步行机器人程序
人形机器人行走算法
人形机器人行走算法
人形机器人的行走算法通常涉及以下几个方面:
1. 平衡控制:人形机器人在行走时需要保持平衡,以避免摔倒或摇晃。
这通常涉及到对机器人的姿态、重心位置、关节角度等信息进行实时监测和调整。
2. 步态规划:在行走过程中,机器人需要知道如何迈出每一步。
这涉及到对机器人腿部运动轨迹的规划,以确保每一步都能有效地使机器人向前移动而不会摔倒。
3. 运动控制:机器人需要知道如何控制其关节运动以实现所需的步态。
这通常涉及到对机器人硬件平台的了解,以及对运动控制算法的精确实现。
4. 感知与反馈:为了确保机器人的行走稳定性,需要对其周围环境进行感知,并实时反馈行走过程中的信息。
例如,通过传感器检测机器人是否倾斜或失去平衡,并根据这些信息调整步态或姿态。
具体的算法实现会因不同的机器人平台和设计需求而有所不同。
一些常见的算法包括基于零力矩点的平衡控制、基于逆向运动学的步态规划、基于PD
控制的运动控制等。
这些算法通常需要在实时操作系统中实现,以保证机器人的实时性能和稳定性。
双足步行机器人的步态规划
运动学和动, 学 特征。对于动态步行而言 , 丁 曾经有过 l2、 8 、 4、、
9 l 5个 自 由度 的经 典机 械 结 构 E 考 虑 到 项 目 的 具体 运 动 、2 l 行 为 要 求 : 地 行 走 、 坡 步 行 . 下 台阶 等 等 动 作 . 平 斜 上 选用 腿 部
维普资讯
双足步行机器人的步态规划
张 伟 杜 继 宏
( 清华 大学 自动化 系, 京 10 8 ) 北 00 4
E mal z a g e 9 @mal i g u .d .n — i:h n w i 9 i t n要 研 究 了双 足 步 行 机 器人 的基 本 步 态的 建 立过 程 .进 行 了参数 化 北理 .提 出 了一 种 简 单 可 行 的 步 态 规 划 方
器 , 参 考 开 关 和 眼制 开 关 。 出为 到 伺 服放 大 器 的数 字 信 号 . 零 输 用 来 控制 关 节 的角 度 值 。
2 双 足 步 行 机 器 人 的 本 体 结 构
3 数学模 型 的建 立
坐 标 系 系 统 的 建 立 采 用 标 准 D nv e ai t和 H r n r 准 at b g eo 则 用 齐 移 变 换矩 阵来 描 述 参 照 前 一 连杆 的 坐标 系统 来 建立 采 (
下 一 个连 杆 的 坐标 系 统 :
lo0 s e0 s i . . sOic %oO1 c l—n c i n. cs. ns  ̄
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lO。 -eo l:  ̄。 clt _ n s oia o i n sn si TT
p o o e , i h e e ae B sc rp s d wh c g n r t s a i Ga s f h l g e r b t s n i o t e e g d o o u i g t s e ih e p o e s a d a a ti s h g i p ca z d r c s n p r merz t e at e
四足行走机构说明书
四足行走机构说明书Revised on November 25, 2020机械创新设计课程设计2014-2015第 2 学期姓名:何燕飞、郑义、陈斌、周鹏、陈海云班级:机越一班指导教师:李军方轶琉成绩:日期:2015 年 6 月 4 日仿生四足行走机器人行走机构的研究摘要马相对于其它四足哺乳动物来说,躯体较大,四肢骨骼坚实有力,其运行步态稳健轻快,能在地面、坡地和凸凹不平的地表上自由灵活的快速行走,且可远距离行走。
因此,本课题研究了马在平地的步态运动方式,根据马步态设计的仿马四足行走机构为解决:在凹凸不平的路况上抢险救灾物资和装备的运输问题上将产生深远的影响。
本课题以马为研究对象,对其有障碍路况行走步态方式进行了研究。
马型四足行走机器人的运动学方程是一组非线性方程,没有通用的解法,通常很难求得运动学方程解的解析表达式。
采用几何解法,把空间几何问题分解成若干个平面几何问题,这样,不用建立运动学方程,而直接应用平面几何的方法进行运动轨迹规划,给出各个关节角给定量的计算方法。
本课题在分析总结了马的生理特性、运动步法和步态特点的基础上,从结构仿生角度出发,研究了行走机构的设计方案、运动原理、运动特点,确定了仿马四足行走机构,并应用 CATIA 软件建立了单腿和整机的三维模型。
