機器人實(shí)驗報告

　　隨著(zhù)個(gè)人的素質(zhì)不斷提高，越來(lái)越多的事務(wù)都會(huì )使用到報告，其在寫(xiě)作上具有一定的竅門(mén)。你還在對寫(xiě)報告感到一籌莫展嗎？下面是小編幫大家整理的機器人實(shí)驗報告，僅供參考，希望能夠幫助到大家。

機器人實(shí)驗報告1

　　一．設計目的及意義

　　移動(dòng)機器人是一類(lèi)能夠通過(guò)傳感器感知環(huán)境和自身狀態(tài)，實(shí)現在有障礙物的環(huán)境中面向目標自主運動(dòng)，從而完成一定功能的機器人系統。理想的自主移動(dòng)機器人可以不需人的干預在各種環(huán)境中自主完成規定任務(wù)，具有較高的智能水平，但目前全自主的移動(dòng)機器人還大多處于實(shí)驗階段，進(jìn)入實(shí)用的多為自主移動(dòng)機器人，通過(guò)人的干預在特定環(huán)境中執行各種任務(wù)，而遙控機器人則完全離不開(kāi)人的干預。

　　智能移動(dòng)機器人是一類(lèi)能夠通過(guò)傳感器、感知環(huán)境和自身狀態(tài)，實(shí)現在有障礙物的環(huán)境中面向目標自主運動(dòng)，從而完成一定功能的機器人系統。移動(dòng)機器人技術(shù)研究綜合了路徑規劃、導航定位、路徑跟蹤與運動(dòng)控制等技術(shù)。涉及包括距離探測、視頻采集、溫濕度以及聲光等多種外部傳感器，作為移動(dòng)機器人的輸入信息。移動(dòng)機器人的運動(dòng)控制主要是完成移動(dòng)機器人的運動(dòng)平臺，提供一種移動(dòng)機器人的控制方式。性能良好的移動(dòng)機器人運動(dòng)控制系統是移動(dòng)機器人運行的基礎，能夠服務(wù)于移動(dòng)機器人研究的通用開(kāi)發(fā)平臺。

　　隨著(zhù)移動(dòng)機器人技術(shù)的發(fā)展及其在工業(yè)軍事等領(lǐng)域中的廣泛應用，有關(guān)移動(dòng)機器人的理論設計制造和應用的新的技術(shù)學(xué)科——機器人學(xué)，已經(jīng)逐漸形成，并越來(lái)越引起人們廣泛的關(guān)注。機器人學(xué)是一門(mén)綜合性很強的學(xué)科，它涉及現代控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機系統和人工智能等多門(mén)學(xué)科．但是它又有自身的系統性和專(zhuān)業(yè)性。內容極為豐富、廣泛，其中專(zhuān)業(yè)性比較強的有機器人動(dòng)力學(xué)和運動(dòng)學(xué)、機器人軌跡規劃和運動(dòng)控制、機器人的傳感技術(shù)、機器人的編程語(yǔ)言、機器人的智能和任務(wù)規劃等。其中機器人的運動(dòng)控制是實(shí)現機器人航跡控制的關(guān)鍵。

　　運動(dòng)控制是移動(dòng)機器人的執行機構，對機器人的平穩運行起著(zhù)重要作用。隨著(zhù)新的智能控制算法的不斷涌現，移動(dòng)機器人正向著(zhù)智能化方向發(fā)展，這就對運動(dòng)控制系統性能提出了更高的要求。設計實(shí)現智能移動(dòng)機器人的控制系統，能夠熟悉移動(dòng)機器人硬件和軟件的開(kāi)發(fā)，掌握移動(dòng)機器人的運動(dòng)控制特性，為后續的移動(dòng)機器人的功能擴展搭建一個(gè)可行、穩定的平臺，而這個(gè)平臺則可以成為多種機器人開(kāi)發(fā)的公共基礎平臺。實(shí)現智能移動(dòng)機器人控制系統的開(kāi)發(fā)具有一定的現實(shí)意義，將為以后的移動(dòng)機器人開(kāi)發(fā)奠定堅實(shí)基礎。

　　二．國內外研究現狀

　　移動(dòng)機器人的研究始于60年代末期斯坦福研究院（SRI）的Nils Nilssen和Charles Roesn等人，在1966年至1972年中研制出了自主移動(dòng)機器人Shakey。

