【正文】 比賽仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果 30 如圖，藍(lán)色小車并沒有減少于目標(biāo)的紅色小車的距離，固試驗(yàn)失敗。在隨后的 10 次實(shí)驗(yàn)中，有 7 次藍(lán)色小車能有效的減少于目標(biāo)紅色小車的距離，所以我們認(rèn)為這種程序修改的提速方法可以達(dá)到目的。 stop()。 } else { drive( 80 ,0)。 wait( )。 我們將通過(guò)對(duì)上述程序的修改于調(diào)試，以至于達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。 wait( )。 stop()。 drive( 0 , 20)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為： 圖 第一次比賽結(jié)果 如圖，我們可以看到，在比賽時(shí)間內(nèi)，藍(lán)色小車明顯的減少了與目標(biāo)紅色小車的距離，達(dá)到預(yù)期目的，所以本次實(shí)驗(yàn)成功。在隨后的 10 次實(shí)驗(yàn)中，有 6 次藍(lán)色小車能有效的減少于目標(biāo)紅色小車的距離，所以我們認(rèn)為這種程序修改的提速方法可以達(dá)到目的。 由于實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)器材和環(huán)境的限制，本文無(wú)法使用雙足機(jī)器人進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)和調(diào)試，于是采用輪式機(jī)器人代替 雙足機(jī)器人進(jìn)行程序調(diào)試和仿真比賽。953958. [12] FEiita,A Small Humanoid Robot SDR4X for Entertainment Applications[A]IEEE/ASMEInternational Conference on,Volume： 2， July 2024， 2020：93894. [13] Ishida,T， A Small Biped Entertainment Robot[J]IEEE International Symposium oB，Volume： 3， July 1620， 2020： 10461051. [14]B． Espiau,P． Sardain,The Anthropomorphic Biped Robot BIP2020[A]IEEE International Conference on Roboticsamp。 本文采用多次試驗(yàn)的方式，通過(guò)了對(duì)兩個(gè)試驗(yàn)方案的驗(yàn)證，在多次實(shí)驗(yàn)中均有大部分實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚩头?shí)驗(yàn)的隨機(jī)因素成功的提升該機(jī)器人的行走速度，達(dá)到實(shí)驗(yàn)的預(yù)期效果。在直道的時(shí)候可以通過(guò)馬達(dá)的功率，提高馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到提高機(jī)器人行走速度的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果為： 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 比賽仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果 33 圖 第二次比賽結(jié)果 如圖，藍(lán)色的小車并沒有減少于紅色小車的距離，固實(shí)驗(yàn)失敗，下面我們將在同等條件下進(jìn)行第三次實(shí)驗(yàn)。 stop()。 wait( )。 } } else { if(surf_2 = 120) { 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 比賽仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果 32 drive( 0 , 20)。當(dāng)傳感器 1 的反饋值不 在 120 內(nèi)，傳感器 2 的反饋值在 120 內(nèi)時(shí)，機(jī)器人將向 y 的正方向轉(zhuǎn)向 20，時(shí)間為 秒；傳感器 2 的反饋值不在 120 內(nèi)時(shí)，機(jī)器人將沿 x 方向前進(jìn) 40，時(shí)間為 秒，再向 y 的負(fù)方向轉(zhuǎn)向 20，時(shí)間為 秒。 } } 由程序可知，當(dāng)傳感器 1 的反饋值在 120 內(nèi)， 傳感器 2 的反饋值不在 120內(nèi)時(shí)，機(jī)器人將向 y 的負(fù)方向轉(zhuǎn)向 41，時(shí)間為 秒。 