【正文】 關節(jié)、膝關節(jié)和踝關節(jié)，并以執(zhí)行裝置代替肌肉 ，實現(xiàn)對身體的支撐及連續(xù)地協(xié)調運動，各關節(jié)之間可以有一定角度的相對轉動。姑且不管這些定義如何，但他們都包含了機器人的共性：①能模仿人的一些動作；②具有一定的智力、感覺和識別能力；③是人造的機器或機械電子裝置?？v觀半個世紀以來機器人發(fā)展的歷史，機器人技術在需求的牽引下已得到了巨大的發(fā)展。具體措施是在機器人前段安裝兩個傳感器，通過這兩個傳感器傳回的數(shù)據對兩個驅動輪的控制，轉而達到對機器人的控制。并且對模型的可靠性和實用性進行了仿真計算，結果證實了文中模型的合理性和可行性。 本文對目標機器人建立了完整的競走比賽環(huán)境，使機器人能在平面上實現(xiàn)穩(wěn)定的動態(tài)行走。 通過傳感器對地面灰點的感應，傳回數(shù)據，根據需要自動轉向行動的控制方法。自從本世紀 50年代美國人發(fā)明第一臺工業(yè)機器人以來，機器人的發(fā)展已近半個世紀了。我國著名的機器人專家蔣新松給出的定義就相對簡潔：“機器人是一種具有擬人功能的機械電子裝置”。 世界著名機器人專家，日本早稻田大學的加藤一郎教授說過：“機器人應當具有的最大特征之一是步行功能。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 1 緒論 2 雙足步行機器人的意義 運動方式的優(yōu)越性 移動機器人是機器人學中非?；钴S的領域，移動方式有輪式、履帶式、步行等方式 [2]。這就給人們一種啟示，即足式運動方式具有其它地面推進方式所不具備的獨特優(yōu)越性能。由此可以看出步行是大多數(shù)高等動物共同采用的移動方式，對環(huán)境具有很強的適應性，既可以進入相對狹窄的空間，也可以跨越障礙、上下臺階、上下斜坡、甚至在不平整地面上運動，與其它各種移動方式相比，具有更廣闊的應用前景。 ③雙足行走是生物界難度最高的步行動作，但其步行性能卻是其它步行結構所無法比擬的。從長遠來看，雙足機器人在無人工廠、核電站、海底開發(fā)、宇宙探索、康復醫(yī)學以及教育、藝術和大眾服務行業(yè)等領域都有著潛在而廣闊的應用前景。它是智能機器人理論和技術的集中體現(xiàn)，能夠帶動許多相關學科和技術的交叉發(fā)展和進步。探討動物運動控制機理的一種方法是研究步行機器人。一旦對動物行走機理有了正確的理解，可以反過來更有效地指導步行機器人的研究和開發(fā)。利用人工假腿、腿椅或步行座椅盡可能使殘疾人恢復正常行走功能 (平地行走、坡地行走、跨越溝坎、爬越階梯 )，減少對他人的依賴。 機器人技術研究熱點 機器人技術雖然已經取得了很大的發(fā)展，但是在很多方面還是有待完善。同時利用現(xiàn)場總線（ FILDBUS）技術，實現(xiàn)分布式控制。目前用于實踐的機器人作 業(yè)主要靠人的參與實現(xiàn)示教，缺乏自我學習和自我完善的能力。 機器人靈巧化和智能化發(fā)展 —— 機器人結構越來越靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，其智能也越來越高，并正朝著一體化方向發(fā)展。雙足機器人的攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 1 緒論 5 研制成功，促進了康復機器人的研制。日本本田公司 [10]從 1986 年至今已經推出了 P 系列 1， 2，3 型機器人。 ASIMO 高 120 厘米，體重鈣千克，使用個人電腦或便攜式控制器操作步行方向和關節(jié)及手的動作。通過改善數(shù)據處理速度和軟件，早期的 ASIMO 已經做 到無需預編程就能夠上下樓梯。它還能夠通過內置無線 LAN 模塊訪問企業(yè)內部網或因特網，為用戶找出所需要的信息。 SDR4X可以實現(xiàn)如下 7 種動作：最高速度為 15 米／分鐘的前進／后退／左右橫行；由伏臥／仰臥狀態(tài)起立；在前進過程中左右轉身；單腿站立 (在斜面上也可作這個動作 )；在凹凸不平的路面上行走；踢球；舞蹈。它們采用分層遞解控制結構，使雙足機器人實現(xiàn)站立、行走、爬坡和上下樓梯等。而美國在機器人領域的技術開發(fā)方面，一直保持著世界領先地位。 國內雙足機器人研究狀況 國內雙足機器人的研制工作起步較晚。 