模塊聯(lián)系圖本系統(tǒng)硬件主要有串口調(diào)試電路連接、舵機(jī)控制電路板的設(shè)計(jì)等，軟件主要完成機(jī)器人體操動(dòng)作程序的編輯調(diào)試與下載等功能。通過(guò)核心控制器ATmega16單片機(jī)控制輸出PWM信號(hào)來(lái)控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)形成一系列動(dòng)作。體操機(jī)器人的電源模塊選型與設(shè)計(jì)十自由度體操機(jī)器人要控制十個(gè)舵機(jī)，還要做一系列體操動(dòng)作，因此耗電多是難免的。鋰電池?fù)碛幸子诎惭b固定、充電效率高且供電效果穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，最終選

5、用7.4V鋰電池作為體操機(jī)器人的供電模塊。鋰電池作為供電能源，要為單片機(jī)控制板、舵機(jī)這兩部分供電；因?yàn)閱纹瑱C(jī)芯片的標(biāo)準(zhǔn)供電電壓是5V，當(dāng)用鋰電池供電時(shí)，系統(tǒng)會(huì)使用一個(gè)1117芯片進(jìn)行降壓穩(wěn)壓的過(guò)程，然后才能為單片機(jī)主控板供電。 基于單片機(jī)的舵機(jī)驅(qū)動(dòng)原理及原理圖介紹單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)舵機(jī)輸出轉(zhuǎn)角的控制，必須首先完成兩個(gè)任務(wù)：首先是產(chǎn)生基本的PWM周期信號(hào)，本設(shè)計(jì)是產(chǎn)生20ms的周期信號(hào)；其次是脈寬的調(diào)整，即單片機(jī)模擬PWM信號(hào)的輸出，并且調(diào)整占空比。 可見(jiàn)機(jī)器人各關(guān)節(jié)的不斷變化，是由單片機(jī)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)角慢慢實(shí)現(xiàn)的。下圖是舵機(jī)輸出轉(zhuǎn)角與接收到的脈沖關(guān)系基于單片機(jī)的舵機(jī)驅(qū)動(dòng)板原理圖體操機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)分為主程序和子程序兩部分。主程序的主要任務(wù)是完成系統(tǒng)硬件的初始化以及調(diào)用子程序里舵機(jī)的指令來(lái)進(jìn)行機(jī)器人動(dòng)作的控制。主程序流程圖如下動(dòng)作子程序里面包含的內(nèi)容主要有舵機(jī)驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)以及每個(gè)舵機(jī)動(dòng)作完成后的銜接指令。動(dòng)作子程序的操作流程圖大致如下所示 動(dòng)作子程序流程體操機(jī)器人的動(dòng)作調(diào)試機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的調(diào)試原理：PC機(jī)上的調(diào)試軟件（上位機(jī)軟件）通過(guò)向單片機(jī)（下位機(jī)）傳遞伺服電機(jī)的角度狀態(tài)值，以此來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)角，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的調(diào)試。調(diào)試流程如下。課題設(shè)計(jì)的工作總結(jié)1.前期查閱了很多相關(guān)的機(jī)器人方面的資料，逐漸認(rèn)識(shí)到整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)用到的理論知識(shí)，以及