关键词:马型四足行走机构、腿部结构、运动轨迹规划、三维建模The bionic quadruped walking robot mechanism researchABSTRACTComparing with other four feet mammals, Horses have many advantages including the bigger body, the stronger and the vibranter limb bones, long distance walking, so the horses can walk flexibly on the bumpy ground, the sloping fields, the mountains and the steep cliffs. Therefore, the motion pattern of goats gait on the upslope and downslope were researched. According to the horse gait, the bionic horse sloping walking mechanism was designed in order to solve the sloping walking problems of the agricultural machinery, which will have far-reaching effects on the design of the bionic mechanism.Horses were used as research object in the topic, and the sloping walking gait style was kinematics equations with nonlinear characteristic of horse type four legs walking robot have not been universal solutions. It is difficult to resolving express of robot kinematics geometrical method which space geometry problem is turned to some plane geometry problem is trajectory plan of motion can be made directly by plane geometrical method and kinematics equations need not set more method of calculation For Each Join Tangle Is simulation is researched for robot kinematics solutions and inverse of the design method is verified by virtue of experiment.KEY WORDS:Horse quadruped walking mechanism, the structure of the legs, trajectory planning, three-dimensional modeling目录第1章设计的目的随着科学技术的发展,仿生学与其他学科相互渗入,科学家对各类生物体的研究也越来越重视。
机器人行走运动软件设计
Ab t a t I he r b e vc y t m e e o s r c : n t o ots r ies s e d v l pme s d o he r qu r me t n t a l m u e e a k, ntba e n t e ie n s i hee ry a s m ntp r
・4 ・ 6
( 3 8 总 7)
机 器 人行 走 运 动 软 件设 计
2 1 焦 02
文 章 编 号 : 0 35 5 ( 50 4 — 2
机 器人 行 走运 动 软 件设计
刘雁 呜b , 曾 华 , 大权 。 杜
( . 汉 工程 大学 理 学 院 , 汉 1武 武 4 07 ,.智 能 机 器 人 湖 北 省 重 点 实 验 室 , 汉 30 32 武 4 0 7 ,.武汉 市洪 山高 中 , 3033 武汉 40 7 ) 3 0 3
( . c o l f ce c , h n I si t f c n lg Wu a 3 0 3, h n 2 Hu e o ica y La o aoy o 1 S h o S in e Wu a n t ueo Te h oo y, h n 4 0 7 C ia, . biPr vn ilKe b r tr f o t
I t l g n b t W u a 3 0 3 Ch n 3 W u a o gs a i h S h o , u a 3 0 3 Ch n n el e tRo a , h n 4 0 7 , i a, . i h n H n h n H g c o l W h n 4 0 7 , i a)
关 键 词 : 器人 , 走运 动 , 件设 计 。 机 行 软 中 图分 类 号 : P 1. T 311 文献 标 识 码 : A
双足机器人步行原理
双足机器人步行原理双足机器人作为一种具有高度仿生性的机器人,其步行原理是其设计和运动的核心。
双足机器人的步行原理主要包括步态规划、动力学控制和传感器反馈三个方面。
下面将对这三个方面逐一进行介绍。
首先,步态规划是双足机器人步行的基础。
在步态规划中,需要确定双足机器人的步行轨迹、步频和步幅。
通过对双足机器人的步行轨迹进行规划,可以确保机器人在行走过程中保持平衡,避免摔倒和碰撞。