目前，該校正致力于功能齊全的雙足機器人 HIT 一Ⅳ的研制工作，新機器人包括行走機構、上身及髖部執(zhí)行機構，初步設定 32 個自由度。值得一提的是，北京理工大學研制成功我國首例擬人機器人BRH． 01，該機器人身高 1． 58 米，體重 76 公斤，具有 32 個自由度，每小時能夠行走 l 公里，步幅 O． 33 米。隨著我國門戶 的逐漸開放，國內的機器人產業(yè)將面對越來越大的競爭與沖擊，因此，掌握國內機器人市場的實際情況，把握我國機器人 與智能裝備 研究的相關進展，顯得十分重要。 雙足步行機器人研究的發(fā)展趨勢 概括起來，雙足步行機器人的發(fā)展趨勢包括如下十個方面：能動態(tài)穩(wěn)定地高速步 行能以自由步態(tài)全方位靈活行走；具有良好的地形適應性；具有極強的越障和避障能力；具有很高的載重／自重比；可靠性高、工作壽命長；具有豐富的內感知和外感知系統(tǒng)；控制系統(tǒng)和能源裝置機載化；具有完全的自律能力；具有靈活的操作能力 (安裝一個或多個機械手 )。 雙足步行機器人理論研究狀況 最 早系統(tǒng)地研究人類和動物運動原理的是 Muybridge[18]，他發(fā)明了電影用的獨特攝像機，即一組電動式觸發(fā)照相機，并在 1877 年成功地拍攝了許多四足動物步行和奔跑的連續(xù)照片。在 60 年代和 70 年代，對步行機器人控制理論的研究產生了三種非常重要的控制方法，即有限狀態(tài)控制、模型參考控制和算法控制。有限狀態(tài)控制實質上是一種采樣化的模型參考控制，而算法控制則是一種居中的情況。特別重要的是，他和 Stcpaako 博士一起在 1972 年提出了“零力矩點 ZMP 的概念 [25]。其中，自由步態(tài)是相對于規(guī)則步態(tài)而言的。在步行模式這方面的研究中，日本加藤一郎教授及其它作者1980 年提出了準動態(tài)步行的概念 [29]，這是一種介于靜態(tài)步行和動態(tài)步行之間的步行方式。但最后，他們僅是以局部耗能最少為基礎得出了一個優(yōu)化 結果。 1990 年，美國 Ohio 大學的 Y． F． Zheng[32]等人提 出了用神經網絡實現(xiàn)雙足步行機器人動態(tài)步行的觀點，實現(xiàn)了雙足機器人的動態(tài)學習。所以研究如何提高機器人的行走速度對于機器人學的發(fā)展和進步具有重大的意義。也能到達本文探討的效果。 單機版只能在單個計算機上進行仿真。 圖 ASVROBOT能力風暴虛擬機器人仿真系統(tǒng) 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 2 能力暴風機器人開發(fā)環(huán)境的簡介 11 主要功能 1) 可以采用 VJC流程圖編程，操作簡單，零起步學習軟件編程。 5) 提供有豐富的場地對象，比賽場地快速搭建。 9) 執(zhí)行機構和傳感器類型、數(shù)量、方位、參數(shù)任意設定，可自由設計自己的機器人。 13) 自由設計比賽項目。 17) 支持版本更新提示和在線升級功能 。 4) 3D 環(huán)境中機器人搭建與仿真。 2) 機器人執(zhí)行機構、傳感器知識構建、算法與程序設計教學。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 設計思路及比賽環(huán)境的建立 12 3 設計思路及比賽環(huán)境的建立 設計思路 本文采用的是類似于場地自行車追逐賽的比賽方式，建立一塊環(huán)形的跑道環(huán)境，兩臺輪式機器人相隔半圈，沿順時針方向運動，比賽時間為 1 分鐘，在比賽時間內，經改進提高運動速度的機器人能有效的減少于目標機器人的距離。在以同樣的圓心， 40 為半徑畫圓，顏色為綠色，灰度值為 150，層數(shù)為 5 層。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 設計思路及比賽環(huán)境的建立 14 圖 環(huán)境參數(shù)設定 圖 灰度值 機器人模型建立 點擊仿真系統(tǒng)視圖切換區(qū)“機器人編輯”，即進入 虛擬機器攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 3 設計思路及比賽環(huán)境的建立 15 人機器人仿真系統(tǒng)“機器人編輯”視圖。