下载文档原格式
双足仿生机器人行走机构设计
双足仿生机器人行走机构设计一般包括以下几个关键部分：
1. 足底结构：足底结构是机器人与地面接触的部分，需要具备良好的稳定性和抓地力。
一般采用橡胶材料制作，设计有凹凸纹路或者类似动物脚掌的结构，以增加摩擦力和抓地力。
2. 关节设计：双足仿生机器人的每个腿部都需要多个关节来实现自由运动。
关节设计需要考虑到机器人的稳定性和灵活性，一般采用电机驱动的旋转关节或者液压/气动驱动的线性关节。
3. 动力系统：机器人行走需要动力系统提供能量。
一般采用电池或者电源供电，驱动关节的电机需要具备足够的扭矩和速度来实现机器人的行走。
4. 传感器：为了实现机器人的平衡和姿态控制，需要配备各种传感器。
例如，陀螺仪和加速度计可以用来检测机器人的倾斜角度，力传感器可以用来感知地面反作用力，视觉传感器可以用来感知周围环境。
5. 控制系统：双足仿生机器人的行走需要一个高效的控制系统。
控制系统可以根据传感器的反馈信息，实时调整关节的运动，以保持机器人的平衡和稳定。
总体来说，双足仿生机器人行走机构设计需要考虑到稳定性、灵活性、能量效率和控制系统的要求。
具体的设计方案需要根据机器人的应用场景和需求来确定。
小型舞蹈双足机器人的设计及实现
导言
随着科技的不断发展，机器人已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
在舞蹈领域，
机器人也开始发挥重要的作用，可以通过编程和控制实现各种舞蹈动作。
本文将设计和实
现一个小型舞蹈双足机器人，通过结合机械结构设计、电子控制系统和编程算法，实现机
器人的舞蹈动作。
一、机器人的设计
1. 机械结构设计
机器人的机械结构设计是实现舞蹈动作的基础。
我们设计一种双足机器人，可以在平
稳的地面上进行舞蹈动作。
机器人的双足结构采用轻量、坚固的材料制作，同时保证机器
人的平衡性和稳定性。
双足机器人的关节部分采用柔性材料设计，可以实现多种舞蹈动作。
双足机器人的步态设计要符合舞蹈的节奏和韵律，能够实现舞蹈动作的美感和流畅度。
2. 电子控制系统设计
机器人的电子控制系统是实现舞蹈动作的关键。
我们设计一种基于脉冲宽度调制（PWM）的双足机器人控制系统，可以实现机器人的步态控制和舞蹈动作的编程控制。
控制系统采
用微处理器作为核心控制单元，可以实现舞蹈动作的实时控制和优化调整。
控制系统还需
要包括传感器模块，能够实时监测机器人的姿态和环境信息，保证机器人的稳定性和安全性。
3. 编程算法设计
机器人的舞蹈动作是通过编程算法进行控制和实现的。
我们设计一种基于动作规划和
运动控制的编程算法，可以实现机器人舞蹈动作的优化和实时调整。
编程算法需要考虑机
器人的动力学特性和机械结构特点，能够有效控制机器人的步态和姿态，实现各种舞蹈动作。
基于单片机的足球机器人设计曹盛林（青岛工学院，山东 青岛 266300）摘 要：文章采用乐鑫公司NodeMCU 单片机作为主控制模块，采用3.7V 的18650锂电池供电，LM1117稳压芯片稳压，双N20减速电机作为动力轮（减速比1∶30），单万向轮，三轮配置，结合Android APP，配合电机驱动模块、HC-05蓝牙2.0无线收发模块、蜂鸣器模块、LED 灯等，完成对足球机器人的实时遥控。
当APP 和HC-05蓝牙模块建立了连接，APP 就能通过蓝牙发送指令传输给单片机，单片机接收到数据，对数据进行处理后执行相应的指令，从而遥控足球机器人进行足球对抗。
关键词：单片机；足球机器人；设计中图分类号：TM383.6 文献标志码：A 文章编号：1672-3872（2020）06-0123-01——————————————作者简介： 曹盛林（1998—），男，山东莱州人，本科，研究方向：单片机，控制系统。
1 足球机器人设计内容概述设计制作足球机器人小车的完整电路原理图和PCB，使足球机器人小车能完成基本的前进、后退、左转、右转、左旋、右旋和踢球操作；完成足球机器人的Android APP 遥控端的开发设计，使其能用蓝牙与足球机器人通信，使其完成基本动作。