而步频和步幅的规划则可以使机器人在行走过程中保持稳定的速度和节奏。
通过合理的步态规划,双足机器人可以实现稳定、高效的步行运动。
其次,动力学控制是双足机器人步行的关键。
在动力学控制中,需要考虑双足机器人的力学特性和运动学特性,以实现对机器人步行过程中的力和力矩的精确控制。
动力学控制可以通过对双足机器人的关节和驱动器进行精确的控制,使机器人在行走过程中保持平衡和稳定。
同时,动力学控制还可以实现双足机器人在不同地形和环境中的适应性,使其能够应对各种复杂的行走场景。
最后,传感器反馈是双足机器人步行的重要保障。
通过搭载各种传感器,如惯性传感器、视觉传感器、力觉传感器等,可以实时获取双足机器人的姿态、速度、力和力矩等信息,从而为动力学控制提供准确的反馈。
传感器反馈可以使双足机器人实现实时的自适应控制,及时调整步行姿态和步行速度,保证机器人在行走过程中保持稳定和安全。
综上所述,双足机器人的步行原理涉及步态规划、动力学控制和传感器反馈三个方面,通过这三个方面的协同作用,可以实现双足机器人稳定、高效的步行运动。
未来,随着步行机器人技术的不断发展和完善,相信双足机器人将在更广泛的领域发挥重要作用,为人类生活和工作带来更多的便利和可能。
双足机器人步行原理
双足机器人步行原理
双足机器人步行原理基于仿生学和机器人控制理论,旨在模拟人类的步行运动。
它主要基于以下原理和控制策略:
1. 动态平衡控制:双足机器人在行走过程中需要保持动态平衡,这意味着机器人需要时刻根据自身的姿态、行走速度和地面情况来调整步态和控制力矩,以保持机体的稳定。
2. 步态规划:双足机器人的步态规划决定了每一步腿的运动轨迹和步频。
一般来说,机器人上半身的重心会向前倾斜,然后交替迈步。
步态规划需要考虑腿部的受力、身体姿态、地面摩擦力等多个因素。
3. 步态控制:基于步态规划,机器人需要实现对每一步的力矩控制和低级关节控制。
这意味着机器人需要根据颈部、腰部、髋部、膝关节和脚踝关节的传感器反馈信息来调整关节的输出力和控制策略。
4. 感知与反馈:双足机器人需要运用各种传感器来感知自身的状态和周围环境,例如倾斜传感器、压力传感器、陀螺仪等。
这些传感器的数据能够提供给控制系统供其根据需要调整步行姿势和控制力矩。
5. 动力学控制:双足机器人需要考虑自身的动力学特性,以及地面反作用力的影响。
动力学控制通过综合各种传感器信息和动力学模型来计算机器人每一步所需的力矩,以提供足够的力量来维持步行。
综上所述,双足机器人步行的原理涉及动态平衡控制、步态规划、步态控制、感知与反馈以及动力学控制等多个方面。
通过精确的控制策略和高度集成的感知系统,机器人能够模拟人类的步行运动,并具备稳定的步行能力。
四足步行机器人
2步态分析
在行走时,4条腿轮流抬跨,不断改变足落地 位置,构成新的稳定三角形来保证稳定,此种 运动是占空比 的行走步态,能使机器人在 行走时维持比较好的稳定性。四足步行机器人 主体框架结构为长方形的结构,分为左前腿、 右前腿、左后腿和右后腿。
2步态分析
图1中X 为其前进方向上足1 和足2 之间的距离, 且X ≤L/ 2 。L 为前后腿之间的距离。4 条腿 依次序各迈1 次,根据排列组合共有24 种可能 的步态。
2步态分析
如图所示,以步态1-23-4为例,计算整个周 期所需重心最小调整量 的总和以及重心的最小 移动量总和,其中稳定 裕度为S1。
2步态分析
图2 为迈1 腿的过程,为了重心调整最少,在这个过程中, 重心不变。 图3 为该步态能达到最小稳定裕度为S1 时的最佳初始 位置。图4 为迈2 腿的过程,在这个过程中, 为了下次重 心调整量最少, 这次重心最少随动为L/ 2 。 图5 为调整过程,为了满足稳定裕度为S 1 ,重心最少调 整量为2S1 。图6 为迈3 腿的过程,在这个过程中, 为了 下次重心调整量最少, 这次重心最少随动量为L/ 2 。 图7 为迈4 腿的过程, 为了重心调整最少, 在这个过程中, 重心不变. 图8 为恢复到初始位置的过程,其重心的最小 调整量为2S1 .
智能机器人概论
四足步行机器人
1 步态规划
步态是行走系统的迈步方式,即行走系统抬腿 和放腿的顺序。机器人的步态从一定程度上决 定着机器人的运动速度、运动方向、安全可靠 性及机动性。在选择或制定步态时应综合考虑 机器人的稳定性要求、机体运动的连续性、行 走壁面情况、速度要求和能量消耗及控制的难 易性等。
2步态分析
乐高机器人直线行走
乐高直线行走正文:一、引言乐高是由丹麦玩具公司乐高推出的一款教育性科技产品,它可以通过编程控制实现各种动作和功能。
其中之一就是直线行走。
二、准备工作在开始编写程序前,需要进行以下准备工作:1. 确保你已经组装好了乐高,并连接到电脑上。
2. 并安装EV3软件(适用于Windows或Mac操作系统)。
3. 打开EV3软件,在“文件”菜单中选择“新建项目”。
三、设置运动模块为了使乐高能够直线行走,我们首先要设置其运动模块。
按照以下步骤进行操作:1. 在左侧面板中找到“移动”类别,并将一个Move Tank积木拖放至主编辑区域。
2. 将两个马达积木分别连接到Move Tank积木的A端口和D端口上。
