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四足机器人设计报告

四足机器人设计报告
四足机器人设计报告

四足机器人设计报告

摘要:本文介绍了四足机器人(walking dog)的设计过程,其中包括控制系统软硬件的设计、传感器的应用以及机器人步态的规划。

一、本体设计:

walking dog的单腿设置髋关节和踝关节两自由度,能在一个平面内自由运动(见图1.1)。采用舵机作为机器人的关节驱动器,其单腿结构图见(图1.2)。为了便于步态规划,设计上下肢L1、L2长均为65mm。四肢间用铝合金框架连接,完成后照片见(图1.3)。walking dog 的每只脚底均有一个光电传感器,能有效检测脚底环境的变化。walking dog的头部为一个舵机,携带光电反射式传感器,能探测前方180度75cm内的障碍物。

图1.1 四足机器人模型图1.2 单腿结构

图1.3:完成后照片

二、控制系统设计

为了使机器人能灵活地搭载各种传感器以及实现不同的步态,将底层驱动单元与上层步态算法平台分开。因为walking dog的各关节均为舵机,特设计了16路舵机驱动器作为底层驱动单元,用来驱动机器人全身各关节。并设计了上层算法平台,将各关节参数通过UART 实时地发送到底层驱动单元。图2.1为系统框图。

图2.1:系统框图

1、底层驱动单元设计

图2.2给出了舵机的工作原理框图,电动机驱动减速齿轮组,并带动一个线性的电位器作位置检测,控制电路将反馈电压与输入的控制脉冲信号作比较,产生偏差并驱动直流电动机正向或反向转动,使齿轮组的输出位置与期望值相符。

图2.2:舵机工作原理框图

针对舵机这一特性,设计底层驱动器的系统结构图见图2.3。Mage8的16位定时器分时产生16次定时中断,中断子程序产生移位脉冲,通过4N25光偶隔离输入到移位寄存器,实现各路PWM信号高电平部分的分时产生。图2.4为定时产生脉冲的中断处理流程,图2.5例举了产生4路PWM信号的波形图。实际电路原理图见附录1。

图2.3:16路舵机驱动器结构图

图2.4:定时中断服务流程 图2.5:产生4路PWM 的波形信号

2、算法平台的设计

步态机器人要求对各个关节实施快速准确的位置控制,因此对控制系统提出了比较高的要求:

1、具有大量数据存储能力用来存储大量的步态数据。

2、实时地采集、处理传感器的数据,以便在控制系统的信号综合中使用。

3、具有良好的控制结构和接口,便于高层控制软件的开发。

4、有一定的预留接口、良好的兼容性和扩展性,以便进行功能扩展和二次开发

根据以上要求,采用ATmega16作为控制核心,将规划好的步态参数存入单片机,单片机根据定时器产生的时钟将相应关节数据发送到底层驱动单元。同时单片机通过传感器返回的信号感知周围环境,并及时对运动状态进行调整。

三、步态参数化设计

1、离线轨迹规划

为了使机器人行走平缓,要求足底轨迹有二阶光滑度,即有二阶连续导数。数学上的三次样条插值曲线即可满足上述条件。

设步长λ=40,摆动腿离地最高H=20,可求得:踝关节的轨迹函数()x y f =

323()220(2608*10)8*10

x f x x =?+? [20,0]x ∈? 323()220(2608*10)8*10

x f x x =??+? [0,20]x ∈ 由踝关节的轨迹函数可得踝关节关于时间的函数:

()()()*,()2

t t t t x y f x T λλ=?= 其中:λ为步长 髋关节关于时间的函数:

2()2,2t x t y Hk T λ

== Hk 为髋关节离地高度,取122.6

用MATLAB 仿真得到:

图3.1:踝关节轨迹坐标

图3.2:踝关节一阶导数

图3.3:踝关节二阶导数

由以上仿真结果可知,在行走过程中机器人的踝关节轨迹、踝关节轨迹的一阶导数和踝关节轨迹的二阶导数都是连续的。而且摆动腿着地时的速度为零,大大减小了冲击,保证了机器人行走的稳定性。 根据上述髋关节和踝关节关于时间的轨迹函数,可求得各关节角度关于时间的函数:

1θ=

θ=

2、步序规划

目前主要有两类步态机器人的稳定性:静态稳定性和动态稳定性。静态稳定性忽略机器人的动态性能,采用重心(COG)作为稳定性标准,适用于移动较慢的机器人。而动态稳定性一般采用零力矩点(ZMP)作为稳定性判定标准,即考虑重力、惯性力及地面反力三者合力矢的延长线与地面的交点。在对角小跑(Trot)、溜蹄(Pace)、跳跃(bounding)等有较多应用。由于舵机性能及机械加工精度等方面的限制,WALKING DOG采用静态稳定性作为约束步态的条件。

静态稳定性约束的步态任一时刻至少应有3条腿与地面接触支撑机体,且机体的中心必须落在3足支撑点构成的三角形区域内,据此设计步态图如下:

图3.4:四足一周期内的步态图

实验结果表明这种步序能使机器人连续稳定地行走。

四、结论

采用模块化设计的方法设计了四足机器人,使其控制简便灵活,可升级性强。并用步态规划的方法使机器人能稳定连续地行走,并对环境作出简单的感知与反应。通过实验发现机器人实际行走轨迹与规划的轨迹有较大差别,这对行走的稳定性和速度都造成了较大影响。

机器人控制技术基础实验报告

华北电力大学 实验报告 | | 实验名称:机器人控制技术基础 课程名称:机器人控制技术基础 实验人:张钰信安1601 201609040126 李童能化1601 201605040111 韩翔宇能化1601 201605040104 成绩: 指导教师:林永君、房静 实验日期: 2016年3月4日-3月26日 华北电力大学工程训练中心

