【正文】 由于輪式機(jī)器人和雙足機(jī)器人之間有著許多的共同點(diǎn)，所以通過對輪式機(jī)器人的速度研究也可以近似的對雙足機(jī)器人速度的研究，通過對輪式機(jī)器人速度提升的調(diào)試，也可看作是對雙足機(jī)器人速度提升的近似研究。下面我們將在同等條件下進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)。 } else { drive( 40 ,0)。具體的修改方法為：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 21，時(shí)間為 秒。 wait( )。 機(jī)器人在轉(zhuǎn)彎時(shí)的程序調(diào)試 在前文中我們提到了機(jī)器人轉(zhuǎn)向的原理是由于該機(jī)器人的 兩個(gè)驅(qū)動輪的運(yùn)動狀態(tài)不同而產(chǎn)生的，具體的轉(zhuǎn)向參數(shù)在前文已經(jīng)提到，在這就不詳述。 進(jìn)行第一次試驗(yàn)。 對相關(guān)機(jī)器人的程序修改與調(diào)試 在這里我們選取藍(lán)隊(duì)，也就是機(jī)器人 2 的程序進(jìn)行修改和調(diào) 試，以達(dá)到提高機(jī)器人速度的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。坐?biāo)分別為（ 0,45）（ 0， 45），角度分別為 0 和 180。如果傳感器 1 的數(shù)據(jù)滿足要求，而傳感器 2 的數(shù)據(jù)也滿足要求，則啟動電機(jī)，進(jìn)行直線運(yùn)動；如果傳感器 1 的數(shù)據(jù)滿足要求，而傳感器 2 的數(shù)據(jù)不滿足要求，則進(jìn)行左轉(zhuǎn)運(yùn)動。 表 機(jī)器人不同運(yùn)動狀態(tài) 左輪 右輪 機(jī)器人 停止 停止 停止 停止 向前轉(zhuǎn)動 繞著左輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動 停止 向后轉(zhuǎn)動 繞著左輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動 向前轉(zhuǎn)動 停止 繞著右輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動 向前轉(zhuǎn)動 向前轉(zhuǎn)動 向前運(yùn)動 向前轉(zhuǎn)動 向后轉(zhuǎn)動 原地順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 向后轉(zhuǎn)動 停止 繞著右輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動 向后轉(zhuǎn)動 向前轉(zhuǎn)動 原地逆時(shí)針旋轉(zhuǎn) 向后轉(zhuǎn)動 向后轉(zhuǎn)動 向后運(yùn)動 但是這種結(jié)構(gòu)也有一種弊端：它不能保證機(jī)器人筆直的運(yùn)動，因?yàn)閮蓚€(gè)馬達(dá)的功效總有差別，一個(gè)輪子會比另外一個(gè)輪子轉(zhuǎn)動的快一點(diǎn)，因此使得機(jī)器人略微偏左或偏右。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 設(shè)計(jì)思路及比賽環(huán)境的建立 14 圖 環(huán)境參數(shù)設(shè)定 圖 灰度值 機(jī)器人模型建立 點(diǎn)擊仿真系統(tǒng)視圖切換區(qū)“機(jī)器人編輯”，即進(jìn)入 虛擬機(jī)器攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 設(shè)計(jì)思路及比賽環(huán)境的建立 15 人機(jī)器人仿真系統(tǒng)“機(jī)器人編輯”視圖。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 設(shè)計(jì)思路及比賽環(huán)境的建立 12 3 設(shè)計(jì)思路及比賽環(huán)境的建立 設(shè)計(jì)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(jī)器人相隔半圈，沿順時(shí)針方向運(yùn)動，比賽時(shí)間為 1 分鐘，在比賽時(shí)間內(nèi)，經(jīng)改進(jìn)提高運(yùn)動速度的機(jī)器人能有效的減少于目標(biāo)機(jī)器人的距離。 4) 3D 環(huán)境中機(jī)器人搭建與仿真。 13) 自由設(shè)計(jì)比賽項(xiàng)目。 5) 提供有豐富的場地對象，比賽場地快速搭建。 單機(jī)版只能在單個(gè)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真。所以研究如何提高機(jī)器人的行走速度對于機(jī)器人學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步具有重大的意義。但最后，他們僅是以局部耗能最少為基礎(chǔ)得出了一個(gè)優(yōu)化 結(jié)果。其中，自由步態(tài)是相對于規(guī)則步態(tài)而言的。有限狀態(tài)控制實(shí)質(zhì)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。 雙足步行機(jī)器人理論研究狀況 最 早系統(tǒng)地研究人類和動物運(yùn)動原理的是 Muybridge[18]，他發(fā)明了電影用的獨(dú)特?cái)z像機(jī)，即一組電動式觸發(fā)照相機(jī)，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。隨著我國門戶 的逐漸開放，國內(nèi)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)將面對越來越大的競爭與沖擊，因此，掌握國內(nèi)機(jī)器人市場的實(shí)際情況，把握我國機(jī)器人 與智能裝備 研究的相關(guān)進(jìn)展，顯得十分重要。 目前，該校正致力于功能齊全的雙足機(jī)器人 HIT 一Ⅳ的研制工作，新機(jī)器人包括行走機(jī)構(gòu)、上身及髖部執(zhí)行機(jī)構(gòu)，初步設(shè)定 32 個(gè)自由度。而美國在機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)開發(fā)方面，一直保持著世界領(lǐng)先地位。 SDR4X可以實(shí)現(xiàn)如下 7 種動作：最高速度為 15 米／分鐘的前進(jìn)／后退／左右橫行；由伏臥／仰臥狀態(tài)起立；在前進(jìn)過程中左右轉(zhuǎn)身；單腿站立 (在斜面上也可作這個(gè)動作 )；在凹凸不平的路面上行走；踢球；舞蹈。通過改善數(shù)據(jù)處理速度和軟件，早期的 ASIMO 已經(jīng)做 到無需預(yù)編程就能夠上下樓梯。日本本田公司 [10]從 1986 年至今已經(jīng)推出了 P 系列 1， 2，3 型機(jī)器人。 機(jī)器人靈巧化和智能化發(fā)展 —— 機(jī)器人結(jié)構(gòu)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。同時(shí)利用現(xiàn)場總線（ FILDBUS）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)分布式控制。