　　70年代末，移動(dòng)機器人研究又出現了新的高潮，特別是80年代中期以來(lái)，設計和制造機器人的浪潮席卷全世界。一大批世界著(zhù)名的公司，如美國通用電氣、日本本田、索尼等開(kāi)始研制移動(dòng)機器人平臺，這些促進(jìn)了移動(dòng)機器人學(xué)多種研究方向的出現。例如，輪式移動(dòng)機器人的代表作有：Smart Robots公司推出的新型基于Linux的移動(dòng)機器人SR4；美國Activmedia Boties公司用于教學(xué)的P3—Dx輪式移動(dòng)機器人；卡內基梅隆研發(fā)的Nomad移動(dòng)機器人；美國國家航天航空局聞名遐邇的火星登陸車(chē)“勇氣號”等。

　　我國的機器人學(xué)研究起步較晚，但進(jìn)步較快，已在工業(yè)機器人特種機器人和智能機器人各個(gè)方面都取得了顯著(zhù)成績(jì)。在“七五“期間，完成了示教再現工業(yè)機器聲成套技術(shù)。為了跟蹤國外搞技術(shù)，80年代國家高技術(shù)計劃中安排了智能機器人的`研究開(kāi)發(fā)，包括水下無(wú)纜機器人高功能裝配機器人和多種特種機器人。進(jìn)行了智能機器人體系結構、機構、控制、人工智能、機器視覺(jué)，高性能傳感器及新材料的應用研究，取得了大量成果。其中，輪式移動(dòng)機器人的研究也碩果累累。

　　國內研究輪式移動(dòng)機器人的科研單位及公司主要有研制能力風(fēng)暴的as—r機器人的上海廣茂達伙伴機器人有限公司；研制的casia—i自主移動(dòng)機器人的中科院自動(dòng)化所；研制“青青”輪式移動(dòng)機器人的哈爾濱工業(yè)大學(xué)，研制“小蜘蛛”輪式移動(dòng)機器人登月車(chē)的上海交大等。

　　當前，移動(dòng)機器人技術(shù)的研究與發(fā)展的趨勢包括有：機器人機構導航定位路徑規劃傳感器信息融合技術(shù)智能技術(shù)移動(dòng)機器人傳感器技術(shù)等研究。

　　我國自“八五”期間開(kāi)始進(jìn)入這一研究領(lǐng)域，并在國家863計劃中予以重點(diǎn)支持。較為全面對路徑規劃、視覺(jué)導航、信息融合、自動(dòng)駕駛等一些基本的智能機器人技術(shù)做了探索，所形成的一些關(guān)鍵技術(shù)成果也在其他領(lǐng)域得到應用。我國在機器人技術(shù)與自動(dòng)化工藝裝備等方面已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展，縮短了同發(fā)達國家的差距，但是在機器人的核心及關(guān)鍵技術(shù)的原創(chuàng )性研究、高性能關(guān)鍵工藝裝備的自主設計和制造能力、高可靠性基礎功能部件的批量生產(chǎn)應用方面，同發(fā)達國家相比，我國仍存在較大差距。

　　三．課題任務(wù)、重點(diǎn)內容、實(shí)現途徑

　　通過(guò)對各項機器人技術(shù)的研究與分析，設計了滿(mǎn)足教學(xué)實(shí)驗要求的智能移動(dòng)機器人系統，完成機器人車(chē)體結構、傳感系統、運動(dòng)執行系統、通信系統的功能設計和模塊化實(shí)現，以及機器人系統工程的整體設計，并著(zhù)重研究嵌入式控制系統的軟硬件系統設計。需完成移動(dòng)機器人的結構圖紙1份、智能移動(dòng)機器人原理分析、硬件設計并編寫(xiě)相關(guān)程序。

　　本課題采用通用單片機實(shí)現輪式移動(dòng)機器人電機驅動(dòng)和閉環(huán)調速。實(shí)現基于渡越時(shí)間法的超聲波測距模塊設計，為機器人提供簡(jiǎn)單方便的障礙物距離檢驗。ＤＳＰ實(shí)時(shí)監測驅動(dòng)電動(dòng)機的正交編碼脈沖實(shí)現移動(dòng)機器人的運動(dòng)學(xué)定位，作為機器人一種比較粗略的定位方式，可以作為后續高精度定位方式的補充。使用模糊控制實(shí)現移動(dòng)機器人路徑跟蹤控制，利用MATLAB的模糊控制工具箱實(shí)現路徑跟蹤控制決策，完成移動(dòng)機器人的路徑跟蹤。最后，論文設計的移動(dòng)機器人運行平穩，控制簡(jiǎn)單。路徑跟蹤控制規則能夠使機器人較好的跟蹤已知路徑�？梢宰鳛楹�(jiǎn)單的移動(dòng)機器人實(shí)驗平臺使用。