第一部分:单片机开发板 实验一:流水灯实验 实验目的:通过此实验,初步掌握单片机的 IO 口的基本操作。 实验内容:控制接在 P0.0上的 8个LED L0—L8 依次点亮,如此循环。 硬件说明: 根据流水灯的硬件连接,我们发现只有单片机的IO口输出为低电平时LED灯才会被点亮,我们先给P0口设定好初值,只让其点亮一盏灯,然后用左右移函数即可依次点亮其他的灯。 源程序如下: #include sbit led_1=P0^0; sbit led_2=P0^1; sbit led_3=P0^2; sbit led_4=P0^3; sbit led_5=P0^4; sbit led_6=P0^5; sbit led_7=P0^6; sbit led_8=P0^7; void main() { for(;;) { led_1=0; display_ms(10);

led_1=1; led_2=0; display_ms(10); led_2=1; led_3=0; display_ms(10); led_3=1; led_4=0; display_ms(10); led_4=1; led_5=0; display_ms(10); led_5=1; led_6=0; display_ms(10); led_6=1; led_7=0; display_ms(10); led_7=1; led_8=0; display_ms(10); led_8=1; } } 第二部分:机器人小车 内容简介:机器人小车完成如图规定的赛道,从规定的起点开始,记录完成赛道一圈的时间。必须在30秒之内完成,超时无效。其中当小车整体都在赛道外时停止比赛,视为犯规,小车不规定运动方向,顺时针和逆时针都可以采用,但都从规定的起点开始记录时间。 作品优点及应用前景: 单片机可靠性高,编程简单单片机执行一条指令的时间是μs级,执行一个扫描周期的时间为几ms乃至几十ms。相对于电器的动作时间而言,扫描周期是

四足机器人设计方案书

浙江大学“海特杯”第十届大学生机械设计竞赛“四足机器人”设计方案书

“四足机器人”设计理论方案 自从人类发明机器人以来,各种各样的机器人日渐走入我们的生活。仿照生物的各种功能而发明的各种机器人越来越多。作为移动机器平台,步行机器人与轮式机器人相比较最大的优点就是步行机器人对行走路面的要求很低,它可以跨越障碍物,走过沙地、沼泽等特殊路面,用于工程探险勘测或军事侦察等人类无法完成的或危险的工作;也可开发成娱乐机器人玩具或家用服务机器人。四足机器人在整个步行机器中占有很大大比重,因此对仿生四足步行机器人的研究具有很重要的意义。 所以,我们在选择设计题目时,我们选择了“四足机器人”,作为我们这次比赛的参赛作品。 一.装置的原理方案构思和拟定: 随着社会的发展,现代的机器人趋于自动化、高效化、和人性化发展,具有高性能的机器人已经被人们运用在多种领域里。特别是它可以替代人类完成在一些危险领域里完成工作。 科技来源于生活,生活可以为科技注入强大的生命力,基于此,我们在构思机器人的时候想到了动物,在仔细观察了猫.狗等之后我们找到了制作我们机器人的灵感,为什么我们不可以学习小动物的走路呢,于是我们有了我们机器人行走原理的灵感。 为了使我们所设计的机器人在运动过程中体现出特种机器人的性能及其运动机构的全面性,我们在构思机器人的同时也为它设计了一些任务: 1. 自动寻找地上的目标物。 2. 用机械手拾起地上的目标物。 3.把目标物放入回收箱中。 4. 能爬斜坡。 图一 如图一中虚线所示的机器人的行走路线,机器人爬过斜坡后就开始搜寻目

标物体,当它发现目标出现在它的感应范围时,它将自动走向目标,同时由于相关的感应器帮助,它将自动走进障碍物中取出物体。 二.原理方案的实现和传动方案的设计: 机器人初步整体构思如上的图二和图三,四只腿分别各有一个电机控制它的转动,用一个电机驱动两条腿的抬伸。根据每只腿的迈步先后实现机器人的前进,后退,左转和右转,在机器人腿迈出的同时,它也会相应地进行抬伸,具体实现情况会在下文详细说明。 图二 图三 机器人初步整体构思如上的图二和图三,四只腿分别各有一个电机控制它的转动,用一个电机驱动两条腿的抬伸。根据每只腿的迈步先后实现机器人的前进,后退,左转和右转,在机器人腿迈出的同时,它也会相应地进行抬伸,具体实现情况会在下文详细说明。 任务的实现主要是利用单片机来控制机器人的四条腿以及几个传感器的共同工作,并通过它们的协调工作来完成的。如图一中所示,让机器人爬过了斜坡之后,就先进行扫描,如果发现有目标出现在它的视野之内,它就会寻着目标前进。如果没有发现目标,机器人会原地转弯并搜寻在它视野之外的目标。由于目

最新西华大学机器人创新设计实验报告(工业机械手模拟仿真)

实验报告 (理工类) 课程名称: 机器人创新实验 课程代码: 6003199 学院(直属系): 机械学院机械设计制造系 年级/专业/班: 2010级机制3班 学生姓名: 学号: 实验总成绩: 任课教师: 李炜 开课学院: 机械工程与自动化学院 实验中心名称: 机械工程基础实验中心

一、设计题目 工业机器人设计及仿真分析 二、成员分工:(5分) 三、设计方案:(整个系统工作原理和设计)(20分) 1、功能分析 工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域。机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动,而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置,既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力,又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力,从某种意义上说它也是机器的进化过程产物,它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备,也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。 本次我们小组所设计的工业机器人主要用来完成以下任务: (1)、完成工业生产上主要焊接任务; (2)、能够在上产中完成油漆、染料等喷涂工作; (3)、完成加工工件的夹持、送料与转位任务; (5)、对复杂的曲线曲面类零件加工;(机械手式数控加工机床,如英国DELCAM公司所提供的风力发电机叶片加工方案,起辅助软体为powermill,本身为DELCAM公司出品)

机器人实验报告

智能机器人实验报告1 学院:化学与材料科学学院 学号: 2015100749 姓名:朱巧妤 评阅人:评阅时间:

实验1 电驱动与控制实验 (一)实验目的 熟悉和掌握机器人开发环境使用,超声传感器、碰撞传感器、温度传感器、颜色传感器等常见机器人传感器工作原理与使用方法,熟悉机器人平台使用与搭建;设计一个简单的机器人,并采用多种程序设计方法使它能动起来。 (二)仪器工具及材料 计算机、机器人实验系统、机器人软件开发平台、编程下载器等设备。 (三)内容及程序 实验内容: (1)碰撞传感器原理与应用; (2)颜色传感器原理与应用; (3)测距传感器原理与应用; (4)温度传感器原理与应用; (5)熟悉开发环境使用与操作;设计一个简单轮式移动机器人,并使用图形化编程方式实现对机器人的控制,通过该设计掌握机器人开发平台的结构设计、程序设计等基本方法。 实验步骤: 1)首先确定本次要做的机器人为货架物品颜色辨别的机器人。 2)根据模型将梁、轴、插销、螺丝等零件拼装成一个货架台 3)将货架台安装上可识别颜色的摄像头,并装在控制器上方,将两个摄像头的连接线分 别插入控制器的传感器接口,将显示器连接线插入传感器接口。 4)拼装完成后将控制器连接电脑,在电脑上运用Innobot软件对机器人进行颜色识别动 作的编程,拖动颜色传感器模块,对应选择数码管接口以及两个摄像头的接口,使机器人能将货架台上物品的颜色反应到数码管上。 5)将所编程序进行上传。测试看机器人是否能将颜色反映到显示器上完成所编动作。

(四)结果及分析 使用梁和轴以及螺钉拼装出货架台。 将拼装好的货架台装到传感器上。

基于单片机的四足机器人

—-可编辑修改,可打印—— 别找了你想要的都有! 精品教育资料——全册教案,,试卷,教学课件,教学设计等一站式服务—— 全力满足教学需求,真实规划教学环节

最新全面教学资源,打造完美教学模式 深圳大学期末考试试卷 开/闭卷开卷A/B卷N/A 课程编号1303270001 1303270002 课程名称EDA技术与实践(2)学分2.0 命题人(签字) 审题人(签字) 2015 年10 月20 日 设计考试题目:完成一个集成电路或集成系统设计项目 基本要求:2-3位同学一组,完成一个完整的集成电路设计项目或是一个集成系统设计项目。 规格说明: 1.题目自定。 1)集成电路设计项目 i.若为IC设计项目需要完成IC设计的版图。 ii.若采用FPGA实现数字集成电路设计,需要进行下板测试。 2)集成系统设计项目,需使用FPGA开发板或嵌入式开发板,完成一个完整的集成 系统作品。 3)作品需要课堂现场演示,最后提交报告,每个小组单独一份报告,但需阐述各个 成员的工作。 2.评分标准:

2015年第二学期,建议作品内容: 完成一个行走机器人,基本要求 o2-8只脚 o能行走 o可以用单片机,嵌入式,FPGA方案 一、设计目的: 通过设计一个能够走动的机器人来增加对动手能力,和对硬件电路设计的能力,增强软件流程设计的能力和对设计流程实现电路功能的能力,在各个方面提升自己对电子设计的能力。 二、设计仪器和工具: 本设计是设计一个能走动的机器人,使用到的仪器和工具分别有:sg90舵机12个、四脚机器人支架一副、单片机最小系统一个、电容电阻若干、波动开关一个、超声遥控模块一对、杜邦线若干、充电宝一个。 三、设计原理: 本次设计的机器人是通过51单片机控制器来控制整个电路的。其中,舵机的控制是通过产生一个周期为20毫秒的高电平带宽在0.5到2.5ms之间的pwm信号来控制。12路Pwm信号由单片机的定时器来产生。51单片机产生12路pwm信号的原理是:以20毫秒为周期,把这20毫秒分割

六轴工业机器人实验报告

六轴工业机器人模块 实验报告 姓名:张兆伟 班级:13 班 学号:2015042130 日期:2016年8月25日

六轴工业机器人模块实验报告 一、实验背景 六自由度工业机器人具有高度的灵活性和通用性,用途十分广泛。本实验是在开放的六自由度机器人系统上,采用嵌入式多轴运动控制器作为控制系统平台,实现机器人的运动控制。通过示教程序完成机器人的系统标定。学习采用C++编程设计语言编写机器人的基本控制程序,学习实现六自由度机器人的运动控制的基本方法。了解六自由度机器人在机械制造自动化系统中的应用。 在当今高度竞争的全球市场,工业实体必须快速增长才能满足其市场需求。这意味着,制造企业所承受的压力日益增大,既要应付低成本国家的对手,还要面临发达国家的劲敌,二后者为增强竞争力,往往不惜重金改良制造技术,扩大生产能力。 机器人是开源节流的得利助手,能有效降低单位制造成本。只要给定输入成值,机器人就可确保生产工艺和产品质量的恒定一致,显著提高产量。自动化将人类从枯燥繁重的重复性劳动中解放出来,让人类的聪明才智和应变能力得以释放,从而生产更大的经济回报。 二、实验过程 1、程序点0——开始位置 把机器人移动到完全离开周边物体的位置,输入程序点 0。按下手持操作示教器上的【命令一览】键,这时在右侧弹出指令列表菜单如图: 按手持操作示教器【下移】键,使{移动 1}变蓝后,按【右移】键,打开{移动 1}子列表,MOVJ 变蓝后,按下【选择】键,指令出现在命令编辑区。修改指令参数为需要的参数,设置速度,使用默认位置点 ID 为 1。(P1 必须提前示教好)。按下手持操作示教器上的【插入】键,这时插入绿色灯亮起。然后再按