四、设定速度与时间参数接下来, 我们需要设定速度与时间参数以确保能够正确地执行指令:1.从"显示"类别拖入一个Display Text 积木置于 MoveTank 代码方档顶部.2. DisplayText 积木右边小箭头展示更多选项.4.添加Speed: 50cm/s 和 Time:2s 的参数到 DisplayText 积木中.五、编写程序现在我们可以开始编写直线行走的程序了。
按照以下步骤进行操作:1. 在主编辑区域拖放一个Move Tank积木,并将其连接至Display Text积木下方。
2. 将速度和时间参数分别设置为50 cm/s和2秒。
六、测试与调试完成上述步骤后,“”按钮将程序到乐高中。
然后观察是否能够顺利地直线行走。
如果有任何问题或错误,请检查电池电量以及马达连接等因素,并重新进行调试。
七、附件本文档涉及的附件包括:无八、法律名词及注释1.EV3软件 - EV3是指Mindstorms Education EV3软件套装,用于控制乐高。
2.Move Tank - MoveTank 是一种运动模块,在EV3软件中可通过该模块来实现各类移动功能。
双足机器人步行原理
双足机器人步行原理
双足机器人是一种模仿人类步行方式的机器人,它可以像人类一样在不平坦的
地面上行走。
双足机器人的步行原理是基于人类步行的生物力学原理和动力学原理,通过对人类步行过程的模拟和分析,实现机器人的稳定步行。
首先,双足机器人步行的基本原理是通过双足之间的协调运动来保持平衡。
人
类步行时,两只脚交替着地,一只脚支撑身体重量,另一只脚向前迈出。
机器人也是通过类似的方式来实现步行,它需要不断地调整双足之间的配合,以保持稳定的步行姿势。
其次,双足机器人步行的原理还涉及到动力学控制。
在机器人步行过程中,需
要对每一步的力量和速度进行精确控制,以保持平衡和稳定性。
这就需要机器人具备高精度的传感器和智能控制系统,能够实时监测和调整步行过程中的各项参数。
另外,双足机器人步行的原理还包括了对地面情况的感知和适应能力。
不同的
地面情况会对机器人的步行造成影响,比如不平坦的地面、坡道、台阶等。
机器人需要能够通过传感器感知地面情况,并做出相应的调整,以适应不同的环境。
总的来说,双足机器人步行的原理是基于对人类步行过程的模拟和分析,通过
动力学控制、协调运动和地面感知能力,实现机器人的稳定步行。
这需要机器人具备高精度的传感器、智能的控制系统和灵活的运动机构,才能够在各种复杂的环境中实现稳定的步行。
随着科技的不断发展,双足机器人步行原理将会得到更加深入的研究和应用,为人类带来更多的便利和可能性。
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1. 引言双足仿生机器人是一种模仿人类步行方式的机器人,其行走机构的设计是实现机器人自主行走的关键。
本文将介绍双足仿生机器人行走机构的设计原理、结构与控制方法。
2. 设计原理双足仿生机器人的行走机构设计基于人类步行的原理。
人类步行是一种交替进行的两足动作,每步分为摆动相和支撑相。
在摆动相中,一只脚离地,并向前摆动;在支撑相中,另一只脚着地支撑身体。
机器人的行走机构需要模拟这一过程,通过控制各关节的运动实现机器人的步行。
3. 结构设计双足仿生机器人的行走机构包括传感模块、控制模块和执行模块。
传感模块用于感知机器人身体姿态和环境信息,如倾斜角、步长和地面状态等。
控制模块根据传感器信号和预设的步态参数计算关节的运动轨迹和力矩控制信号。
执行模块根据控制模块的指令,控制各关节运动,实现机器人的步行。
具体的结构设计包括:3.1 关节设计双足仿生机器人的关节设计需要考虑力矩传输、运动范围和结构强度等因素。
一般采用电机驱动的关节设计,通过控制电机的转动角度和力矩,实现机器人的步行动作。
3.2 脚底设计机器人的脚底设计需要考虑地面的摩擦力、稳定性和抗震性等因素。
一般采用具有摩擦力的材料作为脚底,例如橡胶或塑料材料。
同时,在脚底设计中还可以添加传感器,用于感知地面的状态和表面特征。
3.3 稳定性设计双足仿生机器人的稳定性设计是保证机器人能够在不倒地的情况下行走。
稳定性设计包括重心的控制、姿态的调节和动态平衡控制等。
通过控制机器人的关节运动和重心转移,使机器人能够保持平衡并行走。
4. 控制方法双足仿生机器人的行走机构控制方法包括开环控制和闭环控制两种。
4.1 开环控制开环控制是指根据预设的步态参数,通过控制各关节的运动轨迹和力矩,实现机器人的步行。
开环控制简单但稳定性较差,容易受到外界干扰影响。
4.2 闭环控制闭环控制是根据传感器信号和控制模块的反馈信息,实时调整关节的运动轨迹和力矩,以实现更加稳定的步行。
沿轨迹行走的机器人课件
军事领域中的应用场景与优势
要点一
总结词
要点二
详细描述
耐用、保密、高效
沿轨迹行走的机器人可以执行军事基地内的物资运输、武 器装备的维护保养等任务,提高军事行动的效率和机密性 。
其他领域中的应用场景与优势
总结词
创新、节能、安全
详细描述
沿轨迹行走的机器人还可以应用于交通、能 源、环保等其他领域,如地铁巡检机器人、 电力巡检机器人和环保监测机器人等,提高
基于其他技术的实现方法
总结词
通过其他技术,如模糊控制、神经网络等,实现对机器人轨迹的控制和调整,实现机器人沿轨迹行走 。
详细描述