　　本課題的重點(diǎn)內容是嵌入式操作系統，智能輪式移動(dòng)機器人是一個(gè)典型的實(shí)時(shí)多任務(wù)系統，傳統單任務(wù)順序執行機制不能滿(mǎn)足該系統設計的實(shí)時(shí)性要求，而且對于復雜系統來(lái)說(shuō)可靠性不高，因此選用實(shí)時(shí)操作系統μC／OS—Ⅱ。它是一個(gè)源碼公開(kāi)，可移植，可固化，可裁剪的嵌入式操作系統，具有代碼尺寸小，可占用實(shí)時(shí)內核，任務(wù)多，可確定執行時(shí)間，運行穩定可靠等特點(diǎn)。將μC／OS—Ⅱ移植到S3C44B0X上，并對操作系統進(jìn)行裁剪，以節省存儲空間。

　　基于實(shí)時(shí)內核的多任務(wù)系統可劃分為系統層和應用層。系統層由內核和驅動(dòng)程序庫組成；應用層包括用于達成機器人任務(wù)目標的全部代碼。在該系統軟件應用層程序設計中，將機器人的任務(wù)分解成通信、信息采集、電機控制等多個(gè)用戶(hù)任務(wù)。嵌入式操作系統μC／OS—Ⅱ對任務(wù)模塊進(jìn)行管理調度，協(xié)調機器人各項任務(wù)運行，保證了系統的實(shí)時(shí)性和可靠性。

　　移動(dòng)機器人控制系統設計與實(shí)現的主要內容有底層系統設計和控制系統的實(shí)現：

　�。�1）移動(dòng)機器人底層系統設計：移動(dòng)機器人的底層系統設計包括移動(dòng)機器人的控制電路設計、電機驅動(dòng)電路設計和超聲波測距電路設計。底層設計涉及到的軟件算法包括電機驅動(dòng)和速度閉環(huán)、電機碼盤(pán)的機器人定位、超聲波測距等。

　�。�2）移動(dòng)機器人的控制系統的實(shí)現：移動(dòng)機器人控制系統的主要內容是生成機器人的運動(dòng)控制信息，控制機器人的運動(dòng)。軌跡跟蹤是移動(dòng)機器人需要完成的任務(wù)之一，其典型工作過(guò)程為機器人運動(dòng)。軌跡跟蹤是移動(dòng)機器人需要完成的任務(wù)之一，其典型工作過(guò)程為機器人完成相應的移動(dòng)，完成規劃路徑的跟蹤。運動(dòng)控制過(guò)程中用到的輸入信息包括底層超聲波測距模塊提供的障礙物距離信息，電機碼盤(pán)提供的機器人的位置、速度信息，以及全景攝像機、單目視覺(jué)攝像機采集并經(jīng)過(guò)處理后的視頻信息等。

　　四．完成本課題所需工作條件（如工具書(shū)、計算機、實(shí)驗、調研等）及解決辦法

　　智能移動(dòng)機器人集成了機械、電子、計算機、自動(dòng)控制、人工智能等多學(xué)科的研究成果，在當前機器人研究領(lǐng)域具有突出地位�？刂葡到y是機器人的核心部分，所以完成本課題的條件之一就是對控制系統方面有很好的知識并且能受到指導老師的指導。

機器人實(shí)驗報告2

　　假期一開(kāi)始就接到了社團老師的電話(huà)，一同討論著(zhù)這次五一假期的活動(dòng)安排。

　　在五月的五一長(cháng)假中，學(xué)校開(kāi)展了許許多多有意義的活動(dòng)，其中就有我們豐富的社團活動(dòng)，每個(gè)社團都由老師組織在這次五一假期中開(kāi)展一次社團活動(dòng)，我們也不例外。這次我們的活動(dòng)定在了5月3日下午，并且fll科技社和機器人社一起在機器人教室舉行社團活動(dòng)，這次的活動(dòng)顯的更加熱鬧了。

　　假期即將結束了，5月3日這一天終于來(lái)了，早上起來(lái)，煙雨朦朧的天氣擋不住學(xué)校各個(gè)社團參加社團活動(dòng)的積極性。下午一點(diǎn)半，我們準時(shí)到達機器人教室集合并且由老師宣布接下來(lái)的活動(dòng)安排。

　　去年的一學(xué)期中，我們社團丟了很多的零件，就是因為沒(méi)有管理方案造成的，今年老師每人準備一個(gè)抽屜，把每個(gè)人自己的零件放到自己的抽屜中保管，避免了零件的丟失。我們也想出了另外的方法保存零件，比如，今天我們社團多了很多個(gè)塑料收納盒，就是用來(lái)放我們每個(gè)人自己的零件的，以后每次完成一個(gè)搭建任務(wù)，每個(gè)同學(xué)都需要清理自己的零件，并且根據墻上印出的零件表核對自己有沒(méi)有缺少零件，這樣可以減少不必要的零件丟失。