2 硬件及软件设计足球机器人小车的硬件主要包含电源供电电路、蓝牙2.0无线数字接收电路、电机驱动电路、减速电机、蜂鸣器等。
考虑电机、足球机器人小车的尺寸不宜过大，最终选择了10cm*10cm 的PCB 板子作为足球机器人小车的车身，在碰撞时，能保证稳定运行，可以达到比赛的要求。
足球机器人小车机身采用了双层PCB 板结构，因为PCB 印刷电路板具有质量轻，彩灯，固定N20减速电机的，可以利[1]。
ESP8266-12模组的硬件，微处理器和微控制器对于电源供电的需求较低，单片机的功耗也非常低的，只需要有3.3V 的工作电压即可正常工作。
选用比较小型并且动力型的电池，并且考虑到环保，应选用可充电电池，经过筛选，最终决定选用一节18650-5000mAh 3.7V li-ion 充电电池作为供电电源，可减轻足球机器人小车的重量，稳压采用LM1117-3.3芯片[2]。
双足竞步机器人设计与制作技术报告一、引言二、设计原理1.动力系统2.传感系统3.平衡控制系统平衡是双足机器人最基本的功能之一、平衡控制系统基于双足机器人的运动状态及传感器信息，通过反馈控制算法实现平衡控制，使机器人能够保持稳定的步态。
4.步态控制系统步态控制系统主要通过控制机器人的下肢运动，完成双足的协调步行。
常见的步态控制算法有离散控制、预先编程控制、模型预测控制等。
三、制作过程1.机械结构设计2.电子系统设计电子系统设计主要包括电路设计和控制系统设计。
电路设计需要根据机器人的运行需求进行电源和信号处理电路的设计。
控制系统设计需要根据机器人的传感信息和控制算法，选择合适的控制器和通信模块。
3.程序开发与调试程序开发是制作双足竞步机器人不可或缺的一步。
在程序开发过程中，需要针对平衡控制、步态控制和传感器数据处理等方面进行编程，并进行相应的调试与优化。
四、技术难点与解决方案1.平衡控制技术2.步态规划与控制技术步态控制是双足竞步机器人实现协调步行的关键。
根据机器人的设计和运行需求，选取合适的步态控制算法，并进行动态规划和控制，可以实现优化的步态控制。
3.动力系统设计与电路优化机器人的动力系统设计要考虑电机选择、电机驱动电路和电源供应等多个方面。
同时，还需要对电子电路进行优化，减小功耗和提高效率，以提高机器人的运行时间和性能。
五、总结双足竞步机器人的设计与制作技术包括机械结构设计、电子系统设计、程序开发与调试等多个环节。
通过充分考虑机器人的平衡控制和步态控制等关键技术，可以设计出性能优良的双足竞步机器人。
但是，在设计与制作过程中还需要不断尝试与改进，以逐步优化机器人的性能。
基于单片机简易机器人的设计与实现随着21世纪数字化技术的飞速发展，机器人也日渐成为社会发展的重要组成部分，它们经常被用来替代人类执行繁重、危险、脏乱等工作。
在众多的机器人技术中，单片机控制的机器人具有体积小、造价低、功能单一等特点，因此受到了各行各业的青睐。
本文将详细阐述基于单片机的简易机器人的设计与实现过程，以期为现阶段机器人技术开发提供依据和参考。
首先，在设计基于单片机机器人前，必须先确定所需要的电路和电子元件，以及对应的功能。
对此，单片机机器人一般需要的元件有：单片机、LED灯、电位器、无源二极管、按键电阻、蜂鸣器、DC马达、复位按钮等。
单片机是机器人的核心，这个小型微型的处理器可以通过编程实现机器人的控制功能；LED灯是机器人的信号输出组件，通过自定义编程，可以使LED灯实现不同的指示；DC马达是机器人运动的主要输出模块，可以通过控制电位器调节机器人运行的速度；而电阻、无源二极管则可以用来设计按键输入和蜂鸣器报警等功能。
经过上述元件的安装与简单连接，单片机控制的简易机器人就可以组装完成，接下来就要进入编程阶段。
通过编写相应的C语言程序，单片机就可以实现转动DC马达，控制LED灯的开关，检测按键的输入和蜂鸣器的报警等功能。
将此类程序放入单片机的内部存空间中，并通过检验程序的正确性以及编译通过测试，在单片机上烧录该程序。
烧录完成后，就可以进行机器人的逻辑功能检测，从而完成基于单片机机器人的设计与实现。