机器人实训报告

一、机器人擂台赛 1、实训目的 机器人擂台赛的目的在于促进智能机器人技术(尤其是自主识别、自主决策技术)的普及。参赛队需要在规则范围内以各自组装或者自制的自主机器人互相搏击,并争取在比赛中获胜,以对抗性竞技的形式来推动相关机器人技术在大学生、青少年中的普及与发展。可以用自己设计的机器人来参加擂台赛,同时掌握这个环节所展现出来的机器人技术。 机器人擂台赛未来的发展目标是:比赛中,两个使用双腿自主行走的仿人形机器人互相搏击并将对方打倒或者打下擂台。? 2、实训要求 在指定的大小擂台上有双方机器人。?双方机器人模拟中国古代擂台搏击的规则,互相击打或者推挤。如果一方机器人整体离开擂台区域或者不能再继续行动,则另一方获胜。机器人大小要求长、宽、高分别不能超过30cm、30cm、40cm 。 比赛场地大小为长、宽分别为是 2400?mm的台,台上表面即为擂台场地。有黑色的胶布围成。?比赛开始后,?围栏内区域不得有任何障碍物或人。? 3、比赛规则分析? 我们需要吃透比赛规则,然后才能在比赛规则允许的范围内,尽量让我们的机器人具有 别人不具有的优势。对上述的比赛规则分析得到以下几个重点:? 3、1需要确保自己不掉下擂台

需要有传感器进行擂台边沿的检测,当发现机器人已经靠近边沿立刻转弯或者掉头。擂 台和地面存在比较大的高度差,我们通过测距传感器很容易发现这个高度落差,从而判断出 擂台的边沿。如图所示,在机器人上安装一个测距传感器,斜向下测量地面和机器人的 距离,机器人到达擂台边沿时,传感器的测量值会突然间变得很大。由于红外测距传感器使 用方便,并且“创意之星”控制器可以接入最多 8 个红外测距传感器,我们可以将它作为首选方案。? 擂台地面时有灰度变化的,我们可以在机器人腹部安装一些灰度传感器,来判读机器人 覆盖区域的灰度变化,从而判读机器人相对场地的方向。可以通过整体灰度值来判读机器人 的位置是不是靠近边沿,如果机器人靠近边沿就转弯后者后退。? 3、2需要及时的发现敌方 这里我们使用红外接近开关作为寻找敌方的方案并不算优秀,红外接近开关的有效测量范围是 20cm,20cm 之外的物体是察觉不到的。我们可以改成红外测距传感器,它的有效测量范围是 10‐80cm,比较适合我们当前的使用场合。? 3、3需要迅速的推动敌方,将敌方退下擂台 我们可以想象,两只斗牛相互推挤,赢的一定是力气比较大的一方。?

智能四足机器人结构设计

智能四足机器人结构设计 摘要 对于我们的未来生活,每个人有不同的构想,但大多数人都相信,在将来的社会,机器人将作为家庭的一员进入我们的生活,与我们每天朝夕相处。可现在普遍存在人们心中的疑问是:将来机器人将以何种身份进入我们的生活,是玩伴还是佣人,智能步行机器人的设计就是为了将来机器人能进入我们中国人的家庭生活,为我们的家庭生活带来欢乐。 本设计采用关节型结构,成功地设计了智能步行机器人的本体结构。本机器人具有前后行、平地侧行等基本行走功能。另外机器人头部还装有CD摄影机,胸腔内部可装备内置电源和智能设备。本设计参考了狗的结构组成,使得机器人结构尽量与狗的本体结构相似,尤其在长度配比方面。本设计的结构比较复杂,关节数目众多,为了力求优化设计,设计者兼顾了关键部件的互换性和结构紧凑的原则。所有的关节都用了2036型的直流伺服电机作为驱动源,充分利用伺服电机的特性。伺服电机的驱动都采用了谐波减速器机构,该减速方案减速比大、效率高,是比较理想的减速方案。 关键词:智能四足机器人;结构设计;谐波传动

Intelligent Four-Foot Robot Frame Design Abstract For our future life,everyone had different ideas,but most people believe that,in future society,the robot as a family into our lives,and we can now daily overnight with the common people's hearts Question is: what will be the future status of robot into our lives,playmates or servants,the design of intelligent walking robot is to the future robot can enter our Chinese people's family lives,for our happy family life. The design of a joint structure,the successful design of intelligent walking robot,the body structure. The robot has before and after the trip,the ground adjacent to the basic operating functions. Another robot is also equipped with CD camera head,chest internal equipment can be built-in power supply,and intelligent. The reference design of the structure of the robot,making the structure as the robot dog,the dog's body similar to the structure,particularly in the area ratio of length. The design of the structure is more complicated,the large number of joints,in an effort to optimize the design,designers take into account the interchangeability of key components of the compact structure and principles. All joints are composed of a 2036-type of DC servo motor as a driver and make full use of servo motor characteristics. Servo motor drives are used harmonic reducer,the slowdown in the programme reduction ratio,high efficiency,The ideal slowdown is a good programme. Keywords:intelligent four-foot robot ; structural design; harmonic drive

机器人认识实验实验报告

机器人认识实验实验报告 一、实验目的: 认识能力风暴机器人的基本结构。学会能力风暴机器人的连接、检测和程序下载等操作。 二、实验要求: 1、可以明确能力风暴机器人的各个组成部分。 2、指出主要组成部分的结构和功能。 3、学会程序的调试和下载。 三、实验内容、步骤: 1、记录自检程序运行的结果,回答每一步用到的传感器和执行器。 2、记录表演程序运行的结果,回答每一步用到的传感器和执行器。 3、完成机器人输出”Hello Robot”的编程。 4.、完成机器人走正方形编程。 四、实验代码: 程序1: #include "AS_UIII_LIB.h" void main() { printf(“Hello Robot!”); } 程序2: #include "AS_UIII_LIB.h" void goon(int s,float f) { drive(s,0); wait(f); stop(); } void tr() { int rot2; rot2=rotation(2); drive(0,10); while(rotation(2)-rot2<19) {} stop(); }

void tl() { int rot1; rot1=rotation(1); drive(0,-10); while(rotation(1)-rot1<16) {} stop(); } void main() { int i; for(i=4;i>0;i--) { goon(75,1); wait(0.5); tl(); } } 五、实验结果: 1、对于程序1,机器人的LCD液晶屏幕显示Hello Robot! 2、对于程序2,机器人大致上走了一个正方形。 六、实验小结: 通过这个实验我学会了用VJC编写机器人程序的过程,为进一步学习打下基础。

