基于单片机的双足机器人系统设计

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。

。
图9
语音发音电路
2．5其它硬件电路
电源电路,直接是通过机器人上电池来供电
的,然后利用稳压芯片LM1117— 3．3和LM1117— 5产生3．3V和5V电源。
ATmega128与凌阳SPCE061A的通信是通过串口1连接来实现的。
ATmega128芯片的串口0的接收端和发送端,分别接红外遥控的接收头和发射头。直接可以和接在电脑上的红外遥控模块通信。从而实现AT-mega128与电脑的无线通信。
语音识别、与Atmega128芯片通信的功能。2主要控制硬件电路设计
整个步行机器人的具体硬件电路设计如下。
2．1行走控制电路
主要是通过控制两个舵机来实现机器人的行走。
舵机是一个位置伺服系统,只需要给舵机的控制接口一定的脉冲宽度,
就能使舵机转动到一定的位置。ATmega128芯片有多个PWM模块,通过配置定时器输出PWM信号,产生舵机所需的脉冲,从而控制舵机的转动[3]
红外避障程序、超声波程序。利用凌阳公司SPCE061A芯片强大的语音处理功能实现录音、发音及语音识别程序
。
图2
整体控制电路结构图
其中, ATmega128芯片主要实现机器人行走控制、红外传感器检测、超声波检测、按钮及显示灯控制、
与电脑无线通讯、与凌阳单片机进行通信的功能。凌阳单片机SPCE061A芯片主要实现机器人的发音、
第10卷第31期2010年11月1671— 1815(2010 31-7661-04
科学技术与工程
Science Technology and Engineering
Vol. 10No. 31Nov. 2010 2010Sci. Tech. Engng.
双足步行机器人控制电路设计与实现

齿 之 分 ， 属 齿 舵 机 一 般 皆 为 大 扭 力 及 高速 型 （ 格 金 价 比较 贵 ） ，具 有 齿 轮 不 会 因 负 载 过 大 而崩 牙 的 优 点 。
较 高 级 的 舵 机 装 滚 珠 轴
承 ，使 得 输 出 轴 转 动 时 能 更 轻 快 精 确 。 以 价 格 和 力 矩 、 能 为主要考虑 因素 ， 性
一
个 双 足 步 行 机 器 人 模 型 ， 图 １所 示 。显 著 的结 构 特征 就 是 采 如
技 术 难 关 ， 定 步 行 和 高 速运 动 都 是 困 难 的 。双 足 步 行 机 器 人 系统 存 稳 接 驱 动 。 样 不 但 可 以 实 现 结 构 紧凑 、 动 精 度 高 以 及 大 大 增 加 关 节 这 传 在着高阶、 强耦 合 、 变量 及 非线 性 等 特 性 ， 些 特 性 使 得 双 足 步 行 机 多 这 所 能 达 到 的 最 大 角 度 ， 且 驱 动 全 为舵 机 ， 于集 中 控 制 和 程 序 化 控 而 便 器人 的 运 动 学 和 动力 学 的精 确 求 解 非 常 困 难 ， 且 也 没 有 十 分 理 想 的 而 制 。 设 计 模 仿 人 类 下 肢 ， 关 节 有 两 个 自 由度 ， 向 和侧 向各 一 个模 该 踝 前 理论 或 方 法 来 求 解 逆 运 动 学 和 动 力 学 解 析 解 ．只 有 外 加 一 些 限 制 条 拟 实 现 人体 踝 关节 的 功能 ； 膝关 节 只 有 一 个 前 向 自 由度 ： 关 节 处 要 模 髋 件， 如能量消耗 最小， 峰值力矩最小来求解 运动学和动力学的近似解 ， 拟 人 类 髋关 节 行 为 理 论上 要 求 有 三 个 正 交 的 自 由度 ， 在 机 器 人 直线 但 这往 往 导致 了 机器 人 的规 划 运 动 与 实 际运 动有 较 大 的 出 入 。 所 以 ， 迄 前进 时只需要 正交 的前向和侧 向 自由度 。 人类的行走行 为是靠肌 肉收 今 为 止 双 足 步 行 机 器 人 还 是 以 “ 步 行 ” 主 ， 点 是 步 速 较 低 、 幅 静 为 特 步 缩 并 进 而 驱 动各 个 关 节 协 调 运 动 来 实 现 的 ．而 机 器 人 行 走 靠 电 机 驱 较 小 ， 运 动 性 能 与 人 类 相 比还 相 距 甚 远 ， 离 真 正 意 义 上 的 拟 人 机 其 距 动。 器 人 还 有 相 当 的距 离 。 在 这 一 领 域 内 还 有 许 多 的 问 题 等 待 我们 去 解 １ 驱 动 方 式 的选 择 ． ２ 决。 驱 动 器 用 于驱 动 机 构 本 体 各 关 节 的 运 动 功 率 。目前 驱 动 方 式 主 要