机器人技术的发展为人类的生活、工作和社会发展带来了极大的便利，基于单片机的简易机器人也是一个可行的选择。
本文前面介绍的是基于单片机的简易机器人的设计与实现方案，该方案可以极大地提高机器人的实用性，特别是在硬件和软件上都得到了改进。
尽管基于单片机的简易机器人功能单一，它仍然可以为众多应用领域提供帮助，并起到不可替代的作用。
总之，基于单片机的简易机器人设计和实现方案具有低造价、简单操作等特点，可以为众多应用领域提供有效帮助。
中国矿业大学徐海学院双足竞步机器人设计与制作技术报告队名：擎天柱班级：电气13-5班成员：郭满意游世豪侯敏锐唐丽丽侯伟俊王胜刘利强杨光题目：双足竞步机器人任课教师：***2015 年12月双足竞步机器人设计与制作任务书班级电气13-5班学号22130263 学生姓名郭满意任务下达日期：2015年10月16 日设计日期：2015 年11 月1 日至2014年12月31日设计题目：双足竞步（窄足）机器人的设计与制作设计主要内容和完成功能：1、双足竞步机器人机械图设计；2、双足竞步机器人结构件加工；3、双足竞步机器人组装；4、双足竞步机器人电气图设计；5、双足竞步机器人控制板安装；6、整机调试7、完成6米的马拉松比赛。
教师签字：摘要合仿人双足机器人控制的机构。
文章首先从机器人整体系统出发，制定了总体设计方案，再根据总体方案进行了关键器件的选型，最后完成了各部分机构的详细设计工作。
经过硬件设计、组装；软件设计、编写；整体调试，最终实现外型上具有仿人的效果，在功能上完全满足电气各部件机载化的安装要求。
本文介绍一个六个自由度的小型双足机器人的设计、调试与实现。
包括机械结构设计、电路设计与制作，机器人步态规划算法研究，利用Atmega8 芯片实现了对六个舵机的分时控制，编写 VC 上位机软件,通过串口通信对双足竞步机器人进行调试，通过人体仿生学调试出机器人的步态规划。
实现了双足竞步机器人稳定向前行走、立正。
关键词：双足机器人、机械结构目录1 系统概述 (1)2 硬件设计 (2)2.1机械结构 (2)3.2 PC 上位机调试软件设计 (4)4 系统调试 (5)5 结束语 (6)6 参考文献 (7)7 附录 (8)7.1源程序 (8)7.2相关图片 (9)1 系统概述针对项目根据实际拟订目标，结合我们所学知识，从仿人外形和仿人运动功能实现，首先确定了双足双足机器人自由度。
双足机器人的机构是所有部件的载体，也是设计两足双足机器人最基本的和首要的工作。
基于单片机的双足机器人系统设计
【摘要】机器人通常采用舵机作为关节连接件，本文提出了一种基于stc单
片机的通用多关节机器人控制系统，以stc单片机和uart串行通信接口等部分构
成硬件系统，用C语言开发了机器人串口调试软件及综合控制软件，结合PID
算法控制双足机器人完成前后行走，翻跟头。
【关键词】STC单片机;串口通信;PID算法
1.系统整体设计
本设计的机器人系统由控制中心（MCU）模块、舵机驱动模块、电源管理
模块、UART串口模块、超声波传感器模块等构成，整个系统构成一个闭环控制
系统。硬件组成框图如图1所示。
图1 系统整体结构
2.系统硬件电路设计
2.1 主芯片选择
STC12C5410AD单片机是增强型8051单片机，单时钟/机器周期，工作电压
5.5V一3.5V，工作频率范围0～35MHz，512字节片内数据存储器，10K字节片
内Flash程序存储器，ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），可通过串口
直接下载程序，EEPROM功能，6个16位定时/计数器，PWM（4路）/PCA（可
编程计数器阵列，4路），8路10位A/D转换，SPI同步通信口。
2.2 舵机驱动模块
由于舵机的响应时间对机器人控制平衡很重要，为了实现其快速响应，将舵
机的工作电压提高到+6V。为了减小此时间常数，还可以通过改变舵机的安装位
置，加长力臂可以实现提高舵机的响应速度。舵机的输出转角大小与给定的PWM
信号值成线性关系，以PWM信号为系统输入信号，改变PWM的占空比，实现
舵机控制。
2.3 电源管理模块
