四足舞蹈机器人

四足舞蹈机器人01机电一班胡新强•本文所实现的四足机器人，通过一种基于“对角线一致”策略成功地实现了四足机器人的行走，机器人的九个自由度全部由步进电机实现。在软件上利用加速控制思想，从而使机器人的动作更加平滑，结合背景音乐，精确控制机器人的动作，使机器人随着音乐跳舞。1.引言本文中介绍的机器人是一个四足行走式机器人，外形酷似水母，整个身体由四条腿支撑。四条腿在解决平衡性问题上较容易，只需四点共面即可保持整个机器人的平衡。但机器人在行走时，四条腿之间必然有一个协调配合的问题，只有当四条腿迈步一致时才能保证机器人的身体在一个水平面内，保持它的稳定性。否则要么机器人会倾斜摔倒，要么动作僵硬不够平滑。机器人的上部还有三只手臂，每只手臂有两个自由度，可以在程序的控制下挥动手臂，配合腿完成一定的动作。为了既能够保持机器人的稳定性，又让它的动作舒缓平滑，我们提出了一种基于“对角线一致”的行走策略：仿照四足动物的行走方式，先左前腿和右后腿同时迈进，接着右前腿和左后腿同时迈进，形成两条交叉的对角线，这样就完成了一个周期的行走动作。以后如此类推。再配合加速电机控制方法，使电机的运转更加平滑，避开其固有的振动。2.机械实现机器人的整体视图图一，俯视图图二，单项轮视图整个机器人的结构总体上分为上身、腰部和下肢三部分：上身由头部和手臂组成。控制的核心部分----电路板以及电源就装在头部的圆罩中。每只手臂由电机连接的前臂和后臂组成。后臂通过电机固定在机身上。前臂和后臂都能自由活动，作出各种动作。在机器人的表演过程中，起着支撑作用的是腰部在我们的动作设计中，要求机器人腰部可以扭转。为保持旋转的均匀、平衡，必然要求电机轴在底盘的中心，将控制腰部的电机固定在两根穿过有机玻璃盘的长螺丝上。然后在头部底衬盘下对称地安装了三个万向轮，万向轮可以在有机玻璃底板上自由滚动，大大减少了腰部转动地摩擦力。机器人行走实现的另一个关键问题是腿部，用两个电机就实现了四条腿的驱动难题，如何设计巧妙的机械结构同时带动四条腿，又要使行走平稳，我们动了很多脑筋，做了很多尝试，终于找到一种巧妙的连杆传动装置。（如图3）图三，机器人的一个行走周期由上图可见，机器人在行走时，的确是“对角线一致”，这种方法保证了行走的平稳性，使得行走得以实现。实际上，这只需后腿上的两个电机以相同的方向关于竖直线作来回摆动即可。在模拟实际情况腰部、头部重量时，腰部的旋转动作要更为自然、流畅，不会出现因电机带不动而丢步的情况。让机器人行走起来，只是完成了工作的第一步，重要的是如何让九个电机协调一致地配合工作，按照预先设定好的动作翩翩起舞。。3.电路控制电路控制部分是机器人的心脏。驱动电路板主要由主控芯片部分、信号锁存部分、电机驱动部分以及电源稳压部分等组成一个典型的电机加速驱动过程，其主要的思想是：通过有规律的变化的延时程序来控制送往步进电机的脉冲的快慢，从而使电机得到逐渐加快的脉冲激励，稳定的实现加速过程，而不会出现因为脉冲的陡然加快而抖动的现象。4.总结通过基于“对角线一致”的行走策略，我们成功地实现四足行走式机器人，并利用我们的电机加速激励的软件控制方法，使机器人能随着音乐完成相应的舞蹈动作.1.“先行者”类人型机器人2.双足步行机器人在爬楼梯3.多指灵巧手我国的仿人形机器人研究跳舞机器人