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。

构。上层板是 Ｃ Ｐ Ｕ板 、ＭＤ转换 电路 、放置 电机驱 动及接 口电路 、无线 接电路 等主要控
指向角 ，光轴 ， 波 长，辉度等性能指标。红 外接 收管可用上述光电二极管或三极管 。 红外元件所接收的信号 ， 根据 隋况的需
要 ，要进行模拟一 数字量 的转换 ，因此 需要
ＭＤ转换 的过程首先 向 Ｐ ｏ 和Ｐ ２ 端口 输
脉 冲启动 Ａ ／ Ｄ转换 ， 把 内部转换的数据送往
单片机 ，为 了提高 数据处 理速度 和控 制精 度 ，本次设计采用并 口技术 。
总路线 ， 当Ｅ Ｏ Ｃ由低变高时数据转换结换结
束。
制电路 ； 中层板是驱动及检测板 ，放置电机 驱动线路及红外检测线路 ；底层板是电源 与
电机板 ，放置两路 电源 ，两套电机及减速 系
算法设计要解决 的重要 问题。然而笔者查阅
存放灰度传感器
的数值 ，
ｕ ｃ ｈ ａ ｒ ｉ ｃ ｌ ａ ｔ ａ ２ ］ ； ， ・ 存放最原始灰度
不大，必且场地尺寸有限 ， 可选用小型直流
伺服 电机 ，可 用 电枢 电压作 为速度控 制信 号， 但 必须加装减速箱 以适应低转速和大扭 矩的应用环境 。 发 出红 外光 的足球 意 味着机 器人 必须
倒 ，用集成度较 高的 ８ ０ ５ １ 单片机为核 ｌ 心来设计电路，并应用 Ｃ语 言实现软件的编程。
关键词 ：单片机 ；８ ０ ５ １ ；Ｃ语 言；足球机 器人
１总体介绍 该足球机器人主要具有 以下功能 ： 无线 数字接收 、电动驱动 及调速 、 红外检测 、 障 碍、 智能协调控 制等。 采取 了双层 Ｐ Ｃ Ｂ板结 构，各部件通过屏障电缆连接 ， 金 属框架结
科 技创 新

PWN（脉冲宽度调制）小舵机，10 个总线舵机构成机器人的腿部，2 个小舵机构成腰部和头部。总线舵机之间
用硬铝金属 U 形件和多功能连接件，用防松螺丝套件连接。脚底由透明亚克力板构成，底部粘接带颗粒软橡
胶皮，提高机器人与地面之间的摩擦来防滑。本设计采用 STM32f103RCT6 单片机作为双足行走机器人的控
文献标识码：A
文章编号：1003-5168（2021）09-0069-03
Design of Biped Autonomous Tracking Walking Robot
ZHOU Shuxing1 WANG Xinghai1,2
（1. Guangzhou Polytechnic College，Guangzhou Guangdong 510540；2. School of Mechanical and Electrical Engineering, Guangzhou Polytechnic College，Guangzhou Guangdong 510540）
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
·70·
双足自主寻迹行走机器人设计
第9期
能，绘制三维结构模型，然后进行结构分析、力学计算、 运动仿真和加工装配工艺优化，确保在程序控制下实现 其功能［1］。控制系统可以应用于机器人的行走步态规 划、行走速度控制和路径识别转向等，控制系统的先进 性程度与其功能的实现程度密切相关。控制系统是机 器人的核心部分，人们要确保其工作性能稳定，保证控 制精度可靠。
总 743 期第九期 2021 年 3 月
河南科技 Henan Science and Technology
工业技术
双足自主寻迹行走机器人设计