电源管理芯片的好坏直接影响系统的稳定性。从整个系统的稳定可靠的角度
出发，选择了一款低压差芯片TPS7350，该芯片最具特色的优点是当输出电流为
100mA时，最大压差只有35mV，只需很少的外围器件就能满足应用要求。此外，
充分使用该芯片的复位功能，减少了芯片的使用量，提高了系统的稳定性。为了
减小系统运行过程中由于电机纹波对电源的干扰，特设计了大电容与大电感组成
的电容容量为1410uF的LC滤波电路，对引入电源管理芯片的电源进行滤波，
保证电源芯片的正常工作电压。
2.4 超声波传感器检测电路
超声波传感器电路主要是实现测距的功能。主要由超声波发射电路和接收电
路两部分组成。
超声波接收电路主要使用集成电路CX20106A，它是一款红外线检波接收的
专用芯片，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率
38kHz与测距的超声波频率40kHz较为接近，可以利用它制作超声波接收电路。
实验证明用CX20106A接收超声波（无信号时输出高电平），具有很好的灵敏度
和较强的抗干扰能力，具体见图3。CX20106A的第5脚的电阻决定接收的中心
频率，220kΩ的电阻决定了接收的中心频率为40kHz。当CX20106A接收到40kHz
的信号时，会在第7脚产生一个低电平下降脉冲，这个信号可以接到单片机的外
部中断引脚作为中断信号输入。
3.控制系统设计
要实现机器人所完成各种动作需要用到多舵机分时控制原理。具体的，给每
个舵机定义一个角度所对应的脉宽变量，并赋予初始值为舵机的中间角度。还要
给定时器设定初值既是舵机PWM波脉宽初值。当每次定时器时间到产生溢出中
断，进入中断服务子程序后，首先把所有的舵机控制输出口拉低清零，再给某一
位置高，并给赋予PWM脉宽的定时时间。最后移位使下次进入中断时给下一位
置高，相当于是将时间片传递给了下一个舵机驱动。其原理如图2所示。
根据经验舵机在运行过程中要从电源吸纳较大的电流，若舵机与单片机控制
器共用一个电源，则舵机会对单片机产生较大的干扰。因此，舵机与单片机控制
器采用两个电源供电，两者不共地，通过光耦来隔离，并且给舵机供电的电源最
好采用输出功率较大的开关电源。该舵机控制器占用单片机的个SCI串口。串口
用于接收上位机传送过来的控制命令，以调节每一个通道输出信号的脉冲宽度。
MAX232为电平转换器，将上位机的RS232电平转换成TTL电平。
图2 舵机分时控制原理
4.系统软件编程与仿真
本系统需设计完成的软件包括：机器人串口调试上、下位机软件和机器人独
立运行软件;单片机下位机软件。
机器人的单片机运行程序是包含有舵机的控制、完成各种动作的脚本程序、
两个主动轮直流电机的驱动程序，还有一些基本的延时、初始化设置等程序。由
于程序包含的内容较多，为了方便程序的组织，将各个功能模块分别做成一个独
立的C程序，由主程序的头文件包含其他所有要用到的C程序的头文件，来调
用其他C文件中的一些功能函数。程序这样设计比较方便将各个功能进行移植。
通过在头文件中对各个端口物理地址的宏定义，在其C文件中实现了与物理地
址的分离。当物理地址发生变化时，只需修改头文件中的宏定义即可。
5.总结
整个硬件系统成本低廉，由于可以无线与电脑通信，具有良好的二次开发接
口。在此硬件基础上搭建的双足步行机器人，具有避障、测距、发音、语音识别、
并和电脑具有无线通信的功能，具有好的展示效果和学习效果。
参考文献
[1]胡汉才.高档AVR单片机原理及应用.北京：清华大学出版社，2007.
[2]张培仁，等.十六位单片微处理器原理及应用（凌阳SPCE061A）.北京：
清华大学出版社，2005.
[3]梁磊，王树强，许芹.多路PWM信号产生算法研究.电气电子教学学报，
2008;30（4）：47—49.
[4]崔坤征，罗均，谢少荣，等.一种用于动态障碍物探测的超声波系统的研
制.机电工程，2005;22（6）：44—48.
[5]谢黎明，赵军，杨虹，等.红外线人体感应控制语音系统的研究.科学技术
与工程，2008;8（7）：1798—1801.