stop()。 wait( )。由之前的目標(biāo)程序可知該機(jī)器人在轉(zhuǎn)向時(shí)的程序?yàn)? { drive( 0 , 41)。試驗(yàn)結(jié)果為 : 圖 第三次比賽結(jié)果 如圖，我們還是可以看出，藍(lán)色的小車減少了紅色小車的距離，所以我們認(rèn)識(shí)試驗(yàn)還是成功的。試驗(yàn)結(jié)果為： 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 比賽仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果 29 圖 第一次實(shí)驗(yàn)結(jié)果 如圖，可以看到藍(lán)色的小車成功的在比賽時(shí)間內(nèi)追上了目標(biāo)的紅色小車，試驗(yàn)成功。 可知當(dāng)其直線運(yùn)動(dòng) 的時(shí)候該機(jī)器人的前進(jìn)速度為 80。我們主要將采用兩種方向?qū)C(jī)器人的程序進(jìn)行修改和調(diào)試。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的要求 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的要求和期望是，在比賽規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，經(jīng)過(guò)程序修改和調(diào)試的相關(guān)機(jī)器人能有效的減少和目標(biāo)機(jī)器人的距離。 圖 機(jī)器人位置設(shè)置 小結(jié) 對(duì)機(jī)器人的控制采用的是差動(dòng)裝置控制，通過(guò)地面灰度值傳感器反饋的數(shù)據(jù)，控制該機(jī)器人的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，以達(dá)到對(duì)機(jī)器人前進(jìn)和轉(zhuǎn)向的控制。 圖 比賽隊(duì)伍管理界面 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 機(jī)器人控制編程與比賽建立 23 比賽規(guī)則建立 在比賽管理界面下建立一個(gè)新的比賽規(guī)則，參賽機(jī)器人數(shù)位 2，時(shí)間為2 分鐘，記為機(jī)器人追逐賽。如果傳感器 1 的數(shù)據(jù)不滿足要求，而傳感器 2 的數(shù)據(jù)滿足要求，則進(jìn)行右轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；如果傳感器 1 的數(shù)據(jù)不滿足要求，而傳感器 2 的數(shù)據(jù)也不滿足要求，則進(jìn) 行前進(jìn)再左轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)。 “流程圖編輯”視圖軟件界面如下： 圖 流程圖編輯界面 流程圖編程提供了以下幾類可視化模塊： 圖 可視化模塊 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 機(jī)器人控制編程與比賽建立 20 然后根據(jù)前面討論的機(jī)器人需求，編輯流程圖，結(jié)果如圖： 圖 流程圖 主程序開始，進(jìn)入永遠(yuǎn)循環(huán)，然后檢測(cè)碰撞，如果發(fā)現(xiàn)碰撞則停止電機(jī)，如果沒有 碰撞，則轉(zhuǎn)入循線程序。在某些應(yīng)用中這中情況不會(huì)有問題，可以通過(guò)編程來(lái)避免，比如使機(jī)器人沿線走或在迷宮中尋找路線行走，但是讓機(jī)器人在空地上走直線恐怕不行。 當(dāng)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪以相同的方向和相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器人作直線運(yùn)動(dòng)。 “機(jī)器人編輯”視圖軟件界面如下： 圖 機(jī)器人編輯界面 在菜單欄點(diǎn)擊建立一個(gè)新的機(jī)器人 。如下圖所示： 圖 兩組同心圓的建立 在以兩圓在 x 方向的切線為邊，畫矩形，設(shè)為與該圓同樣的顏色，灰度值和層數(shù)。機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)中，由于傳感器或環(huán)境等方面客觀因素存在一定的隨機(jī)性，固本實(shí)驗(yàn)采用多 次實(shí)驗(yàn)，如大部分能有效的減少于目標(biāo)機(jī)器人的距離，則視為實(shí)驗(yàn)成功。 3) 中小學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)。 5) 支持多機(jī)器人通常競(jìng)技。 