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。

（整理）双足机器人计划书.两足机器人系统的研究与实现一、项目简介1.1项目摘要双足或人形机器人，又称仿人机器人。

双足机器人要实现动作的准确和控制的实时,必须依赖合理的控制策略和稳定的控制系统以及高效的微处理器。

按照设计要求,本项目选定ATMEL公司的AVR系列单片机ATmegal28为控制核心,设计一套具有19个自由度的双足人形机器人及其控制系统。

实现机器人能够在自主状态下实现前后平稳行走、单腿站立、侧向平移、左右转向行走、前后翻滚以及标准的体操动作等功能。

1.2立项背景机器人是整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物,能实现环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能。

机器人代表了科学技术的最高水平,在工业、农业、医学建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。

宋健院士在国际自动控制联合会第14届大会报告中指出：“机器人学的进步和应用是20世纪自动控制最有说服力的成就,是当代最高意义上的自动化”。

现在,国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。

一般来说,人们都可以接受这种说法,即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。

联合国标准化组织采纳了美国机器人协会(Robot Institute of America, RIA)于1979年给机器人的定义：一种可编程和多功能的,用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。

作为机器人研究领域的一个重要分支,双足机器人(Humanoid Robot)由于其广阔的应用空间一直是研究热点之一。

所谓双足机器人,又称仿人机器人,是具有人形的机器人,是关节转动灵活,控制系统复杂,能完成高难度的动作的机器人。

它是机械、自动控制技术、计算机技术、人工智能、微电子学、模式识别、通讯技术、传感器技术、仿生学等多学科和技术综合的结果,代表着一个国家高科技发展水平。

研制与人类特征类似,具有人类智能、灵活性,并能与人类交流,不断适应环境的双足机器人一直是人类的努力的目标。

基于单片机的人形机器人控制系统设计人形机器人是一种具有拟人动作和表情特征的智能机器人，可以用于娱乐、教育、辅助等多个领域。

而单片机作为一种集成度较高的微型计算机，具有处理能力强、体积小、功耗低等特点，适合用于人形机器人的控制系统设计。

人形机器人控制系统设计主要包括机械结构设计、传感器设计、运动控制设计和人机交互设计等几个方面。

首先是机械结构设计，即人形机器人的外形和运动结构设计。

通过使用CAD软件进行建模和仿真，设计出满足人形机器人功能需求的外形和机械结构。

在设计过程中要考虑机械臂、关节的旋转范围和力度等因素，以便实现人形机器人各种动作和灵活性。

接下来是传感器设计，人形机器人可以使用各种传感器来获取外界环境信息。

例如，可以使用红外传感器或超声波传感器来获取距离信息，以避免人形机器人撞到障碍物；可以使用压力传感器或力传感器来感知外界施加在机器人身上的力度；可以使用视觉传感器来获取图像信息，以进行目标识别和跟踪等。

然后是运动控制设计，即通过控制电机和执行器来实现人形机器人的各种动作。

根据机械结构设计和传感器反馈信息，设计合适的控制算法，控制电机和执行器的转动角度和力度，使人形机器人能够实现自由行走、抓取等动作。

同时，还要考虑电机和执行器的功耗和控制精度，以确保人形机器人的稳定性和可靠性。

最后是人机交互设计，人形机器人需要与人进行交互和沟通。

可以使用语音识别技术和自然语言处理技术，让人形机器人能够理解和回答人的问题；可以使用人脸识别技术，让人形机器人能够识别和表情回应人的情绪；可以使用触摸屏和按钮等设备，让人形机器人能够接收和响应人的指令。

