【摘 要】
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弹吉他机器人属于娱乐机器人的一种,它具有人类的外部特征,可以用吉他弹奏简单的音符、完成慢速行走、弯腰行礼、点头、摆手打招呼等功能,还可实现无线遥控,按照人的意愿来完成以
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弹吉他机器人属于娱乐机器人的一种,它具有人类的外部特征,可以用吉他弹奏简单的音符、完成慢速行走、弯腰行礼、点头、摆手打招呼等功能,还可实现无线遥控,按照人的意愿来完成以上动作,给人们带来无限的乐趣。
本文在搭建弹吉他机器人系统的基础上,主要对弹吉他机器人的行走方式进行了研究。在机器人的众多行走方式中,我们选择了两轮式和双足式作为该机器人的行走方案分别进行了探究。
在搭建机器人系统时,机械部分建立了以蜗轮蜗杆、同步带和齿轮传动为动力传递的活动关节,并根据所需的驱动力矩大小确定了不同型号的电机为动力源。电控部分以意法半导体的STM32F103ZET6为核心的红牛开发板为主控制板,对传感器信号进行实时采集,发出控制信号;该系统搭载了MTi航姿测量系统、光电编码器和光电对射传感器等感知模块,并安装了无线传输控制模块;通讯方式采用了SPI总线和RS232总线,直流电机主要由基于16位DSP的BDMC系列伺服驱动器实现驱动。软件部分主要进行了STM32F103的诸多设备如GPIO、UASRT、按键中断、定时器中断、SPI及RS232总线驱动,以及机器人控制算法程序等。
在行走方式研究中,两轮式移动方式作为该机器人行走的备选方案,采用拉格朗日方法对其进行了动力学建模,并在ADAMS中建立虚拟样机和控制量设置,为控制算法的联合仿真提供了基础。双足步行方式为机器人的首要方案,首先设计了适用于此种研究的机器人物理样机,同时也在ADAMS中设计了虚拟样机,并按人类行走的步态数据进行行走控制设置,实现了该虚拟样机的行走运动仿真。在此基础上应用拉格朗日方法建立了步行机器人的动力学模型,并与运动仿真结果进行了对比,对比结果表明动力学建模与实际人类行走时的动力学情况基本吻合,为后续机器人行走的深入研究提供了参考。
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