　　要想搭一個(gè)完整的機器人，就要從細小的零件開(kāi)始著(zhù)手，但是由于我們社團比較忙，而且零件又雜又多，所以一直散成一堆放在那里，這次終于要對它們來(lái)一個(gè)徹底的掃除了。因為習慣了亂的，不少社員難免對今天活動(dòng)的第一步——整理道具，很多同學(xué)十分不高興。老師告訴我們：“做事情一定要一步一步來(lái)，只有做好了第一步，才能順利的`進(jìn)行接下來(lái)的大事情�！苯K于，整理道具在這時(shí)正式開(kāi)始。

　　第一步，是把所有不需要的機器人配件拆成一個(gè)一個(gè)散的小零件，然后再把散的零件按照一個(gè)大盒子一個(gè)大盒子的按照顏色、形狀、摩擦力大小的不同理入一個(gè)個(gè)準備的大盒子中，這一部是最花時(shí)間和精力的，很多小的零件被堆放在大零件中，很難被發(fā)現，我們在這一部上花了大量的時(shí)間，老師也參與進(jìn)來(lái)，幫助我們在雜亂的零件堆中尋找需要的零件，并且對其進(jìn)行一一的分類(lèi)。最終，經(jīng)過(guò)全社團成員共同的努力，近百種不同的零件終于在我們手下安安穩穩的歸好了類(lèi)別。

　　第二步，老師每人發(fā)兩個(gè)盒子，把各種零件收納到這兩個(gè)盒子中。首先要求拿出一個(gè)小的盒子，這個(gè)小盒子中分成五格，每個(gè)格子中都放入不同的零件，老師把幾十種零件按照其數量和形狀，讓我們放入不同大小的格子，理好小盒子后，大家還沒(méi)來(lái)得及喘口氣，老師又發(fā)下了一個(gè)大盒子，我們就再用同樣的方法把大一些的零件理入大盒子中，在放入盒子這步時(shí)，發(fā)現很多同學(xué)都出現了零件不夠的情況。

　　老師只好拆出新的零件給我們，為了尋找哪個(gè)袋子里有這種零件并且保證每個(gè)人都能獲得齊全的零件，同學(xué)們把一個(gè)個(gè)新零件袋仔細看過(guò)來(lái)，并且反復請查自己的零件。這個(gè)過(guò)程很費時(shí)間，所以也警示了我們要更加仔細的對待零件，這樣可以節約很多時(shí)間。

　　結束了零件的整理，老師讓我們自己選擇一個(gè)抽屜，并且把自己的盒子放到抽屜里，再進(jìn)行登記，最后鑰匙老師統一收回保管。

　　時(shí)間已經(jīng)快到下課了，因為找零件花費了太多的時(shí)間，后面的活動(dòng)只好長(cháng)話(huà)短說(shuō)。老師對今年所有的比賽項目進(jìn)行了一個(gè)通告，并且告訴我們哪些項目獲獎的可能性比較大，哪些項目人人都可以參加，之后比賽的搭建，我們將使用自己的零件進(jìn)行。以后的課程也會(huì )安排進(jìn)一些搭建的內容，讓我們自己體會(huì )機器人的樂(lè )趣。

　　今天一天的活動(dòng)很快就結束了，不過(guò)我們激動(dòng)的心情，還是流露在了臉上。

機器人實(shí)驗報告3

　　一．緒論

　　機器人的發(fā)展背景與前瞻與課程設計內容

　　近年來(lái)，隨著(zhù)社會(huì )飛速發(fā)展，機器人的研究及應用得到迅速發(fā)展，因其在教育，醫療，軍事，工業(yè)等領(lǐng)域的巨大應用，因此得到許多國內外科學(xué)家的關(guān)注。

　　機器人在以后社會(huì )快速發(fā)展的過(guò)程中會(huì )起著(zhù)越來(lái)越重要的作用。相信在不久的將來(lái)機器人將會(huì )取代繁重的人力勞動(dòng)，使勞動(dòng)者的人身安全得到保障。同時(shí)機器人的發(fā)展也將為以后的社會(huì )發(fā)展奠定良好的基礎。

　　雙足機器人不僅具有廣闊的工作空間，而且對步行環(huán)境要求很低，能適應各種地面且具有較高的逾越障礙的能力，其步行性能是其它步行結構無(wú)法比擬的。研究雙足行走機器人具有重要的意義。