综上所述，基于单片机的人形机器人控制系统设计涉及到机械结构、传感器、运动控制和人机交互等多个方面。

在设计过程中，需要考虑人形机器人的外形、运动结构、力度、传感器选择和布局、电机和执行器控制、人机交互方式等因素。

通过合理设计和优化控制算法，可以实现稳定、灵活和智能化的人形机器人控制系统。

小型舞蹈双足机器人的设计及实现引言随着科技的不断发展，机器人技术在各个领域得到了广泛的应用，其中机器人舞蹈已经成为了一种时尚和艺术表现。

在这个背景下，设计并制作一款小型舞蹈双足机器人成为了一个新的挑战和机遇。

本文将从设计的角度，详细介绍小型舞蹈双足机器人的设计及实现过程。

一、需求分析在设计小型舞蹈双足机器人之前，我们首先需要明确这款机器人的应用场景以及功能需求。

具体来说，小型舞蹈双足机器人需要具备以下功能和特点：1.双足行走：机器人需要能够通过双足行走的方式在平地上进行移动。

2.舞蹈表演：机器人需要能够执行各种舞蹈动作，包括转身、跳跃、摆臂等。

3.稳定性：机器人在进行舞蹈表演时需要保持稳定，不易倒地或者失去平衡。

4.远程控制：机器人需要能够通过无线遥控器或者APP进行远程控制。

5.动作自由度：机器人需要具备足够的关节自由度，以便实现各种复杂的舞蹈动作。

二、机械结构设计基于以上的功能需求，我们进行了小型舞蹈双足机器人的机械结构设计。

机械结构设计主要包括机器人的身体结构、关节设计以及驱动设计。

1.身体结构：为了保证机器人具备足够的稳定性，我们采用了双足设计，并在双足之间设置了一个重心平衡器。

重心平衡器可以根据机器人的姿态动态调整，以保持机器人的稳定性。

2.关节设计：机器人的关节设计是机械结构设计中的关键部分。

我们采用了多自由度的关节设计，包括膝关节、髋关节、踝关节等。

这些关节可以使机器人具备足够的灵活性，可以执行各种舞蹈动作。

3.驱动设计：为了保证机器人的动作自由度，我们采用了多电机驱动设计。

每个关节都配备了独立的电机，可以实现各种舞蹈动作的执行。

三、控制系统设计控制系统设计是小型舞蹈双足机器人设计中的另一个关键部分。

控制系统设计包括姿态控制、运动规划以及远程控制等。

1.姿态控制：为了保证机器人在舞蹈表演过程中保持稳定，我们采用了倒立摆控制算法。

通过倒立摆控制算法，可以实时调整机器人的姿态，保持其平衡。

双足竞步机器人设计与制作技术报告模板一、引言二、设计原理1.步态模拟双足竞步机器人的关键技术之一是步态模拟。

通过传感器和控制算法，机器人能够模拟人类的步态，并在不同的地形和速度下保持稳定。

这一设计原理是基于人体力学和动力学的研究，通过对关节和肌肉的仿真，实现了机器人的步态模拟。

2.传感器和控制系统双足竞步机器人需要通过传感器来感知外界环境，并通过控制系统来进行运动控制。

常用的传感器包括倾斜传感器、力/力矩传感器和视觉传感器等，用于测量机器人的倾斜角度、步态力矩和周围环境。

控制系统则是根据传感器测量的数据进行计算和控制的核心部分，常用的控制算法包括PID控制、模糊控制和神经网络控制等。

三、制作过程1.机械结构设计双足竞步机器人的机械结构设计是机器人制作的重要环节。

由于机器人需要模拟人类的步态，机械结构需要能够实现人类步态的运动。

常用的设计原理包括杆件模型、连杆模型和刚体模型等，通过在设计中考虑杆件的长度、角度和连接方式等因素，实现机器人的步态运动。

2.电子系统设计3.软件系统设计双足竞步机器人的软件系统设计主要包括控制算法和用户界面设计。