基于其他技术的实现方法包括模糊控制、神经网络等,这些技术能够实现对机器人轨迹的控制和调整 ,适应不同的任务和环境,从而实现机器人沿轨迹行走。
04
沿轨迹行走机器人的应用场景 与优势
研究现状
目前,关于机器人行走轨迹的研究主要集中在轨迹规划、轨迹跟踪控制、动力 学建模与仿真等方面。
发展趋势
随着人工智能、物联网、5G等技术的发展,未来机器人行走轨迹的研究将更加 智能化、自主化、协同化。同时,随着应用场景的不断扩展,机器人的行走轨 迹也将更加复杂化和多样化。
02
沿轨迹行走机器人的基本原理
行走轨迹的生成原理
轨迹生成方法
为了使机器人按照预定的轨迹行走,需要将预定的轨迹离散化成一 系列的点,然后通过插值方法计算出每个点对应的机器人姿态。
常见的轨迹生成方法
常见的轨迹生成方法包括直线插补和圆弧插补。
行走轨迹的优化
为了提高机器人的行走效率,需要对行走轨迹进行优化,例如采用最 优路径规划方法。
分类
根据不同的应用场景和功能,机 器人可以分为工业机器人、服务 机器人、特种机器人等。
苏科版六年级信息技术04《机器人行走》教案
苏科版六年级信息技术04《机器人行走》教案一. 教材分析本课的主题是《机器人行走》,通过本节课的学习,让学生了解和掌握机器人的基本行走原理和编程方法。
教材以苏科版六年级信息技术课程为例,通过实例引导学生理解和应用机器人行走的相关知识。
二. 学情分析学生在学习本节课之前,已经掌握了基本的计算机操作和编程知识,具备一定的逻辑思维能力。
但对于机器人行走的原理和实际操作可能较为陌生,因此,在教学过程中需要注重理论与实践相结合,让学生在动手实践中掌握知识。
三. 教学目标1.让学生了解机器人行走的原理和基本编程方法。
2.培养学生动手实践能力和团队协作精神。
3.激发学生对信息技术和机器人技术的兴趣,培养创新意识。
四. 教学重难点1.机器人行走原理的理解和应用。
2.编程方法的掌握和运用。
五. 教学方法1.实例教学法:通过具体的实例,让学生了解和掌握机器人行走的原理和编程方法。
2.任务驱动法:设置相关的任务,引导学生动手实践,培养团队协作精神。
3.讨论法:分组讨论,让学生在交流中相互学习,共同提高。
六. 教学准备1.准备机器人行走的相关实例和教学素材。
2.准备计算机和机器人设备,确保设备正常运行。
3.提前为学生分组,每组配备一台计算机和一台机器人。
七. 教学过程1.导入(5分钟)利用多媒体展示机器人行走的图片和视频,引导学生关注机器人行走的话题,激发学生的学习兴趣。
2.呈现(10分钟)呈现机器人行走的实例,让学生观察和分析机器人行走的原理。
引导学生思考:机器人是如何实现行走的?需要哪些部件和程序支持?3.操练(15分钟)让学生分组进行机器人行走的编程实践。
教师巡回指导,解答学生遇到的问题。
在此过程中,培养学生动手实践能力和团队协作精神。
4.巩固(10分钟)针对学生在实践过程中遇到的问题,进行讲解和总结。
引导学生归纳机器人行走的原理和编程方法。
5.拓展(10分钟)引导学生思考:机器人行走的应用场景有哪些?如何设计和实现更复杂的机器人行走程序?鼓励学生发挥创新意识,提出新的想法和方案。
陈正敏步行机器人-实验报告
机电综合实验步行机器人机械与运载工程学院机自1103班实验者:陈正敏学号:20110401310二零一四年12月16日一、认识龙人步行者尽管它看起来很简单,但确实这种使用两个伺服电机实现两足移动的步行机器人比两轮机器人复杂的得多。
它通过机械机构和C 语言指令控制来实现行走。
实际上,步行机器人可使用许多传感器作为反馈元件,其中包括能检测到一定距离内是否有物体的红外线发射器及红外线检测器,缓冲传感器(闪光脚趾)和用以测量倾斜参数的加速度计。
(注意,闪光脚趾和加速度计不是步行机器人的标准配件,用户需另外采购。
)如果你耐心调节步行机器人的硬件和软件,步行机器人可以完成轮式机器人所能完成的所有动作。
步行机器人不仅比轮式机器人有趣很多,而且通过学习步行机器人行走控制,也能更加熟练的掌握控制程序的编写。
步行机器人的编程将会引导你学会如何设计C语言程序,包括如何使用常量和变量、数组、程序的指针,函数以及存储数据的EEPROM(电可擦除只读存储器)。
程序设计是否良好的其中一个标准是,在对一些机械装置调整后,不需重新编写整个程序,只需对程序作简单修改就能实现所要求的功能,即我们通常所说的可维护性。
步行机器人的运动由两个伺服电机控制(这有点类似于操纵飞机的螺旋桨)。
两个伺服电机有各自的作用,顶部的伺服电机控制机器人的重心位置在1.5CM的范围内摆动,而底部的伺服电机控制机器人的前后行走。
步行机器人的腿和脚踝之间采用了一个简单的平行连接件,确保双脚能够平行的站在地面上。
两条腿都连接在同一个电机上,所以一只脚向前移动时,另一只脚就会向后移动。
单独控制一个电动机,步行机器人能够完成前进、后退、左转、右转等动作。
综合控制步行机器人两个伺服电机的运动,能实现更加协调、更加平稳的行走。
步行机器人的伺服电机和传感器由一个A VR 单片机来控制。
A VR 单片机是工程中运用很广泛的一种芯片,它提供了较大的程序空间、存储空间供机器人使用,并且处理速度快比51 单片机快1 倍以上。
四足_八足步行仿生机器人基本步态及时序研究_宋秀敏