　　1、主要內容：

　　1）、控制系統軟硬件設計與仿真；

　　2）、六自由度機器人運動(dòng)控制。

　　2、訓練形式

　　學(xué)生以小組為單位，集體討論確定整體方案；指導教師給出實(shí)訓方向，技術(shù)指標等，協(xié)助學(xué)生完成訓練任務(wù)。

　　二、實(shí)習任務(wù)

　　這次機電一體化綜合訓練Ⅲ包含兩部分內容。一是分組選題完成實(shí)習要求；二是開(kāi)發(fā)性設計。本報告書(shū)將從整體上分為兩部分對本次實(shí)習的要求進(jìn)行匯報。完成對六自由度機器人的組裝、調試以及實(shí)現預定的功能。

　　三、實(shí)習要求

　　要使六自由度機器人實(shí)現人類(lèi)的一些動(dòng)作，那么六自由度機器人必須有它的獨特性。事實(shí)上，關(guān)于運動(dòng)靈活性，人類(lèi)大約擁有四百個(gè)左右的自由度。因此，機器人的關(guān)節的選擇、自由度的確定是很必要的，步行機器人自由度的配置對其結構有很大影響。自由度越少，結構越簡(jiǎn)單，可實(shí)現功能越少，控制起來(lái)相對簡(jiǎn)單；自由度越多，結構越復雜，可實(shí)現功能越多，控制過(guò)程相對復雜。

　　自由度的配置必須合理：首先分析一下步行機器人的運動(dòng)過(guò)程（向前）和行走步驟：重心右移（先右腿支撐）、左腿抬起、左腿放下、重心移到雙腿中間、重心左移、右腿抬起、右腿放下、重心移到雙腿間，共分8個(gè)階段。從機器人步行過(guò)程可以看出：機器人向前邁步時(shí)，髖關(guān)節與踝關(guān)節必須各自配置有1個(gè)自由度以配合實(shí)現支撐腿、上軀體的移動(dòng)和實(shí)現重心轉移。另外膝關(guān)節處配置1個(gè)俯仰自由度能夠調整擺動(dòng)腿的著(zhù)地高度，保證步行時(shí)落足平穩。這樣最終決定髖關(guān)節配置1個(gè)自由度，膝關(guān)節配置1個(gè)俯仰自由度，踝關(guān)節配置有1個(gè)偏轉自由度。這樣，每條腿配置3個(gè)自由度，兩條腿共6個(gè)自由度。髖關(guān)節和膝關(guān)節俯仰自由度共同協(xié)調動(dòng)作可完成機器人的在縱向平面（前進(jìn)方向）內的直線(xiàn)行走功能；踝關(guān)節的偏轉自由度協(xié)調動(dòng)作可實(shí)現在橫向平面內的重心轉移功能。步行運動(dòng)中普遍存在結構對稱(chēng)性。運動(dòng)的對稱(chēng)性和腿機構的對稱(chēng)性之間存在相互關(guān)系。在單足支撐階段，對稱(chēng)性的機身運動(dòng)要求腿部機構也是對稱(chēng)的。根據這點(diǎn)，在結構設計時(shí)也采用對稱(chēng)性布置。

　　四、工作原理

　　六自由度機器人的工作原理

　　六自由度運動(dòng)平臺是由六支作動(dòng)筒，上、下各六只萬(wàn)向鉸鏈和上、下兩個(gè)平臺組成，下平臺固定在基礎上，借助六支作動(dòng)筒的伸縮運動(dòng)，完成上平臺在空間六個(gè)自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的運動(dòng)，從而可以模擬出各種空間運動(dòng)姿態(tài)�？蓮V泛應用到各種訓練模擬器如飛行模擬器、艦艇模擬器、海軍直升機起降模擬平臺、坦克模擬器、汽車(chē)駕駛模擬器、火車(chē)駕駛模擬器、地震模擬器以及動(dòng)感電影、娛樂(lè )設備等領(lǐng)域，甚至可用到空間宇宙飛船的對接，空中加油機的加油對接中。在加工業(yè)可制成六軸聯(lián)動(dòng)機床、靈巧機器人等。由于六自由度運動(dòng)平臺的研制，涉及機械、液壓、電氣、控制、計算機、傳感器，空間運動(dòng)數學(xué)模型、實(shí)時(shí)信號傳輸處理、圖形顯示、動(dòng)態(tài)仿真等等一系列高科技領(lǐng)域，因而六自由度運動(dòng)平臺的研制變成了高等院校、研究院所在液壓和控制領(lǐng)域水平的標志性象征。六自由度運動(dòng)平臺是傳動(dòng)及控制技術(shù)領(lǐng)域的皇冠級產(chǎn)品，掌握了它，在傳動(dòng)和控制領(lǐng)域基本上就沒(méi)有了難題。

