張鵬飛
摘 要:隨著科學技術的發(fā)展,機器人技術早已經(jīng)非常成熟,并且廣泛地應用于人類生活的各個領域,尤其是舞蹈機器人具有人類外觀特征、又兼具技術含量。本課題將設計一具有簡單人體功能的、模擬舞蹈動作的類人型機器人。機器人包括底座、頭部、上身、下肢、以及單片機控制板,我們通過單片機控制板分別控制手臂、頭部和底盤運動的電機及傳動機構等,實現(xiàn)電路控制和機械傳動,使機器人完成各項動作。
關鍵詞:舞蹈機器人;單片機;電路控制
1、引言
機器人作為人類上個世紀最偉大的科學發(fā)明之一,在短短的幾十年內(nèi)發(fā)生了巨大的變化。隨著機器人技術的大發(fā)展,傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)面貌發(fā)生根本性變化,而且對人類社會也產(chǎn)生了深遠的影響。近幾年,機器人的應用領域不斷擴展,從工業(yè)生產(chǎn)線到大海的探索,乃至太空探索等領域,機器人堪稱是無處不在。目前機器在人類的生活與工作中隨處可見,機器人發(fā)揮著越來越重要的作用,在很多的的領域已經(jīng)代替著人類的勞動,人類已經(jīng)越來越依賴機器人的幫助。未來的機器人是一種能夠代替人類在非結構化環(huán)境下從事危險、復雜勞動的自動化機器,是集機械學、力學、電子學、生物學、控制論、計算機、人工智能和系統(tǒng)工程等多學科知識于一身的高新技術綜合體。各種機器人的多用化,昭示著機器人技術燦爛的明天。
2、機器人總體設計
隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,機器人技術已廣泛應用于人類社會生活的各個領域,尤其是舞蹈機器人具有人性化、造型美觀、技術含量高的特點,在青少年中很受歡迎。該項目設計了一個具有簡單人體功能和模擬舞蹈動作的仿人機器人,完成了簡單人體舞蹈的基本動作。它可以前后移動、左右左右、左右擺動、前后擺動手臂。行為,盤旋,頭部動作靈活。機器人由底座、頭部、上半身、下肢和電路控制板組成,控制電機和手臂、頭部、底盤等運動的傳動機構等。通過電路控制和機械傳動,機器人可以完成各種動作。方案如圖1所示:
3、機械設計
機器人整體機械結構采用仿人型結構,用了17個舵機作為機器人的關節(jié)點,具有17自由度。腿是兩足行走。他們可以在平坦不平的地面上、樓梯上下行走。路面平整度好,接縫好,牽引平穩(wěn)。如圖2。腰部的設計是腰部的仿人機器人,主要承接如果上部的重量,腰部可以做最佳的旋轉(zhuǎn)水平設計時,如果不將大大影響機器人的平衡;從而降低可變部分,腰部的轉(zhuǎn)動不使用電機的轉(zhuǎn)動帶動其他機構終于把腰部的設計,而是直接利用電動機來實現(xiàn)彎曲。手臂機構是整個機器人的重要組成部分,具有更大的手臂自由度,許多動作都是通過手臂反射出來的。因為頭部機構比較簡單,所以我們用手把它畫在一起。由于設計要求不點頭,我們只需要一個馬達來實現(xiàn)頭部運動,如圖3所示。
4、軟件設計
根據(jù)以往機械結構的設計和電路設計,單片機上的控制程序主要包括主程序和相應的中斷服務子程序。本設計是按照模塊化編程思想用C語言編寫的。所有機器人的執(zhí)行部分都是在子函數(shù)中完成的。主要功能只負責調(diào)用子功能,保證了良好的維護和清晰的代碼結構。在主程序中,首先對單片機進行初始化,然后調(diào)用脈沖寬度調(diào)制函數(shù),使相應的電機達到預定的速度。然后進入程序中的主循環(huán),主要職責是設置堆棧指針和中斷向量。對所用到的特殊寄存器進行初始化和舞蹈動作初始化.主程序軟件框圖如圖4:
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