机器人实验报告

一、机器人的定义 美国机器人协会(RIA)的定义: 机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用的装置,通过可编程序动作来执行种种任务的、并具有编程能力的多功能机械手。 日本工业机器人协会(JIRA—Japanese Industrial Robot Association):一种带有存储器件和末端执行器的通用机械,它能够通过自动化的动作替代人类劳动。(An all—purpose machine equipped with a memory device and an end—effector,and capable of rotation and of replacing human labor by automatic performance of movements.) 世界标准化组织(ISO):机器人是一种能够通过编程和自动控制来执行诸如作业或移动等任务的机器。(A robot is a machine which can be programmed to perform some tasks which involve manipulative or locomotive actions under automatic control.) 中国(原机械工业部):工业机器人是一种能自动定位控制、可重复编程、多功能多自由度的操作机,它能搬运材料、零件或夹持工具,用以完成各种作业。 二、机器人定义的本质: 首先,机器人是机器而不是人,它是人类制造的替代人类从事某种作业的工具,它能是人的某些功能的延伸。在某些方面,机器人可具有超越人类的能力,但从本质上说机器人永远不可能全面超越人类。

机器人设计论文

绿化植树机器人设计 摘要: 这个机器人是针对大量绿色植树而设计的,利用机械四足作为其活动方式,机器人通过视频识别系统在有限范围内对地形与植被作出判断,然后通过自动行走系统移动到目标地点前面,再通过机械手取出携带的植物幼苗,通过这个可以360度旋转的机械臂进行种植工作,机械臂可以进行种植、培土、等工作。种植完成后还将用一层可分解的塑料薄膜覆盖植物幼苗,保证其在能够自行成长前的安全。 关键词: 绿化植树、四足行走、山坡作业、视频识别、机械臂操作 设计背景: 地球现在正面临着绿色植被在不断减少的危机,而人类也因为这样要面对日益严峻的环境问题。大量植树还原绿色植被是一个相当重要的手段来解决这个难题,但是依靠人力去做的话,效率始终不够高。所以在这里我想设计一个专门用于大作业量的绿化植树机器人。 设计思路: 这个机器人,是需要面对山坡这样的陡峭地形的,由于特殊的使用环境,机器人的活动方式要求能够灵活的应对颠簸不平的土地,机械四足需要能够根据不同的地势调整四足的高度,确保平稳的行走,这种活动方式才能使机器人轻松到达山崖大部分位置。移动起来必须十分的轻巧,以避免对其他植物的伤害。由于这个机器人对视频识别有着较高的要求,所以必须在这方面有所突破,同时当发现有杂草或者有害植物的时候,还可以通过高温蒸汽将其杀死,来保证种植的植物幼苗的生长。360度旋转的机械臂可以保证种植过程的顺利进行。 详细具体设计方案: 一.整体结构: 1.整个机器人分成上下两大部分,上部分是机械手臂,主要实现机器人的整个种植 操作,下部是机器人的机身和四足,包括:植物幼苗存放仓、红外线距离测量 仪、摄像头、电脑处理系统。 2.机器人是通过电力驱动的,所以必须携带储电池,也是安装在机身。 二.中央处理系统: 机器人的机身将安装一个中央处理系统,作为机器人的大脑,它主要调节机器人三 大系统:机械四足行走系统、机器人视觉系统、机械臂控制系统。中央处理系统要 接收和分析红外线距离测量仪、摄像头、机械臂传感器等反馈信息,以及控制四足 的行进系统、机械臂操作等。 三.机械四足行走系统: 1.机械四足的形状: 一开始的时候,我曾经很困惑于如何把握行走稳定与行走速度之间的平衡,后来设 想出仿人类四肢的关节加上圆形的脚盘这个方案,总体感觉可以满足行走的需要。 2.如何实现行进: 参考了机械小狗的设计,将机械四足连接在机器人的中央处理系统而成为一个整 体,接受中央处理系统的控制。每次改变一个机械足的位置,实现整个机器人的行

六轴工业机器人实验报告

六轴工业机器人模块 实验报告

六轴工业机器人模块实验报告 一、实验背景 六自由度工业机器人具有高度得灵活性与通用性,用途十分广泛。本实验就是在开放得六自由度机器人系统上,采用嵌入式多轴运动控制器作为控制系统平台,实现机器人得运动控制。通过示教程序完成机器人得系统标定。学习采用C++编程设计语言编写机器人得基本控制程序,学习实现六自由度机器人得运动控制得基本方法。了解六自由度机器人在机械制造自动化系统中得应用。 在当今高度竞争得全球市场,工业实体必须快速增长才能满足其市场需求。这意味着,制造企业所承受得压力日益增大,既要应付低成本国家得对手,还要面临发达国家得劲敌,二后者为增强竞争力,往往不惜重金改良制造技术,扩大生产能力。 机器人就是开源节流得得利助手,能有效降低单位制造成本。只要给定输入成值,机器人就可确保生产工艺与产品质量得恒定一致,显著提高产量。自动化将人类从枯燥繁重得重复性劳动中解放出来,让人类得聪明才智与应变能力得以释放,从而生产更大得经济回报。 二、实验过程 1、程序点0——开始位置 把机器人移动到完全离开周边物体得位置,输入程序点 0。按下手持操作示教器上得【命令一览】键,这时在右侧弹出指令列表菜单如图: 按手持操作示教器【下移】键,使{移动 1}变蓝后,按【右移】键,打开{移动1}子列表,MOVJ 变蓝后,按下【选择】键,指令出现在命令编辑区。修改指令参数为需要得参数,设置速度,使用默认位置点 ID 为 1。(P1 必须提前示教好)。按下手持操作示教器上得【插入】键,这时插入绿色灯亮起。然后再按下【确认】键,指令插入程序文件记录列表中。此时列表内容显示为: MOVJ P=1 V=25 BL=0 (工作原点)

机器人实验与技术实验报告

机器人技术课程实验报告 题目:机器人灭火 专业:自动化 班级: 101 姓名及学号: 2013年10 月 成都信息工程学院控制工程学院 一、设计目的: 1、通过本课程的学习和训练,了解有关机器人技术方面的基本知识,掌握机器人学所涉及的技术的基本原理和方法,得到机器人技术开发的实践技能训练。

