|
0 引言
双足机器人样机是研究双足行走的实验对象，为了研究的顺利进行，必须对机器人的自由度、驱动方式、重量、高度等进行合适的配置；这就需要自由度的分配简单合理、驱动方案可靠易用以及机械结构轻便结实。为了得到可靠高效的控制系统，首先要选择合适的主控芯片，然后针对实时控制中所需要的各种姿态信息，选择可靠性高且方便和主控芯片连接的传感器。
双足步行机器人是一个多自由度、非线性、具有复杂动力学特性的多体系统，本田公司、索尼公司以及北京理工大学等相继推出了各自研制的双足机器人样机，其中以本田公司的ASIM0制作水平最高。本文在参考国内外相关研究的基础上，从便于实现的角度出发，设计研制了样机，以TI公司的DSP TMS320F2812为核心设计了机器人驱动、控制电路，分别采用了触力传感器FSSl500NST、微机械陀螺仪ADXRSl50来检测足底接触力信息和躯干角速度，并成功实现了机器人的稳定行走。
1 机械设计
为了实现机器人前后行走、上下台阶及爬斜坡等功能，机器人每条腿至少应有三个俯仰自由度；要实现质心在左右脚之间转移的功能，每条腿至少应有一个滚转自由度。基于实现预期功能而又尽量降低成本，精简机构的原则，我们设计的双足机器人共有十个自由度，每条腿各有五个自由度，其中髋关节两个(俯仰和滚转)，膝关节一个(俯仰)，踝关节两个(俯仰和滚转)。这个十自由度的双足机器人可以实现左右方向和前后方向上的多种运动。
考虑到驱动负载以及稳定性等因素，在设计时将腿长取为28cm，其中大腿有效长度(髋部俯仰方向舵机输出轴到膝盖舵机输出轴的距离)为15cm，小腿有效长度(膝盖舵机输出轴到踝部俯仰方向舵机输出轴的距离)13cm，每个脚底板宽8cm，长12cm，材料为2mm厚的电路板，上面安装了四个触力传感器，每个角上一个，用于检测机器人行走时支撑脚和地面之间的压力；电路板上还有四个传感器的信号调理电路。大腿和小腿都由轻质铝合金板加工而成；两条腿最上面的舵机通过u型件连在一根角铝上，用螺栓螺母拧紧后，就构成了机器人的骨盆，在骨盆中央竖直方向上固定一根硬铝板条，作为机器人的脊柱；电路板和为整个系统供电的锂电池可以放在一个特制的盒子里，将盒子固连在竖直板条上，就构成了机器人的胸腹。
| 
楼主
标题置顶
标题高亮
