人形擂台赛机器人设计制作

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1、人形播台机器人的设计制作摘要:介绍了人形擂台赛机器人的硬件组成及设计同时对其行进动作、武打动作和静止动作的软件实现及注意事项进行了详细解释说明。关键字：人形机器人擂台引言自工业革命以来，人类在捉高生产效率，降低劳动成本方而做出了不断地尝试，并且取得丰硕的成果，20世纪机器人的出现，更是给工业生产带来了巨大改变。其中，人形机器人是一个重要分支。而人形机器人目前的主要研究方向还是在于仿人，即模仿人类的动作，表情，语言等。近些年，以人形机器人为主题的比赛类型十分繁多如机器人擂台赛，机器人足球赛，机器人舞蹈比赛等，其中,人形机

2、器人擂台赛，是非常流行的一种。人形机器人擂台建的将就是两个人形机器人在擂台上打架，相互攻击，尽全力击倒对方以得到相应的分数，在规定时间内得到分数越多的队伍获胜。1人形擂台赛机器人简介人形擂台赛机器人（如图1.1）是以舵机为关节的可遥控智能人形机器人。其具有类人的四肢，以双足方式行进。可以实现对人的动作的模拟。播台赛机器人以击倒对手为目的，可作出行进，进攻，防守等动作。图1.1人形擂台赛机器人2机器人硬件设计:机器人的硕件设计主要指机器人的四肢，躯干，头等部位的设计。整体效果如下图：图2.1机器人硬件整体设计首先考虑机器

3、人的最关键部位腿部。作为人形机器人，就要像人类一样两腿交替迈进前行，而两腿交替迈进就必须考虑机器人的腿部关节以及脚步关节的设计。通过查找资料和实际试验，六门由度的腿部设计成为最理想选择。六口由度即每条腿冇六个伺服电机作为关节，大腿根部一个自由度决定大腿径向扭转，另有两个自由度使大腿可以前后，左右摆动。膝关节一个自由度，使腿部可以向后弯折，脚踝处两个自由度，使脚踝可以前后左右扭动。腿部自由度如下图：图2.2机器人硬件腿部设计其次是躯干设计，机器人腰部一个自由度使机器人可以自由扭转腰部。如下图所示：图2.3机器人腰部硬件设

4、计最后是头部和手臂，由于机器人比较小，头部不加任何口由度，只作为装饰和传感器底座，而手臂不考虑手掌，手指的自由度，使小臂和手部为一体，肩膀处两个口由度，使大臂可以门由旋转，并可以上下摆动，肘部一个门由度，使肘关节可以前后自由摆动。由于大臂有一个可以使大臂自由旋转的自由度，大臂，小臂亦可以左右摆动。如下图所示：图2.4机器人头部，手部硬件设计3机器人软件设计:机器人软件主要考虑机器人的控制设计和动作设计。3.1控制设计控制设计在现在的机器人比赛中已经有了统一的程序开发平台，编程无需通过汇编或C语言等较复杂地进行，所冇语句

5、均在程序设计平台屮冇简单的控制按钮，机器人的动作可以像点播电影一样随时流畅的运行，由于开发平台比较特别,具体程序不在此列出，流程图如下：3.2动作设计动作设计主要是对机器人的行进动作，武打动作,静止动作进行设计。3.2.1行进动作行进动作是动作设计也是整个软件设计最难的部分，擂台赛要求机器人行进平稳，动作流畅，敏捷，移动速度快。因此，行进动作既耍考虑机器人走路的稳定性，又要想方设法让机器人走路十分快。3.2.1.1前进前进是所冇行进动作的基础，要让机器人两腿交替迈进前行，需要让机器人的动作保持动态平衡（无需让动作在每一

6、憐间都平衡）。动态平衡厂机器人既可以保证向前的惯性，又不会因为不稳定而摔倒。为了实现这种动态平衡，机器人在行进过程屮，双脚离地面不能太远，并且要保证躯干部分在行进过程屮不能上卜•起伏太大，最好是通过改变膝盖的弯曲度来使躯干完全平稳向前。还要考虑到一点就是机器人的行进速度和突然起步或停止的配合，因为在比赛中，为了回避对手的攻击，机器人需要经常性的突然起步或者突然停止，又要保证在做这些动作的时候不会因为惯性太大而摔倒。3.2.1.2后勺后退和前进原理相同，在此不做重复说明。3.2.1.3左右平移左右平移在机器人的行进动作小

7、也是I•分重要的，因为有很多情况下，为了躲避对手攻击，或者迅速靠近对手，都可以通过左右平移轻松实现。左右平移相对丁前进后退的动作耍容易一些，向左平移，只需让机器人稍微屈膝下蹲，同时右腿蹬地的同时左腿抬起，在平移过程中要保证躯干始终没有太大起伏，原理同前进后退，右平移反之。平移速度，稳定性分别由蹬地的幅度和机器人下蹲程度决定。3.2.1.4转向机器人转向动作主要用于前进后退时改变方向，可增加机器人在比赛中的灵活程度，以左传为例，首先初始动作要和机器人静止站立的动作相同，然后机器人右脚向后蹄地，使躯干以左脚为支点左转。右转

8、同理。3.2.2武打动作3.2.2.1进攻动作进攻动作在比赛屮绝对是个重点，进攻动作的设计直接关系到比赛的胜负，一套好的进攻动作既要保证机器人在进攻中有效攻击到对手机器人的要害，使对手倒地，又要保证本方机器人在进攻的碰撞屮保持平衡。具体动作不再作说明，只要符合以上两点标准，就可以算是一个合格的进攻动作。322.2防御动作防御动作在