2、巩固相关理论知识,了解机器人技术的基本概念以及有关电工电子学、单片机、传感器等技术。 3、通过使用机器人模型,编程处理机器人运动过程,分析机器人的控制原理,通过对其具体结构的了解。 4、培养自学能力和独立解决问题的能力,熟悉MT-UROBOT图形界面的编程与调试方法,熟练掌握平台的输入输出口进行控制。 二、设计任务: 使机器人能在迷宫内自主行走,能自己编写程序,让机器人完成相应的任务。 三、设计要求: 1、认真阅读教材中第1章和第2章的内容,学会工程项目的建立,应用程序的仿真与调试。 2、利用I/O口和传感器对机器人进行控制。(实验步骤和参考程序可参照使用说明中的第3章及第四章4.3节) 四、系统设计: 1、介绍所使用的硬件情况及工作原理: MT-UROBOT是一种供教学和研究的新型移动智能机器人。开关按钮控制MT-URO MT-UROBOT结构(如下:) OT 电源开关的按钮,按此按钮可以打开或关闭机器人电源。“电源”指示灯按下 MT-UROBOT 的开关后,这个灯会发绿光,这时可以与机器人进行交流了!“充电”指示灯当你给机器人充电时,“充电”指示灯发红光。“充电口”将充电器的相应端插入此口,再将另一端插到电源上即可对机器人充电。“下载口”“充电口”旁边的“下载口”用于下载程序到机器人主板上,使用时只需将串口连接线的相应端插入下载口,另一端与计算机连接好,这样机器人与计算机就连接起来了。“复位/MTOS”按钮这是个复合按钮,用于下载操作系统和复位。当串口通信线接插在下载口上时,按击此按钮,机器人系统默认为此操作为下载操作系统;如果你想使用其复位功能则需要将通信线拔下,按击此按钮,机器人系统认为此操作为系统复位。“RUN”键打开电源后,按击“RUN”键,机器人就可以运行内部已存储的程序,按照你的“指令”行动。“通信”指示灯“通信”指示灯位于机器人主板的前方,在给 MT-UROBOT 下载程序时,这个黄灯会闪烁,

基于51单片机的四足机器人

深圳大学期末考试试卷 开/闭卷开卷A/B卷N/A 课程编号1303270001 1303270002 课程名称EDA技术与实践(2)学分2.0 命题人(签字) 审题人(签字) 2015 年10 月20 日 设计考试题目:完成一个集成电路或集成系统设计项目 基本要求:2-3位同学一组,完成一个完整的集成电路设计项目或是一个集成系统设计项目。 规格说明: 1.题目自定。 1)集成电路设计项目 i.若为IC设计项目需要完成IC设计的版图。 ii.若采用FPGA实现数字集成电路设计,需要进行下板测试。 2)集成系统设计项目,需使用FPGA开发板或嵌入式开发板,完成一个完整的集成 系统作品。 3)作品需要课堂现场演示,最后提交报告,每个小组单独一份报告,但需阐述各个 成员的工作。 2.评分标准:

2015年第二学期,建议作品内容: 完成一个行走机器人,基本要求 o2-8只脚 o能行走 o可以用单片机,嵌入式,FPGA方案 一、设计目的: 通过设计一个能够走动的机器人来增加对动手能力,和对硬件电路设计的能力,增强软件流程设计的能力和对设计流程实现电路功能的能力,在各个方面提升自己对电子设计的能力。 二、设计仪器和工具: 本设计是设计一个能走动的机器人,使用到的仪器和工具分别有:sg90舵机12个、四脚机器人支架一副、单片机最小系统一个、电容电阻若干、波动开关一个、超声遥控模块一对、杜邦线若干、充电宝一个。 三、设计原理: 本次设计的机器人是通过51单片机控制器来控制整个电路的。其中,舵机的控制是通过产生一个周期为20毫秒的高电平带宽在0.5到2.5ms之间的pwm信号来控制。12路Pwm信号由单片机的定时器来产生。51单片机产生12路pwm信号的原理是:以20毫秒为周期,把这20毫秒分割成8个2.5ms,因为,每个pwm信号的高电平时间最多为2.5ms,然后在前六个2.5ms中分别输出两个pwm信号的高电平,例如,在第一个2.5ms中输出第一个和第二个pwm信号的高电平时,首先开始时,把信号S1、S2都置1,然后比较两个高电平时间,先定时时间短的高电平时间,把高电平时间短的那个信号置0,再定时两个高电平时间差,到时把高电平时间长的按个信号置0,然后,定时(2.5-较长那个高电平时间),在第二个 2.5ms开始时,把S3、S4置1,接下来和上面S1、S2一样,以此类推, 在六个2.5ms 中输出12路pwm信号来控制舵机。原理图如图1. 通过超声模块来控制机器人前进、后退、向前的左转、向前的右转、向后的左转、向后的右转几个动作。

工业机器人编程技术实训课程标准

工业机器人编程技术课程标准 一、课程基本信息 先修课程:电工技术基础、电气控制与PLC、电子技术基础 后续课程:工业机器人安装与调试实训 课程类型:专业必修 二、课程性质 “工业机器人编程技术”是机电专业的一门专业核心课,是在相关专业学习课程学完后的一门综合性课程。机器人技术是一门跨多个学科的综合性技术,涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多种学科的内容。本课程的先导课程为:“电工电子技术”、“电气控制与PLC”、“机电设备故障诊断与维修”“工业机器人安装与调试”,经过这四门课程的学习,学生已具备机械部件故障诊断与维修方法、机电设备电器控制、电子产品焊装调试、软件编程和机械图和电器原理图的识读能力。已基本具备学习本课程的知识、技能基础。《工业机器人编程技术》后续课程为《自动化工业生产的安装与调试实训》,进一步学习生产自动化的能力与技能。本课程在专业教学与实践工作之间起了承前启后的桥梁作用,是工业机器人技术专业人才培养过程重要的环节。 三、课程的基本理念 以学生为主体,以工学结合为宗旨,以岗位职业能力的培养为重点,目的是强化学生的工程实践能力与创新能力。“工业机器人编程技术”课程在设计教学思路和理念时,采用基于项目教学的课程教学模式。根据专业人才培养目标及岗位群对学生岗位能力提