先進(jìn)性 1) 支持流程圖，自動(dòng)生成無(wú)差錯(cuò) C 代碼，零起步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程。 14) 自動(dòng)裁判和評(píng)分。 10) 多視角和不同距離察看搭建好的場(chǎng)地、機(jī)器人以及仿真比賽過(guò)程。 6) 對(duì)場(chǎng)地對(duì)象的顏色、紋理、材質(zhì)、顯示方式等自由設(shè)置。 2) JC代碼直接編程，自由靈活，功能強(qiáng)大。服務(wù)器能完成單機(jī)版所有功能，同時(shí)提供多機(jī)器人仿真比賽環(huán)境，并能將比賽實(shí)況通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行播放網(wǎng)絡(luò)版。 簡(jiǎn)介 ASVROBOT 能力風(fēng)暴虛擬機(jī)器人仿真系統(tǒng) (以下簡(jiǎn)稱 ASVROBOT)是一款虛擬機(jī)器人仿真軟件。本文將通過(guò)程序修改與調(diào)試，對(duì)機(jī)器人的行走速度進(jìn)行提升的嘗試與實(shí)驗(yàn)。 本課題研究的意義 雖然當(dāng)下機(jī)器人的研究發(fā)展日趨成熟，但是機(jī)器人的行走速度相對(duì)的還是比較慢，離人們的預(yù)期還有著不小的差距。 Vukobratovic 也曾對(duì)類人型雙足步行系統(tǒng)進(jìn)行了能量分析，但他僅限于導(dǎo)出各關(guān)節(jié)及整個(gè)步行系統(tǒng)的功率隨時(shí)問的變化關(guān)系，并沒有過(guò)多地涉及能耗最優(yōu)這個(gè)問題。它既具有靜態(tài)步行的特點(diǎn)又具有動(dòng)態(tài)步行的特點(diǎn)，其步速要比靜態(tài)步行快，而實(shí)現(xiàn)起來(lái)又不象動(dòng)態(tài)步行那樣困難。如果地面非常粗糙不平，那么步行機(jī)器人在行走時(shí)，下一步腳應(yīng)放在什么地方，就不能根據(jù)固定的步序來(lái)考慮，而是應(yīng)該像登山運(yùn)動(dòng)員那樣走一步看一步，通過(guò)某一優(yōu)化準(zhǔn)則來(lái)確定，這就是所謂的自由步態(tài)。 ZMP 概念的提出對(duì)雙足步行機(jī)器人控制產(chǎn)生了非常重要的影響，為有效地控制雙足步行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)開辟了一條嶄新的途徑。在雙足步行機(jī)器人的發(fā)展史上，Vukobratovic 博士是一個(gè)非常突出的人物。這三種控制方法對(duì)各種類型的步行機(jī)器人都是適用的。后來(lái)這種采用攝像機(jī)的方法又被 Demenyt[19]悃來(lái)研究人類的步行運(yùn)動(dòng)。 目前，日本和美國(guó)對(duì)雙足步行機(jī)器人的研究已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平，研制出了能靜態(tài)或動(dòng)態(tài)行走的多種樣機(jī) [17]。我國(guó)的機(jī)器人從上世紀(jì) 80 年代 “ 七五 ” 科技攻關(guān)開始起步，在國(guó)家的支持下，通過(guò) “ 十五 ” 、 “ 十一五 ” 科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人；其中有 130 多臺(tái)套噴攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 7 漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近 30 條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已應(yīng) 用在汽車制造廠的焊裝線上，我國(guó)現(xiàn)有機(jī)器人研究開發(fā)和應(yīng)用工程單位200 多家，其中從事機(jī)器人研究和應(yīng)用的有 75 家，共開發(fā)生產(chǎn)各類機(jī)器人約 3000多臺(tái)， 90%以上用于生產(chǎn)，引進(jìn)機(jī)器人做應(yīng)用工程的約 1000 多臺(tái)。除了能打太極拳，這個(gè)機(jī)器人還會(huì)騰空行走，并能根據(jù)自身的平衡狀態(tài)和地面高度變化，實(shí)現(xiàn)未知路面的穩(wěn)定行走。國(guó)防科技大學(xué) [16]也進(jìn)行了這方面的研究。 1985 年以來(lái)，相繼有幾所高校進(jìn)行了這方面的研究并取得了一定的成果。再有，美國(guó)主要做高附加值的產(chǎn)業(yè)，比如軍用機(jī)器人，目前 世界銷售的 9000 臺(tái)軍用機(jī)器人之中，有 60%來(lái)自美國(guó)。 