　　機器人的工作原理

　　按照目前最寬泛的定義，如果某樣東西被許多人認為是機器人，那么它就是機器人。許多機器人專(zhuān)家（制造機器人的人）使用的是一種更為精確的定義。他們規定，機器人應具有可重新編程的大腦（一臺計算機），用來(lái)移動(dòng)身體。

　　根據這一定義，機器人與其他可移動(dòng)的機器（如汽車(chē)）的不同之處在于它們的計算機要素。許多新型汽車(chē)都有一臺車(chē)載計算機，但只是用它來(lái)做微小的調整。駕駛員通過(guò)各種機械裝置直接控制車(chē)輛的大多數部件。而機器人在物理特性方面與普通的計算機不同，它們各自連接著(zhù)一個(gè)身體，而普通的計算機則不然。

　　大多數機器人確實(shí)擁有一些共同的特性。首先，幾乎所有機器人都有一個(gè)可以移動(dòng)的身體。有些擁有的只是機動(dòng)化的輪子，而有些則擁有大量可移動(dòng)的部件，這些部件一般是由金屬或塑料制成的。與人體骨骼類(lèi)似，這些獨立的.部件是用關(guān)節連接起來(lái)的。

　　工業(yè)機器人專(zhuān)門(mén)用來(lái)在受控環(huán)境下反復執行完全相同的工作。例如，某部機器人可能會(huì )負責給裝配線(xiàn)上傳送的花生醬罐子擰上蓋子。為了教機器人如何做這項工作，程序員會(huì )用一只手持控制器來(lái)引導機器臂完成整套動(dòng)作。機器人將動(dòng)作序列準確地存儲在內存中，此后每當裝配線(xiàn)上有新的罐子傳送過(guò)來(lái)時(shí)，它就會(huì )反復地做這套動(dòng)作。

　　大多數工業(yè)機器人在汽車(chē)裝配線(xiàn)上工作，負責組裝汽車(chē)。在進(jìn)行大量的此類(lèi)工作時(shí)，機器人的效率比人類(lèi)高得多，因為它們非常精確。無(wú)論它們已經(jīng)工作了多少小時(shí)，它們仍能在相同的位置鉆孔，用相同的力度擰螺釘。制造類(lèi)機器人在計算機產(chǎn)業(yè)中也發(fā)揮著(zhù)十分重要的作用。它們無(wú)比精確的巧手可以將一塊極小的微型芯片組裝起來(lái)。

　　舵機的驅動(dòng)原理

　　舵機的工作原理。舵機常用的控制信號是一個(gè)周期為20毫秒左右，寬度為1毫秒到2毫秒的脈沖信號。當舵機收到該信號后，會(huì )馬上激發(fā)出一個(gè)與之相同的，寬度為毫秒的負向標準的中位脈沖。之后二個(gè)脈沖在一個(gè)加法器中進(jìn)行相加得到了所謂的差值脈沖。輸入信號脈沖如果寬于負向的標準脈沖，得到的就是正的差值脈沖。如果輸入脈沖比標準脈沖窄，相加后得到的肯定是負的脈沖。此差值脈沖放大后就是驅動(dòng)舵機正反轉動(dòng)的動(dòng)力信號。舵機電機的轉動(dòng)，通過(guò)齒輪組減速后，同時(shí)驅動(dòng)轉盤(pán)和標準脈沖寬度調節電位器轉動(dòng)。直到標準脈沖與輸入脈沖寬度完全相同時(shí)，差值脈沖消失時(shí)才會(huì )停止轉動(dòng)！，這就是舵機的工作原理。

　　五、機器人行走的實(shí)現

　　雙足機器人的行走要取決于步態(tài)規劃，步態(tài)規劃的好壞將直接影響到機器人行走過(guò)程中的穩定性、所需驅動(dòng)力矩的大小以及姿態(tài)的美觀(guān)性等多個(gè)方面，同時(shí)它也直接影響到控制方法及其實(shí)現的難易程度。

　　步態(tài)規劃的概念

　　雙足步行機器人的步態(tài)規劃，是指機器人行走過(guò)程中其各組成部分運動(dòng)軌跡的規劃，比如說(shuō)，腳掌何時(shí)離開(kāi)地面、擺動(dòng)中整個(gè)腳掌在空中的軌跡、何時(shí)落地等。步態(tài)規劃要解決的問(wèn)題主要是保證機器人的穩定性。