出的要求,明确课程目标,分析岗位工作过程,确定岗位典型工作任务,并根据典型工作任务整合教学内容,设计相应的实训项目,注重培养学生的专业能力、方法能力、创新能力和社会能力。 四、课程设计 该该课程是依据“机电一体化专业工作任务与职业能力分析表”中的职业岗位工作项目设置的。其总体设计思路是为以工作任务为中心组织课程内容,让学生在完成具体项目的过程中构建相关理论知识,发展职业能力。课程内容突出对学生职业能力的训练,并融合了相关职业资格证书对知识、技能和态度的要求。 通过对课程内容高度归纳,概括了工业机器人系统构成、机器手动操作、机器人编程控制、机器人参数设定及程序管理等,容的组织是由易到难,由浅入深,由基本理论知识到提高知识与技能训练。学生通过学习,基本掌握本课程的核心知识与技能,初步具备工业机器人现场编程能力以及有关的创新创业技能。 五、课程的目标 (一)总目标 本课程以面向就业岗位为导向,结合工业机器人技术能力目标,对本课程进行了知识体系重构。整个学习过程突出了职业性、实践性和实用性的特点。教学知识点由工业机器人的开关机操作到认识示教器,再到手动操作方法、自动运行方法,学习内容逐渐深化。通过本门学习领域课程工作任务的完成,使学生达到理论联系实际、活学活用的基本目标,提高其实际应用技能,并使学生养成善于观察、独立思考的习惯,同时通过教学过程中的案例分析强化学生的职业道德意识和职业素质养成意识以及创新思维的能力。 (二)具体目标: 1、知识:

《工业机器人》实验报告

北京理工大学珠海学院实验报告 实验课程:工业机器人实验名称:实验一:工业机器人认识 教师:时间:班级:姓名:学号: 一、实验目的与任务 了解6自由度工业机器人的机械结构,工作原理,性能指标、控制系统,并初步掌握操作。了解6自由度工业机器人在柔性制造系统中的作用。 二、实验设备 FMS系统(含6-DOF工业机器人) 三、实验内容与步骤 1、描述工业机器人的机械结构、工作原理及性能指标。 2、描述控制系统的组成及各部分的作用。

3、描述机器人的软件平台及记录自己在进行实际操作时的步骤及遇到的问题以及自己的想法。教师批阅:

北京理工大学珠海学院实验报告 实验课程:工业机器人实验名称:实验二:机器人坐标系的建立 教师:时间:班级:姓名:学号: 一、实验目的与任务 了解机器人建立坐标系的意义;了解机器人坐标系的类型;掌握用D-H方法建立机器人坐标系的方法与步骤。 二、实验设备 FMS系统(含6-DOF工业机器人) 三、实验内容与步骤 1、描述机器人建立坐标系的意义以及机器人坐标系的类型。 2、深入研究机器人机械结构,建立6自由度关节型机器人杆件坐标系,绘制机器人杆件坐标系图。

教师批阅:

实验课程:工业机器人实验名称:实验三:机器人示教编程与再现控制 教师:时间:班级:姓名:学号: 一、实验目的与任务 了解机器人示教编程的工作原理,掌握6自由度工业机器人的示教编程与再现控制。 二、实验设备 FMS系统(含6-DOF工业机器人) 三、实验内容与步骤 1、描述机器人示教编程的原理。 2、详细叙述示教编程与再现的操作步骤,记录每一个程序点,并谈谈实验心得体会。教师批阅:

四足机器人的结构设计

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/f2474583.html, 四足机器人的结构设计 作者:王丽君 来源:《中国新技术新产品》2016年第18期 摘要:随着机器人技术的不断发展,我国发明的步行机器人的应用得到了广泛地应用, 步行机器人属于一种集仿生学、机械工程学以及控制工程学等多种学科为一体的一项研究实体,是一个典型的多变量、飞翔性以及结构复杂的动力学系统,在四足机器人的研究过程中,姿态结构的不稳定以及产生稳定步行的运动已经成为了必须解决的动态平衡问题。本文首先对四足机器人的本体结构设计进行了分析;其次针对现有的步行机器人在实际研究和应用中存在的一些问题进行了分析。 关键词:四足;步行机器人;结构设计 中图分类号:TP391 文献标识码:A 在现阶段中,机器人的主要的移动方式包括轮式、履带式和足式,其中采用轮式和履带式的机器人在穿越障碍的能力方面是相对较弱的,因此运动方面的灵活性也就不能进行充分地展示。在此基础上,四足机器人的步行腿就可以具有多个自由度的特点,在落足点方面是比较分散的,因此可以在足尖点可以控制的范围之内进行灵活调整行走的步态,在穿越障碍和规避障碍的能力方面是相对较强的。 一、四足机器人的本体结构设计 1.机构模型的建立和简化 在四足哺乳动物中,腿部是由5个部分来共同组成的,利用和躯干之间的有效连接,实现对腿部的控制,从而完成行走的活动,在每一个关节当中都拥有1~3个之间的自由度,可以使其在运动的时候进行灵活和敏捷地运行。在机械的控制和复杂方面,要想完全模仿四足生物来进行机器人的行走,是有一定程度的难度的。只能在保证机器人可以灵活运动的前提下,最大程度地降低机械控制的复杂程度。四足机器人由步行腿和侧摆、大腿和小腿3个部分构成,躯体和侧摆、侧摆和大腿、大腿和小腿之间由于需要转动进而形成关节的连接,在每一个关节处都需要有一个自由度。 2.自由度的确定 四足机器人在进行的过程中,步行腿的运行可以分为两种状态,分别是摆动状态和支撑状态。在进行摆动状态的时候,步行腿就和连杆之间就会形成一种在串联基础上的空间开链式的结构,此时的步行腿的自由度和关节数量是一致的。在支撑状态中,地面就成为了并联机构的机架,可以简单地认为是和地面组成的一种球关节的状态。