EquipmentManufactringTechnologyNO.8,2007收稿日期:2007-06-03作者简介:宋秀敏(1982—),女,辽宁人,华东理工大学机械与动力工程学院在读研究生,研究方向:八足仿生机器人运动及仿真。
四足、八足步行仿生机器人基本步态及时序研究宋秀敏,刘小成(华东理工大学机械与动力工程学院,上海200237)摘要:从步态和步态时序两方面对四足和八足仿生机器人能够采用的基本步态进行了研究,根据步行足的有荷系数分别对四足和八足步态进行了分类,并比较不同步态下的速度及稳定性,为步行机器人的合理驱动和控制提供了理论依据。
关键词:步态;时序;有荷系数中图分类号:TP242文献标识码:A文章编号:1672-545X(2007)08-0006-03近年来,为实现生产过程自动化,已有不少操作机器人广泛应用于工厂的各个生产过程,尤其是那些人力所限和人所不及的外部环境或危险场所,将是机器人进一步发展的应用领域。
移动机器人中轮式或履带式移动方式已获得广泛的应用,但是足式移动方式具有轮式和履带式移动方式所没有的优点,足式移动方式的机器人可以相对较易地跨过比较大的障碍(如沟、坎等),并且机器人的足所具有的大量的自由度可以使机器人的运动更加灵活,对凹凸不平的地形的适应能力更强。
足式移动机器人的立足点是离散的,跟地面的接触面积较小,可以在可达到的地面上选择最优支撑点,即使在表面极度不规则的情况下,通过严格选择足的支撑点,也能够行走自如,因此,足式步行机器人的研究已成为机器人学中一个引人注目的研究领域。
步态是步行机器人的一种迈步方式,是步行机器人各腿之间协调运行的规律,即各条腿的抬腿和放腿的顺序,它是研究步行机构的一个很重要的参数,是确保步行机构稳定运行的非常重要的因素。
1关于步态的参数描述通俗的说,步态是行走系统抬腿和放腿的顺序。
步行机器人的腿可以看作两状态器件。
腿的悬空相(Transferphase)指腿抬离地面的阶段。
描述机器人自动运行程序流程
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实现机器人走动的python代码
实现机器人走动的python代码机器人是现代科技的重要成果,它们可以执行重复性的任务,从而帮助人们提高生产效率和改善生活质量。
而要实现机器人的走动,编写Python代码是一个不错的选择。
首先,你需要了解机器人的基本结构和行走原理,以便更好地编写代码。
机器人通常由机身、电机、轮子等部分组成,其行走原理基于电机驱动轮子的运动。
接下来,你需要使用Python的turtle模块来模拟机器人的运动。
使用turtle模块可以让你轻松地在屏幕上绘制图形,从而模拟机器人的行走轨迹。
下面是一个简单的Python代码示例,实现机器人的走动:```pythonimport turtle# 设置画布大小turtle.setup(800, 600)# 设置机器人的起始位置turtle.penup()turtle.goto(0, 0)turtle.pendown()# 定义机器人的行走函数def robot_walk():turtle.forward(50)turtle.right(90)turtle.forward(50)turtle.left(90)# 控制机器人行走for i in range(4):robot_walk()# 结束程序turtle.done()```在这段代码中,我们首先使用turtle.setup()函数设置画布大小为800x600,然后使用turtle.penup()和turtle.goto()函数将机器人移动到起始位置。
接下来,我们定义了一个名为robot_walk()的函数,它定义了机器人如何行走。
在这个函数中,我们使用turtle.forward()和turtle.right()等函数来控制机器人的行动,让它向前移动50个像素,然后向右转90度,再向前移动50个像素,最后向左转90度。
最后,在主程序中,我们使用for循环控制机器人行走4次,每次调用robot_walk()函数。
最后,使用turtle.done()函数结束程序。
步行机器人教案
第一章装配步行机器人需要的工具搭建步行机器人需要以下工具:小尖嘴钳(包含在零配件中)小号螺丝刀(包含在零配件中)中号十字螺丝刀(包含在零配件中)步骤1:安装顶部的“倾斜”伺服电机图1-1 安装倾斜伺服电机需要以下配件:4颗M3x8盘头螺钉4颗普通M3 螺母一个步行机器人的支架一个步行机器人的伺服电机用螺丝刀取出电机连接部件和电机输出轴之间的螺钉,将电机连接部件从电机输出轴上取下来。
保存好螺钉及电机连接件,以备后面使用。
如图1-1所示,正确安装步行机器人的伺服电机。
用4个M3x8盘头螺钉和4个普通M3螺母将其固定。
最简单的方法是用一只手扶螺母另一只手拧螺丝刀。
步骤2:安装底部的“跨步”伺服电机图1-2 安装跨步伺服电机需要以下配件:4颗M3x8盘头螺钉4颗普通M3螺母1颗步行机器人的伺服电机用螺丝刀取出电机连接部件和电机输出轴之间的螺钉,将电机连接部件从电机输出轴上取下来。
保存好螺钉及电机连接件,以备后面使用。
如图1-2所示,正确安装步行机器人的底部伺服电机。