　　步態(tài)規劃的方法

　　現在使用的步態(tài)規劃方法主要有如下幾種：

　　1、基于實(shí)驗的規劃方法

　　這種規劃方法基于力學(xué)的相似原理，基本過(guò)程如下：讓人模仿機器人行走（如果機器人有幾個(gè)自由度，那么人在模仿行走的時(shí)候也盡量只動(dòng)相應的關(guān)節），同時(shí)對此人的行走過(guò)程進(jìn)行正面和側面的錄像，然后對這些錄像進(jìn)行分析，得到此人在步行過(guò)程各個(gè)主要關(guān)節的角度變化，然后根據力學(xué)相似原理把這些角度相似地推廣到機器人的關(guān)節變化上。

　　2、基于能量原理的規劃方法

　　這種方法來(lái)源于一個(gè)生物學(xué)假設：人經(jīng)過(guò)千百萬(wàn)年的進(jìn)化，其行走方式是能量消耗最低的，而且還能保持步行的穩定性。如果機器人也能滿(mǎn)足這個(gè)假設，則其行走方式將與人一樣或很接近。根據能耗最小原則可以建立一個(gè)變分方程，并最終得到機器人的軌跡方程。

　　3、基于力學(xué)穩定性的規劃方法

　　在機器人行走過(guò)程中，其ZMP點(diǎn)必須落在某個(gè)區域范圍之內，只有這樣才能保證步行機器人穩定地行走。實(shí)現方法有兩種：

　　a．計算出理想的ZMP軌跡，然后推導出各個(gè)關(guān)節的運動(dòng)函數以實(shí)現理想行走。

　　b．先大致規劃出雙足和軀干的運動(dòng)軌跡，然后進(jìn)行ZMP計算，最后選出穩定性最好的結果作為控制方程。

　　相比后兩種方法，第一種方法更易于理解及掌握。所以本文將采用第一種方法，結合人體行走過(guò)程規劃機器人步態(tài)的參數化設計。

　　步態(tài)設計

　　進(jìn)行雙足機器人行走動(dòng)作設計。首先分析一下步行機器人的運動(dòng)過(guò)程和行走步驟：

　　1）行走前進(jìn)：重心右移（右腿支撐）、左腿抬起、邁步左腿放下、重心左移、右腿抬起、邁步右腿放下。依次循環(huán)。

　　2）停止：將重心移到雙腿之間，雙腿放下。

　　從機器人步行過(guò)程分析得出：機器人向前邁步時(shí)，髖關(guān)節與踝關(guān)節必須各自配置有1個(gè)自由度以配合實(shí)現支撐腿、上軀體的移動(dòng)和重心轉移。膝關(guān)節處配置一個(gè)自由度能夠調整擺動(dòng)腿的著(zhù)地高度，保證步行時(shí)落足平穩。這樣，最終確定每條腿配置3個(gè)自由度，踝關(guān)節配置1個(gè)偏轉自由度、膝關(guān)節和髖關(guān)節各配置1個(gè)俯仰自由度。步行運動(dòng)中存在結構對稱(chēng)性。運動(dòng)的對稱(chēng)性和腿機構的對稱(chēng)性之間存在相互關(guān)系。步行前進(jìn)時(shí)，對稱(chēng)的機身運動(dòng)要求腿部機構也是對稱(chēng)的，兩條腿共6個(gè)自由度。髖關(guān)節和膝關(guān)節俯仰自由度共同協(xié)調動(dòng)作可完成機器人在縱向平面（前進(jìn)方向）的直線(xiàn)行走功能，踝關(guān)節的偏轉自由度協(xié)調動(dòng)作可實(shí)現在橫向平面內的重心轉移功能。

　　機器人的前翻跟頭過(guò)程和步驟分析：低頭（髖關(guān)節）、俯身（膝關(guān)節）使頭腳面板同時(shí)著(zhù)地、左腿離地、右腿離地使倒立、兩腿同時(shí)彎膝（膝關(guān)節）、兩腳同時(shí)著(zhù)地（髖關(guān)節），頭離地使重新直立。

　　小組在調試動(dòng)作中，最后一步機器人頭離地使重新直立這一步，經(jīng)過(guò)小組組員間協(xié)商，找出了解決方法。使一只腳稍微向內側傾斜一點(diǎn)角度，施力幫助機器人的頭部離地，配合兩個(gè)髖關(guān)節的舵機轉動(dòng)角度，最終使得機器人重新站立。