控制算法需要根据机器人的步态模拟原理进行编写，实现机器人的稳定行走和竞速。

用户界面设计则是为了方便用户对机器人进行操作和控制，常用的设计方式包括图形界面和命令行界面等。

四、实验结果与分析经过设计和制作，我们成功地完成了一台双足竞步机器人，并进行了相关实验。

实验结果表明，机器人能够模拟人类的步态，并在不同的地形和速度下保持稳定。

同时，机器人还能够进行竞速比赛，并达到了预期的速度。

然而，我们也发现了一些问题。

首先，机器人在不同地形下的稳定性仍然有待提高，特别是在不平坦的地形上。

其次，机器人的竞速能力还有待改善，我们计划在之后的研究中进一步优化机器人的设计和控制算法。

五、总结通过本次的设计与制作，我们对双足竞步机器人的设计与制作技术有了更深入的了解。

步态模拟、传感器和控制系统、机械结构设计、电子系统设计和软件系统设计等都是构成双足竞步机器人的重要技术。

双足技术设计正文：1：引言双足是一种模仿人类动作的机械装置，具有各种应用潜力，如工业生产、军事任务和医疗护理等。

本文档旨在详细介绍双足技术设计的相关内容。

2：背景双足技术设计是一门复杂的学科，涉及机械工程、控制系统和人机交互等多个领域。

本章节将讨论双足的应用领域和市场需求，以及设计过程中需要考虑的关键问题。

3：需求分析在设计双足之前，需对其功能和性能进行详细分析。

本章节将讨论需要考虑的各种需求，包括的步态控制、稳定性、负载能力等。

4：机械设计机械设计是双足设计中的重要环节。

本章节将讨论机械设计的各个方面，包括的身体结构、关节设计、材料选择等。

5：传感器与感知传感器和感知技术对双足的运动和环境感知至关重要。

本章节将讨论双足所需的传感器类型和配置，以及感知算法的开发。

6：控制系统控制系统是双足的大脑，负责实现步态控制和姿态稳定等功能。

本章节将讨论控制系统的架构设计、控制算法和硬件实现。

7：人机交互人机交互是双足与人类用户进行有效沟通和协作的关键。

本章节将讨论人机交互界面的设计和实现，以确保与用户之间的良好交互体验。

8：系统集成与测试系统集成和测试是确保双足功能正常运行的关键步骤。

本章节将讨论系统集成和测试的方法和流程，以及如何验证的性能和功能。

9：安全与风险评估双足在使用过程中可能面临各种安全和风险问题。

本章节将讨论如何进行安全评估和风险分析，并提出相应的安全措施和风险管理策略。

附件：本文档涉及的附件包括但不限于机械设计图纸、控制系统算法代码和测试报告等。

法律名词及注释：1：知识产权：指由人的智慧创造的商品、服务或者技术所享有的权利，包括专利权、商标权、著作权等。

2：合规性：指符合法律、法规和政策等规定的要求，包括安全合规性、环境合规性等。

3：责任限制：指在合同或法律框架下对一方在特定条件下的责任进行限制的条款或规定。

小型双足步行机器人的结构及其控制电路设计两足步行是步行方式中自动化程度最高、最为复杂的动态系统。

两足步行系统具有非常丰富的动力学特性，对步行的环境要求很低，既能在平地上行走，也能在非结构性的复杂地面上行走，对环境有很好的适应性。

与其它足式机器人相比，双足机器人具有支撑面积小，支撑面的形状随时间变化较大，质心的相对位置高的特点。

是其中最复杂，控制难度最大的动态系统。

但由于双足机器人比其它足式机器人具有更高的灵活性，因此具有自身独特的优势，更适合在人类的生活或工作环境中与人类协同工作，而不需要专门为其对这些环境进行大规模改造。