用4个M3x8盘头螺钉和4个普通M3螺母将其固定。
步骤3:伺服电机归中的电气调整需要以下配件:电池盒4只AA电池串口线(RS-232 DB-9 and straight-through)Keil 编译软件:伺服电机归中的调整应该在步行机器人的其它组装之前进行,这样可避免之后编写程序时出现一些问题。
切不能缺省这一步,它可使后面的调整更加容易。
将两个伺服电机的连接插头插入步行机器人电路板的P12和P13插针。
字母B对应着伺服电机的黑色导线,参考图1-3。
接下来,将4节电池装入电池盒中,并将电源的开关拨至0位。
电池盒的插头和电路板插孔相连,其中开关旁边的排针要用跳线帽来选择电机供电电源。
使用一根串口线,将步行机器人的电路板与计算机相连,ISP下载线与十针的排线座子相连。
伺服电机的线与插接到3针的排针上,顺序是:黑线对应标有B的一端。
图1-3 连线示意图机器人的电源开关有3种位置。
第12课机器人学走路课件
学习目标
1、学会使用“转向”模块编写程序,控制机器人。 2、学会使用“启动电机”“延时”“停止电机” 模块编程,控制机器人走弧线。
➢ 机器人是怎样行走的?
我们可以利用执行模块库中的“直行”“转向”“启动电机”“停止 电机”等模块编写程序,控制机器人的行走,使机器人初步学 会行走,并在方针环境中写出7、8、9等数字。 、
➢ 步骤一:启动电机
1、添加“执行器模块库”中 的“启动电机”模块,右击该 模块可以设置电机功率,使左 右功率大小不同。
➢ 步骤二:设置电机
• 在“启动电机”下方在添加一 个“延时等待”模块,右击该 模块进行时间设置,确定电机 的行走时间。
练一练
设计一个程序,控制机器人走弧线。
第三部分
PA R T. 0 3
第一部分
PA R T. 0 1
➢机器人走折线
➢ 步骤一:启动VCJ
➢ 步骤一:编写程序
1、把“执行器模块库”中的 “直行”模块拖放至流程图中 “主程序”的下方。
➢ 步骤二:编写程序
2、把转向模块拖拽至前进程 序下
我们可以通过“转向”模块实 现转向
➢ 步骤三:编写程序
2、依次设置其方向、速度和 时间,确定机器人转动的方向 与转角的大小。
➢ ” 模块拖放至“前 进”模块的下方
注意
在仿真环境中调试程序时,机器人运 行前还可以进行“初始设置”。
练一练
设计一个程序,控制机器人走折线。
第二部分
PA R T. 0 2
➢机器人走弧线
➢ 机器人左右电机的转速不同,可以实现走弧线
利用“执行模块” 的“电机模块”实 现机器人走弧线。
机器人“画”的圆的大 小主要由“启动电机” 模块中左右电机的功 率差决定,差值越小 圆越大。
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' -----[ Title ]-----------------------------------------------------------
' Toddler Program 2.4: First Steps Forward with State Transitions
' Keeps track of starting and ending states
' {$STAMP BS2}
' {$PBASIC 2.5}
' -----[ I/O Definitions ]-------------------------------------------------
TiltServo CON 13 ' Tilt servo on P12 StrideServo CON 12 ' Stride servo on P13
' -----[ Constants ]-------------------------------------------------------
MoveDelay CON 12 ' in micrcoseconds StrideStep CON 5 ' StrideServo step size TiltStep CON 5 ' TiltServo step size
RightTilt CON 620 ' Tilt limits
CenterTilt CON 750
LeftTilt CON 880
RightStride CON 650 ' Stride limits
CenterStride CON 750
LeftStride CON 850
' -----[ Variables ]-------------------------------------------------------
MoveLoop V AR Nib ' Loop for repeat movements Pulses V AR Word ' Pulse variable
CurrentTilt V AR Word
CurrentStride V AR Word
NewValue V AR Word
Dx V AR Pulses
Mx V AR Word
' -----[ EEPROM Data ]-----------------------------------------------------
' Take three full steps.