工业机器人实验报告

竭诚为您提供优质文档/双击可除工业机器人实验报告 篇一:《工业机器人》实验报告 北京理工大学珠海学院实验报告 实验课程:工业机器人实验名称:实验一:工业机器人认识 教师:时间:班级:姓名:学号: 一、实验目的与任务 了解6自由度工业机器人的机械结构,工作原理,性能指标、控制系统,并初步掌握操作。了解6自由度工业机器人在柔性制造系统中的作用。二、实验设备 Fms系统(含6-DoF工业机器人)三、实验内容与步骤 1、描述工业机器人的机械结构、工作原理及性能指标。 2、描述控制系统的组成及各部分的作用。 3、描述机器人的软件平台及记录自己在进行实际操作时的步骤及遇到的问题以及自己的想法。 教师批阅: 北京理工大学珠海学院实验报告

实验课程:工业机器人实验名称:实验二:机器人坐标系的建立 教师:时间:班级:姓名:学号: 一、实验目的与任务 了解机器人建立坐标系的意义;了解机器人坐标系的类型;掌握用D-h方法建立机器人坐标系的方法与步骤。二、实验设备 Fms系统(含6-DoF工业机器人) 三、实验内容与步骤 1、描述机器人建立坐标系的意义以及机器人坐标系的类型。 2、深入研究机器人机械结构,建立6自由度关节型机器人杆件坐标系,绘制机器人杆件坐标系图。 教师批阅: 北京理工大学珠海学院实验报告 实验课程:工业机器人实验名称:实验三:机器人示教编程与再现控制 教师:时间:班级:姓名:学号: 一、实验目的与任务 了解机器人示教编程的工作原理,掌握6自由度工业机器人的示教编程与再现控制。二、实验设备 Fms系统(含6-DoF工业机器人)三、实验内容与步骤

1、描述机器人示教编程的原理。 2、详细叙述示教编程与再现的操作步骤,记录每一个程序点,并谈谈实验心得体会。 教师批阅: 篇二:工业机器人实验报告 工业机器人实验报告 姓名: 年级: 学号: 前言 六自由度工业机器人是个较新的课题,虽然其在国外已经具有了较完善的研究,但是在国内对于它的研究依旧停留在较低的水平上。机器人技术几种了机械工程、电子技术、计算机技术、自动化控制理论及人工智能等多学科的最新研究成果,代表机电一体化的最高成就,是当代科学技术发展最活跃的领域之一。在传统的制造领域,工业机器人经过诞生、成长、成熟期后,已成为不可缺少的核心自动化装备,目前世界上有近百万台工业机器人正在各种生产现场工作。在非制造领域,上至太空舱、宇宙飞船、月球探索,下至极限环境作业、医疗手术、日常生活服务,机器人技术的应用以拓展到社会经济发展的诸多领域。 一、六自由度机械手臂系统的介绍

四足机器人方案设计书

大学“海特杯”第十届大学生机械设计竞赛“四足机器人”设计方案书

“四足机器人”设计理论方案 自从人类发明机器人以来,各种各样的机器人日渐走入我们的生活。仿照生物的各种功能而发明的各种机器人越来越多。作为移动机器平台,步行机器人与轮式机器人相比较最大的优点就是步行机器人对行走路面的要求很低,它可以跨越障碍物,走过沙地、沼泽等特殊路面,用于工程探险勘测或军事侦察等人类无法完成的或危险的工作;也可开发成娱乐机器人玩具或家用服务机器人。四足机器人在整个步行机器中占有很大大比重,因此对仿生四足步行机器人的研究具有很重要的意义。 所以,我们在选择设计题目时,我们选择了“四足机器人”,作为我们这次比赛的参赛作品。 一.装置的原理方案构思和拟定: 随着社会的发展,现代的机器人趋于自动化、高效化、和人性化发展,具有高性能的机器人已经被人们运用在多种领域里。特别是它可以替代人类完成在一些危险领域里完成工作。 科技来源于生活,生活可以为科技注入强大的生命力,基于此,我们在构思机器人的时候想到了动物,在仔细观察了猫.狗等之后我们找到了制作我们机器人的灵感,为什么我们不可以学习小动物的走路呢,于是我们有了我们机器人行走原理的灵感。 为了使我们所设计的机器人在运动过程中体现出特种机器人的性能及其运动机构的全面性,我们在构思机器人的同时也为它设计了一些任务: 1. 自动寻找地上的目标物。 2. 用机械手拾起地上的目标物。 3.把目标物放入回收箱中。 4. 能爬斜坡。 图一 如图一中虚线所示的机器人的行走路线,机器人爬过斜坡后就开始搜寻目

标物体,当它发现目标出现在它的感应围时,它将自动走向目标,同时由于相关的感应器帮助,它将自动走进障碍物中取出物体。 二.原理方案的实现和传动方案的设计: 机器人初步整体构思如上的图二和图三,四只腿分别各有一个电机控制它的转动,用一个电机驱动两条腿的抬伸。根据每只腿的迈步先后实现机器人的前进,后退,左转和右转,在机器人腿迈出的同时,它也会相应地进行抬伸,具体实现情况会在下文详细说明。 图二 图三 机器人初步整体构思如上的图二和图三,四只腿分别各有一个电机控制它的转动,用一个电机驱动两条腿的抬伸。根据每只腿的迈步先后实现机器人的前进,后退,左转和右转,在机器人腿迈出的同时,它也会相应地进行抬伸,具体实现情况会在下文详细说明。 任务的实现主要是利用单片机来控制机器人的四条腿以及几个传感器的共同工作,并通过它们的协调工作来完成的。如图一中所示,让机器人爬过了斜坡之后,就先进行扫描,如果发现有目标出现在它的视野之,它就会寻着目标前进。如果没有发现目标,机器人会原地转弯并搜寻在它视野之外的目标。由于目标物

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