基于嵌入式的舞蹈机器人设计

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  摘 要:随着科学技术的发展,机器人技术早已经非常成熟,并且广泛地应用于人类生活的各个领域,尤其是舞蹈机器人具有人类外观特征、又兼具技术含量。本课题将设计一具有简单人体功能的、模拟舞蹈动作的类人型机器人。机器人包括底座、头部、上身、下肢、以及单片机控制板,我们通过单片机控制板分别控制手臂、头部和底盘运动的电机及传动机构等,实现电路控制和机械传动,使机器人完成各项动作。
  关键词:舞蹈机器人;单片机;电路控制
  1、引言
  机器人作为人类上个世纪最伟大的科学发明之一,在短短的几十年内发生了巨大的变化。随着机器人技术的大发展,传统的工业生产面貌发生根本性变化,而且对人类社会也产生了深远的影响。近几年,机器人的应用领域不断扩展,从工业生产线到大海的探索,乃至太空探索等领域,机器人堪称是无处不在。目前机器在人类的生活与工作中随处可见,机器人发挥着越来越重要的作用,在很多的的领域已经代替着人类的劳动,人类已经越来越依赖机器人的帮助。未来的机器人是一种能够代替人类在非结构化环境下从事危险、复杂劳动的自动化机器,是集机械学、力学、电子学、生物学、控制论、计算机、人工智能和系统工程等多学科知识于一身的高新技术综合体。各种机器人的多用化,昭示着机器人技术灿烂的明天。
  2、机器人总体设计
  随着现代科技的发展,机器人技术已广泛应用于人类社会生活的各个领域,尤其是舞蹈机器人具有人性化、造型美观、技术含量高的特点,在青少年中很受欢迎。该项目设计了一个具有简单人体功能和模拟舞蹈动作的仿人机器人,完成了简单人体舞蹈的基本动作。它可以前后移动、左右左右、左右摆动、前后摆动手臂。行为,盘旋,头部動作灵活。机器人由底座、头部、上半身、下肢和电路控制板组成,控制电机和手臂、头部、底盘等运动的传动机构等。通过电路控制和机械传动,机器人可以完成各种动作。方案如图1所示:
  3、机械设计
  机器人整体机械结构采用仿人型结构,用了17个舵机作为机器人的关节点,具有17自由度。腿是两足行走。他们可以在平坦不平的地面上、楼梯上下行走。路面平整度好,接缝好,牵引平稳。如图2。腰部的设计是腰部的仿人机器人,主要承接如果上部的重量,腰部可以做最佳的旋转水平设计时,如果不将大大影响机器人的平衡;从而降低可变部分,腰部的转动不使用电机的转动带动其他机构终于把腰部的设计,而是直接利用电动机来实现弯曲。手臂机构是整个机器人的重要组成部分,具有更大的手臂自由度,许多动作都是通过手臂反射出来的。因为头部机构比较简单,所以我们用手把它画在一起。由于设计要求不点头,我们只需要一个马达来实现头部运动,如图3所示。
  4、软件设计
  根据以往机械结构的设计和电路设计,单片机上的控制程序主要包括主程序和相应的中断服务子程序。本设计是按照模块化编程思想用C语言编写的。所有机器人的执行部分都是在子函数中完成的。主要功能只负责调用子功能,保证了良好的维护和清晰的代码结构。在主程序中,首先对单片机进行初始化,然后调用脉冲宽度调制函数,使相应的电机达到预定的速度。然后进入程序中的主循环,主要职责是设置堆栈指针和中断向量。对所用到的特殊寄存器进行初始化和舞蹈动作初始化.主程序软件框图如图4:
  参考文献:
  [1] 蔡自兴.机器人学[M].北京:清华大学出版社,2000.
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  西北民族大学中央高校基本科研业务费资金资助项目Y17182
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