2050年,机器人足球队将有望战胜人类足球队。
这是机器人研究的一个历史性标志!
所以现代科技界研究机器人大体上是沿着三个方向前进:一是让机器人具有更强的智能和功能,二是让机器人更具人形,也就是更像人,三是微型化,让机器人可以做更多细致的工作。而具有人体外形并能直立行走的智能型机器人——双足步行机器人正是所述的前两个研究方向的结合,成为目前许多国家机器人研究的热点
我们的项目:步行机器人的设计
我们设计的机器人的机械结构为17个关键的自由度,每个自由度由一个舵机(位置伺服舵机)来实现,再用舵盘及铝合金架构连接起来。以LPC2132为核心控制器来协调控制各个舵机的角度和速度,完成各种动作要求,同时处理外围传感器信号,及上位机命令,是机器人更加智能化。
整个系统是以ARM7控制器为核心,通过虚拟产生PWM波控制17路舵机的角度的设定,同时负责接收上位机软件或无线发出的命令,及对命令进行解析,作出相应的动作。其调试好的动作数据保存在EEPROM里,控制器对数据进行存取(调试时)和储存(执行命令时),外部通过传感器网络实现机器人对外部的感知,如倾角传感器实时的检测机器人的姿态,提高其稳定性。机器人内部算法有ZMP稳定判据算法、步态规划算法。
机器人控制系统的设计框架。针对ARM7核心控制器、舵机接口、数据存取、通信(有线和无线)、CAN总线网络、传感器信息采集等六个关键模块的进行了详细设计;又制定了上下位机通信协议、下位机数据存取结构和协议、CAN总线的应用层协议等关键的通信协议;编写了整个控制系统程序,针对舵机控制、数据存取、CAN总线等关键的子程序进行了详细设计。
我们设计了以ARM7为核心的开放式的双足步行机器人控制系统。本设计充分利用了ARM7的优势,设计了一个开放式的机器人控制系统,丰富了机器人的功能,提高了整体性能,同时也为后续研究中机器人的扩展更新奠定了基础。