要注意的是這里我們稱的這個差動裝置是因為機器人的運動矢量是由兩個獨立的部件產生的（它與 差速齒輪沒有關系，此裝置上沒有使用差速齒輪）。 表 機器人不同運動狀態(tài) 左輪 右輪 機器人 停止 停止 停止 停止 向前轉動 繞著左輪逆時針轉動 停止 向后轉動 繞著左輪順時針轉動 向前轉動 停止 繞著右輪順時針轉動 向前轉動 向前轉動 向前運動 向前轉動 向后轉動 原地順時針旋轉 向后轉動 停止 繞著右輪逆時針轉動 向后轉動 向前轉動 原地逆時針旋轉 向后轉動 向后轉動 向后運動 但是這種結構也有一種弊端：它不能保證機器人筆直的運動，因為兩個馬達的功效總有差別，一個輪子會比另外一個輪子轉動的快一點，因此使得機器人略微偏左或偏右。 流程圖編輯 點擊仿真系統(tǒng)視圖切換區(qū)“流程圖編輯”，即進入 虛擬機器攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 機器人控制編程與比賽建立 19 人機器人仿真系統(tǒng)“流程圖編輯”視圖，該視圖提供了虛擬機器人驅動程序可視化編程環(huán)境。如果傳感器 1 的數(shù)據滿足要求，而傳感器 2 的數(shù)據也滿足要求，則啟動電機，進行直線運動；如果傳感器 1 的數(shù)據滿足要求，而傳感器 2 的數(shù)據不滿足要求，則進行左轉運動。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 4 機器人控制編程與比賽建立 22 圖 仿真比賽界面 隊伍建立 在比賽管理菜單下的比賽隊伍管理界面建立兩個新的隊 伍，分別為一隊和二隊。坐標分別為（ 0,45）（ 0， 45），角度分別為 0 和 180。 圖 加載 比賽界面 然后進入相應的比賽界面，如圖： 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 比賽仿真和實驗結果 27 圖 仿真比賽界面 然后在相關的工具欄點擊比賽開始，即可開始仿真比賽。 對相關機器人的程序修改與調試 在這里我們選取藍隊，也就是機器人 2 的程序進行修改和調 試，以達到提高機器人速度的實驗目的。 motor( 2 , 80 )。 進行第一次試驗。下面在同等條件下進行第三次試驗。 機器人在轉彎時的程序調試 在前文中我們提到了機器人轉向的原理是由于該機器人的 兩個驅動輪的運動狀態(tài)不同而產生的，具體的轉向參數(shù)在前文已經提到，在這就不詳述。 } } else { if(surf_2 = 120) { 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 5 比賽仿真和實驗結果 31 drive( 0 , 40)。 wait( )。 stop()。具體的修改方法為：當傳感器 1 的反饋值在 120 內，傳感器 2 的反饋值不在 120 內時，機器人將向 y 的負方向轉向 21，時間為 秒。 stop()。 } else { drive( 40 ,0)。 wait( )。下面我們將在同等條件下進行第二次實驗。攀枝花學院本科畢業(yè)設計（ 論文） 結論 34 結 論 提高機器人行走速度，有很多方法，本文采用的是根據不同的環(huán)境，改變不同的程序。由于輪式機器人和雙足機器人之間有著許多的共同點，所以通過對輪式機器人的速度研究也可以近似的對雙足機器人速度的研究，通過對輪式機器人速度提升的調試，也可看作是對雙足機器人速度提升的近似研究。Automation San Francisco， CA， April 2020. [15] 馬宏緒 .兩足步行機器人動態(tài)步行研究 [D]中國國防科學技術大學， 1995. [16] 竺長安 .兩足機器人系統(tǒng)分析、設計及運動控制，中國國防科學技術大學博士學位論 文， 1989. 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 參考文獻 36 [17] news． xinhua． corn/it/202012/30/content674499． htm. [18] 張偉 .雙足步行機器人的步態(tài)規(guī)劃 [J]計算機工程與應用， 2020， 13： 214． 216. [19] Dickinson M， Farley C， FullR, et a1． How animals move intergrative view[J]Science,