利用人工假腿、腿椅或步行座椅盡可能使殘疾人恢復(fù)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。探討動物運(yùn)動控制機(jī)理的一種方法是研究步行機(jī)器人。從長遠(yuǎn)來看，雙足機(jī)器人在無人工廠、核電站、海底開發(fā)、宇宙探索、康復(fù)醫(yī)學(xué)以及教育、藝術(shù)和大眾服務(wù)行業(yè)等領(lǐng)域都有著潛在而廣闊的應(yīng)用前景。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(qiáng)的適應(yīng)性，既可以進(jìn)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(yùn)動，與其它各種移動方式相比，具有更廣闊的應(yīng)用前景。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 2 雙足步行機(jī)器人的意義 運(yùn)動方式的優(yōu)越性 移動機(jī)器人是機(jī)器人學(xué)中非常活躍的領(lǐng)域，移動方式有輪式、履帶式、步行等方式 [2]。我國著名的機(jī)器人專家蔣新松給出的定義就相對簡潔：“機(jī)器人是一種具有擬人功能的機(jī)械電子裝置”。 通過傳感器對地面灰點(diǎn)的感應(yīng)，傳回?cái)?shù)據(jù)，根據(jù)需要自動轉(zhuǎn)向行動的控制方法。并且對模型的可靠性和實(shí)用性進(jìn)行了仿真計(jì)算，結(jié)果證實(shí)了文中模型的合理性和可行性。縱觀半個(gè)世紀(jì)以來機(jī)器人發(fā)展的歷史，機(jī)器人技術(shù)在需求的牽引下已得到了巨大的發(fā)展。 [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)件通過轉(zhuǎn)動副聯(lián)接，模仿人類的腿及髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)，并以執(zhí)行裝置代替肌肉 ，實(shí)現(xiàn)對身體的支撐及連續(xù)地協(xié)調(diào)運(yùn)動，各關(guān)節(jié)之間可以有一定角度的相對轉(zhuǎn)動。 足式運(yùn)動系統(tǒng)在不平地面和松散地面上的運(yùn)動速度較高，而能耗較少。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。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。其典型實(shí)例是為殘疾人研制假肢或輪椅等步行載體。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。這方面的研究工作剛剛開始。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。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)測移動控制功能使機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)預(yù)測下一步運(yùn)動，并按照預(yù)測來移動重心。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。 美國和日本多年來引領(lǐng)國際機(jī)器人的發(fā)展方向，代表著國際上機(jī)器人領(lǐng)域的最高科技水平。 1985 年以來，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。除了能打太極拳，這個(gè)機(jī)器人還會騰空行走，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。 目前，日本和美國對雙足步行機(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)或動態(tài)行走的多種樣機(jī) [17]。這三種控制方法對各種類型的步行機(jī)器人都是適用的。 ZMP 概念的提出對雙足步行機(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)動開辟了一條嶄新的途徑。它既具有靜態(tài)步行的特點(diǎn)又具有動態(tài)步行的特點(diǎn)，其步速要比靜態(tài)步行快，而實(shí)現(xiàn)起來又不象動態(tài)步行那樣困難。 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的還是比較慢，離人們的預(yù)期還有著不小的差距。 簡介 ASVROBOT 能力風(fēng)暴虛擬機(jī)器人仿真系統(tǒng) (以下簡稱 ASVROBOT)是一款虛擬機(jī)器人仿真軟件。 2) JC代碼直接編程，自由靈活，功能強(qiáng)大。 10) 多視角和不同距離察看搭建好的場地、機(jī)器人以及仿真比賽過程。 先進(jìn)性 1) 支持流程圖，自動生成無差錯 C 代碼，零起步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程。 3) 中小學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)。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)。 當(dāng)兩個(gè)驅(qū)動輪以相同的方向和相同的速度轉(zhuǎn)動時(shí)，機(jī)器人作直線運(yùn)動。 “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。 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。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果的要求 對實(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。 可知當(dāng)其直線運(yùn)動 的時(shí)候該機(jī)器人的前進(jìn)速度為 80。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)識試驗(yàn)還是成功的。 wait( )。 } } 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。 } } 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)。 stop()。在直道的時(shí)候可以通過馬達(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。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。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。 drive( 0 , 20)。 wait( )。 wait( )。 stop()。試驗(yàn)結(jié)果為： 圖 第二 次比賽結(jié)果 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 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。由目標(biāo)機(jī)器人的程序： if(surf_1 = 120) { if(surf_2 = 120) { motor( 1 , 80 )。 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