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竞赛用双足机器人整机设计与步态规划仿真

更新时间：2020-03-24 08:04:11 大小：6M 上传用户：IC老兵查看TA发布的资源 标签：双足机器人 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

自机器人技术出现以来，由于其不仅能够适应高强度、极端环境下的工作还可以帮助人们减少生活中的繁杂琐事，对提升人类生活质量以及生产效率所具有的宝贵价值，机器人技术的研究在科技发展史上具有重要意义。双足机器人技术近几年发展尤其迅速，一台能够适应各种地形环境的智能双足机器人在各个领域都具有极大的发展前景与应用价值，是各国科学技术研究的热点。本文依托于中国机器人大赛暨国际公开赛Robocup平台，根据比赛的规则与对参赛双足机器人的要求，首先分析与确定双足机器人的整体结构，再对其硬件系统以及软件系统进行研究设计，然后利用Solidworks和Matlab对双足机器人进行三维建模、步态仿真与数据分析，最后得到了一套平稳、快速的步行方案，并制作出实体样机进行试验，参加比赛。

本研究主要内容包括：⑴机械结构设计方面，完成了双足机器人整机结构设计与制作。针对往年双足机器人结构上的缺陷进行分析，并对机器人头部与脚板等各模块化连接件的结构进行优化设计，针对机器人重要零部件的选材，从3D打印的树脂材料更换到数控切割的铝制板材，并对驱动舵机进行对比挑选，最终使用AX-12舵机作为双足机器人驱动元件。⑵控制系统设计方面，完成了双足机器人模块化硬件与控制软件的制作。对硬件电路的设计分为主控板和通讯板两部分，其中主控板芯片采用C8051F310型号单片机，软件控制采取利用 VC++编程、VC调试软件通过上位机调试，并记录双足机器人的步行姿态数据，结合下位机控制系统利用C语言进行编程，然后针对优化舵机的控制响应进行PID与模糊PID控制仿真对比，最后通过试验调试得出一套稳定的步行方案。⑶步态规划方面，以ZMP（零力矩点）轨迹作为判定双足机器人平稳步行的原则，首先利用D-H矩阵对双足机器人整体结构进行运动学建模并求解，结合人类步行步态与大赛规则对机器人进行步态规划，然后完成了基于Motion软件的双足机器人步态仿真，最终得到一套行之有效的步行方案。⑷结合实际调试，设计出了一款能够平稳、快速行走并且可在较短时间内完成大赛规定动作的双足机器人，在实际比赛中，荣获2015届中国机器人大赛Robocup贵阳站决赛季军、2016届中国机器人大赛Robocup日照站决赛一等奖，同时为今后比赛以及双足机器人研究提...