美國(guó)和日本多年來(lái)引領(lǐng)國(guó)際機(jī)器人的發(fā)展方向，代表著國(guó)際上機(jī)器人領(lǐng)域的最高科技水平。最近，索尼公司又推出了改進(jìn)版的 SDR4XIl[13]，它身高 50 厘米，重量為 5 千克。目前大約有 20 部 ASIMO 可以出租，其中大約 8 部正在博物館和其它公司用作向?qū)C(jī)器人和接待員。 2020年 1 月本田又推出了新款的 ASIMO，它增加了兩個(gè)功能：一是識(shí)別人的狀況動(dòng)作、姿勢(shì)、面容、聲音；另一種是網(wǎng)絡(luò)接入功能。雙腳步行方面，采用了新開發(fā)的技術(shù)IWALK[11](Intelligent Realtime FlexibleWandng)智能實(shí)時(shí)柔性行走技術(shù)，其預(yù)測(cè)移動(dòng)控制功能使機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)預(yù)測(cè)下一步運(yùn)動(dòng)，并按照預(yù)測(cè)來(lái)移動(dòng)重心。本田公司的計(jì)劃著重設(shè)計(jì)一般家用的機(jī)器人，而非針對(duì)特殊任務(wù)。隨后，牛津大學(xué)的 Witt 等人也制造了一個(gè)雙足步行機(jī)器人，當(dāng)時(shí)他們的主要目的是為癱瘓者和下肢殘疾者設(shè)計(jì)使用的輔助行走裝置。 國(guó)外機(jī)器人研究狀況 最早在 1968 年，英國(guó)的 Mosher． R 試制了一臺(tái)名為“ Rig”的操縱型雙足步行機(jī)器人 [8]，揭開了雙足機(jī)器人研究的序幕。這方面的研究工作剛剛開始。 多傳感系統(tǒng)技術(shù) —— 目前研究熱點(diǎn)集中在有效可行的（特別是在非線性及非平穩(wěn)非正態(tài)分布的情形下）多傳感器融合算法，以及解決傳感系統(tǒng)的實(shí)用化問題。目前機(jī)器人技術(shù)的研究方向有如下幾類： 機(jī)器人機(jī)構(gòu)技術(shù) —— 目前研究重點(diǎn)是機(jī)器人新的結(jié)構(gòu)、功能及可實(shí)現(xiàn)性，其目的是使機(jī)器功能更強(qiáng)、柔性更大、滿足不同目的的需求，同時(shí)研究機(jī)器人一些新的設(shè)計(jì)方法，探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高負(fù)載自重比，并且機(jī)器人機(jī)構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。 ② 極限環(huán)境下代替人工作業(yè)，如太空星球表面考察、海底勘探、水下資源的開發(fā)和設(shè)備維修、沉船的尋找和協(xié)助打撈 (代替浮游式機(jī)器人作為運(yùn)載工具，以減少推選器對(duì)水底的擾動(dòng) ，提高能見度 )；核電站內(nèi)的監(jiān)視和維護(hù)作業(yè) (如吸附式步行機(jī)對(duì)金屬壁容器的檢修 )；高層建筑玻璃的擦洗；管道的探傷和維修 (管內(nèi)爬行式機(jī)器人 )；遙控救災(zāi)、滅火；爆炸物的處置 (如探雷、排雷等 )；戰(zhàn)地偵察、警戒等。其典型實(shí)例是為殘疾人研制假肢或輪椅等步行載體。由于動(dòng)物和機(jī)器需要完成相同的任務(wù)，它們的控制系統(tǒng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)必須解決類似的問題。因此，雙足步行機(jī)器人的研制具有十分重大的價(jià)值和意義。[4][5] 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 3 雙足步行機(jī)器人的優(yōu)越性 雙足步行機(jī)器人不但具有雙足移動(dòng)的特點(diǎn)，還具有其它類人的智能特點(diǎn)，如手臂運(yùn)動(dòng)功能、手抓取物體功能、視覺功能、語(yǔ)音功能、自主決策功能等等。因此，開展雙足機(jī)器人研究工作可以有力推進(jìn)機(jī)器人學(xué)及其它相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。 雙足機(jī)器人的優(yōu)越性 步行機(jī)器人包括雙足、四足、六足和八足機(jī)器人等。 足式運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在不平地面和松散地面上的運(yùn)動(dòng)速度較高，而能耗較少。輪式、履帶式車輛雖好，但當(dāng)在不平地面上行駛時(shí)，它們的能耗大大增加，而在松軟地面或嚴(yán)重崎嶇不平的地形上，車輪的作用將嚴(yán) 重喪失。 [1]”雙足機(jī)器人屬于類人機(jī)器人，典型的特點(diǎn)是機(jī)器人的下肢以剛性構(gòu)件通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副聯(lián)接，模仿人類的腿及髖