機器人實(shí)驗報告4

　　服務(wù)機器人是智能制造的重要組成部分。近年來(lái)，服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)持續快速發(fā)展，20xx年，全球服務(wù)機器人銷(xiāo)量再創(chuàng )新高。日本、歐洲等地區的廠(chǎng)商加速規模擴張和技術(shù)創(chuàng )新。20xx年，中國成為全球第一大服務(wù)機器人市場(chǎng)，國內服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)園區建設持續升溫，領(lǐng)軍企業(yè)積極開(kāi)展核心技術(shù)的攻關(guān)及其產(chǎn)業(yè)化應用。但是，我國機器人產(chǎn)業(yè)仍存在產(chǎn)業(yè)基礎薄弱、自主品牌市場(chǎng)占有率低等問(wèn)題。未來(lái)，我國應加強服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)規劃、突破核心關(guān)鍵技術(shù)、強化配套支撐、推動(dòng)自主品牌機器人的市場(chǎng)化應用。

　　服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)概況

　�。ㄒ唬┓�務(wù)機器人簡(jiǎn)介

　　1、服務(wù)機器人的定義

　　服務(wù)機器人是集機械、電子、計算機、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的'自動(dòng)化裝備。自20世紀60年代美國研制出世界上第一臺服務(wù)機器人以來(lái)，機器人技術(shù)及產(chǎn)品迅速發(fā)展，已廣泛應用于汽車(chē)制造業(yè)、電子電氣制造業(yè)和金屬制品業(yè)等領(lǐng)域。不同的組織和機構對服務(wù)機器人的定義不完全相同，但均體現了服務(wù)機器人可編程、仿人功能、通用性的特點(diǎn)。

　　國際標準化組織（ISO）將服務(wù)機器人定義為一種自動(dòng)的、位置可控的、具有編程能力的多功能操作機。ISO8373進(jìn)一步解釋?zhuān)�服�?wù)機器人具有自動(dòng)控制、再編程和多用途功能，有多個(gè)可編程軸，在服務(wù)自動(dòng)化應用中可以固定或移動(dòng)。

　　美國機器人協(xié)會(huì )（RIA）認為，服務(wù)機器人是搬運材料、零件、工具等可再編程的多功能機械手，通過(guò)調用不同程序來(lái)完成各種工作任務(wù)的特種裝置。

　　日本機器人協(xié)會(huì )（JARA）認為，服務(wù)機器人是一種具有記憶裝置和末端執行器的、能轉動(dòng)并通過(guò)自動(dòng)完成各種移動(dòng)來(lái)代替人類(lèi)勞動(dòng)的通用機器。

　　2、服務(wù)機器人的產(chǎn)品分類(lèi)

　　服務(wù)機器人的產(chǎn)品分類(lèi)方式多種多樣。按臂部運動(dòng)形式的不同，服務(wù)機器人可以分為四種：直角坐標型只有移動(dòng)關(guān)節；圓柱坐標型有移動(dòng)關(guān)節和一個(gè)轉動(dòng)關(guān)節，可做升降、回轉和伸縮動(dòng)作；球坐標型有移動(dòng)關(guān)節和兩個(gè)轉動(dòng)關(guān)節，可以回轉、俯仰和伸縮；關(guān)節型有多個(gè)轉動(dòng)關(guān)節。按應用領(lǐng)域的不同，服務(wù)機器人可以分為：弧焊機器人、電焊機器人、噴涂機器人、碼垛機器人、搬運機器人、裝配機器人、檢測機器人和其他機器人等。此外，按受控方式的不同，還可以分為點(diǎn)位控制型和連續控制型等。

　　目前，我國企業(yè)主要銷(xiāo)售坐標型機器人，屬于低端服務(wù)機器人產(chǎn)品，占國內企業(yè)銷(xiāo)售量的40%以上。國外企業(yè)在我國市場(chǎng)主要銷(xiāo)售多關(guān)節型機器人，屬于當前國際市場(chǎng)的主流產(chǎn)品，占外國企業(yè)在我國銷(xiāo)售量的80%以上。

　�。ǘ�）服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)鏈

　　服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)鏈主要包括研發(fā)設計、核心零部件制造、本體制造、系統集成和行業(yè)應用等部分。上游的核心零部件制造是服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節，包括減速器、伺服電機、控制器三部分。

　　我國服務(wù)機器人產(chǎn)業(yè)在系統集成環(huán)節具有相對優(yōu)勢，而核心零部件制造是相對薄弱的環(huán)節。以精密減速器為例，歐洲和日本均已實(shí)現了減速器的自主化生產(chǎn)，減速器僅占國際品牌服務(wù)機器人單體成本的1/6。而國產(chǎn)減速器技術(shù)工藝相對落后，高價(jià)進(jìn)口減速器約占成本的1/3，大幅高于國際品牌。