例如代替危险作业环境中(如核电站内)的工作人员，在不平整地面上搬运货物等等。

此外将来社会环境的变化使得双足机器人在护理老人、康复医学以及一般家务处理等方面也有很大的潜力。

双足步行机器人自由度的确定两足步行机器人的机构是所有部件的载体，也是设计两足步行机器人最基本的和首要的工作[1]。

它必须能够实现机器人的前后左右以及爬斜坡和上楼梯等的基本功能，因此自由度的配置必须合理:首先分析一下步行机器人的运动过程(前向)和行走步骤:重心右移(先右腿支撑)、左腿抬起、左腿放下、重心移到双腿中间、重心左移、右腿抬起、右腿放下、重心移到双腿间，共分8个阶段。

从机器人步行过程可以看出:机器人向前迈步时，髓关节与踝关节必须各自配置有一个俯仰自由度以配合实现支撑腿和上躯体的移动;要实现重心转移，髋关节和踝关节的偏转自由度是必不可少的;机器人要达到目标位置，有时必须进行转弯，所以需要有髋关节上的转体自由度。

另外膝关节处配置一个俯仰自由度能够调整摆动腿的着地高度，使上下台阶成为可能，还能实现不同的步态。

这样最终决定髋关节配置3个自由度，包括转体(roll)、俯仰(pitch)和偏转(yaw)自由度，膝关节配置一个俯仰自由度，踝关节配置有俯仰和偏转两个自由度。

这样，每条腿配置6个自由度，两条腿共12个自由度。

• 206•双足仿人机器人可以适应多种地形，能够跨越障碍，模仿人类进行工作。

双足循迹机器人是双足仿人机器人的一种，它可以根据给定路线进行定向移动，在现实生活中有着极大的价值。

本文通过对双足循迹机器人机械结构和控制系统的设计，设计出一款可以按路径自行移动的双足循迹机器人。

本机器人以舵机控制板和拓展Arduino 板为控制核心，采用灰度传感器采集路径信息，当灰度传感器将信息传至Arduino 板，由Arduino 板调用动作组，舵机控制板控制各个舵机转动，完成运动动作。

本双足循迹机器人能自主沿给定路线运动，且机器人结构简单，控制方便，可用于竞赛或相关教学工作中。

随着科技的发展，机器人技术水平日益提升。

纵览仿人机器人发展史，从传统的轮式机器人到现阶段的双足机器人，仿人机器人的研究越来越深入。

在现实生活中，双足机器人可以替代人类进行危险环境作业，或者代替人类进行时间长、强度大、无聊单一的工作。

双足精度双轴数字舵机。

这种舵机采用插拔式连接，可以杜绝脱焊的情况发生。

该舵机可以实现180°转动，线性度好，控制精准，并且具有精度高，稳定性好、速度快、虚位小、扭力大等优点。

舵机与舵机之间采用舵机支架和舵盘进行连接。

1.3 腿部结构双足循迹机器人腿部结构是机器人最重要的部分，它决定了机器人整体结构与行走过程的稳定。

为此，我们采取了如图2所示的常用腿部结构。

在本结构中，每条腿上都包含3一种简易双足循迹机器人设计北京信息科技大学 吴 波 李继旺 刘皓洋 张 超图1 机器人整体设计结构循迹机器人，是双足机器人大类中的一种功能型机器人。

双足循迹机器人可根据给定路线进行定向移动。

图1为本文所述机器人的整体设计结构图。

根据整体设计思路，团队从机械机构与控制系统方面进行设计，开发出一种可以实现沿给定路线移动的双足循迹机器人。

本机器人融合了机器人技术与传感器技术，有着较大的应用意义。

1 机械结构设计双足循迹机器人的行走过程与人的行走过程相似，需要完成与人相近的行走动作，故双足循迹机器人腿部与手部结构需实现弯曲与伸直的动作。