'
' The following state tables are lists of movement state numbers.
' A xx indicates the end of a list.
' These are used with the Movement routine.
TL CON 0
TC CON 1
TR CON 2
SL CON 3
SC CON 4
SR CON 5
xx CON 255
Forward DATA TR, SL, SR, SL,TL,SR,SL,SR,SC,TC,xx
WalkForward DATA TR, SL, SR,SC,TL,SR,SL,SR,SC,TC, xx
WalkBackward DA TA TR, SR, TL, SL,SC,TC, TR, SL, TL, SR ,xx
TurnLeft DATA TL, SR, TC, SL, TC,SC, TR, SL, TL, SR, TC,SC,TR,SL,TC,SR, TC,SC TL, SR, TC, SL,xx
FinishForward DATA TR, SC, TC, xx
' -----[ Main Routine ]----------------------------------------------------
'
Main_Program:
GOSUB ResetCC
FOR MoveLoop = 1 TO 3
Mx = WalkForward
GOSUB Movement
NEXT
FOR MoveLoop = 1 TO 3
Mx = TurnLeft
GOSUB Movement
NEXT
FOR MoveLoop = 1 TO 3
Mx = WalkBackward
GOSUB Movement
NEXT
Mx = FinishForward
GOSUB Movement
END
' -----[ Subroutines ]-----------------------------------------------------
' ----- Movement: Move feet using DATA table referenced by Mx -----
'
' Input: Mx = table index, table ends in xx
Movement:
READ Mx, Dx ' read next action
Mx = Mx + 1
IF Dx = xx THEN MovementDone ' skip if end of list
GOSUB DoMovement ' execute movement GOTO Movement ' loop until done
DoMovement:
BRANCH Dx,[TiltLeft,TiltCenter,TiltRight,StrideLeft,
StrideCenter,StrideRight]
' fall through if invalid
' index MovementDone:
RETURN
' ---- Movement routines can be called directly ----
TiltLeft:
NewValue = LeftTilt
GOTO MovementTilt
TiltCenter:
NewValue = CenterTilt
GOTO MovementTilt
TiltRight:
NewValue = RightTilt
MovementTilt:
FOR Pulses = CurrentTilt TO NewValue STEP TiltStep
PULSOUT TiltServo, Pulses
PULSOUT StrideServo, CurrentStride
PAUSE MoveDelay
NEXT
CurrentTilt = NewValue
RETURN
StrideLeft:
NewValue = LeftStride
GOTO MovementStride
StrideCenter:
NewValue = CenterStride
GOTO MovementStride
StrideRight:
NewValue = RightStride
MovementStride:
FOR Pulses = CurrentStride TO NewValue STEP StrideStep
PULSOUT TiltServo, CurrentTilt
PULSOUT StrideServo, Pulses
PAUSE MoveDelay
NEXT
CurrentStride = NewValue
RETURN
' ----- Move feet to initial center position -----
ResetCC:
CurrentTilt = CenterTilt
CurrentStride = CenterStride
FOR Pulses = 1 TO 100 STEP StrideStep
PULSOUT TiltServo, CenterTilt
PULSOUT StrideServo, CenterStride
PAUSE MoveDelay
NEXT
DoReturn:
RETURN
说明:该程序实现的是步行机器人跳舞(起始动作站立,然后身体右偏,左腿向前向后,身体左偏,右腿向前向后、向前走两步之后向后走两步、左转向前走再右转再左转、最后停止的操作。
)。