【正文】 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(diào)試，也可看作是對雙足機器人速度提升的近似研究。下面我們將在同等條件下進行第二次實驗。 } else { drive( 40 ,0)。具體的修改方法為：當傳感器 1 的反饋值在 120 內(nèi)，傳感器 2 的反饋值不在 120 內(nèi)時，機器人將向 y 的負方向轉(zhuǎn)向 21，時間為 秒。 wait( )。 機器人在轉(zhuǎn)彎時的程序調(diào)試 在前文中我們提到了機器人轉(zhuǎn)向的原理是由于該機器人的 兩個驅(qū)動輪的運動狀態(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。 進行第一次試驗。 對相關(guān)機器人的程序修改與調(diào)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(diào) 試，以達到提高機器人速度的實驗目的。坐標分別為（ 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，進行直線運動；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，則進行左轉(zhuǎn)運動。 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(zhuǎn)動 繞著左輪逆時針轉(zhuǎn)動 停止 向后轉(zhuǎn)動 繞著左輪順時針轉(zhuǎn)動 向前轉(zhuǎn)動 停止 繞著右輪順時針轉(zhuǎn)動 向前轉(zhuǎn)動 向前轉(zhuǎn)動 向前運動 向前轉(zhuǎn)動 向后轉(zhuǎn)動 原地順時針旋轉(zhuǎn) 向后轉(zhuǎn)動 停止 繞著右輪逆時針轉(zhuǎn)動 向后轉(zhuǎn)動 向前轉(zhuǎn)動 原地逆時針旋轉(zhuǎn) 向后轉(zhuǎn)動 向后轉(zhuǎn)動 向后運動 但是這種結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)動的快一點，因此使得機器人略微偏左或偏右。 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 設(shè)計思路及比賽環(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(shè)計（論文） 3 設(shè)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。 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 設(shè)計思路及比賽環(huán)境的建立 12 3 設(shè)計思路及比賽環(huán)境的建立 設(shè)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(nèi)，經(jīng)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。 4) 3D 環(huán)境中機器人搭建與仿真。 13) 自由設(shè)計比賽項目。 5) 提供有豐富的場地對象，比賽場地快速搭建。 單機版只能在單個計算機上進行仿真。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。但最后，他們僅是以局部耗能最少為基礎(chǔ)得出了一個優(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。隨著我國門戶 的逐漸開放，國內(nèi)的機器人產(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(guān)進展，顯得十分重要。 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(gòu)、上身及髖部執(zhí)行機構(gòu)，初步設(shè)定 32 個自由度。而美國在機器人領(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(zhuǎn)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。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 型機器人。 機器人靈巧化和智能化發(fā)展 —— 機器人結(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。同時利用現(xiàn)場總線（ FILDBUS）技術(shù)，實現(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。探討動物運動控制機理的一種方法是研究步行機器人。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(shù)和大眾服務行業(yè)等領(lǐng)域都有著潛在而廣闊的應用前景。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。 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)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(lǐng)域，移動方式有輪式、履帶式、步行等方式 [2]。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”。 通過傳感器對地面灰點的感應，傳回數(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用性進行了仿真計算，結(jié)果證實了文中模型的合理性和可行性?？v觀半個世紀以來機器人發(fā)展的歷史，機器人技術(shù)在需求的牽引下已得到了巨大的發(fā)展。 [1]”雙足機器人屬于類人機器人，典型的特點是機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 ，實現(xiàn)對身體的支撐及連續(xù)地協(xié)調(diào)運動，各關(guān)節(jié)之間可以有一定角度的相對轉(zhuǎn)動。 足式運動系統(tǒng)在不平地面和松散地面上的運動速度較高，而能耗較少。因此，開展雙足機器人研究工作可以有力推進機器人學及其它相關(guān)學科的發(fā)展。因此，雙足步行機器人的研制具有十分重大的價值和意義。其典型實例是為殘疾人研制假肢或輪椅等步行載體。目前機器人技術(shù)的研究方向有如下幾類： 機器人機構(gòu)技術(shù) —— 目前研究重點是機器人新的結(jié)構(gòu)、功能及可實現(xiàn)性，其目的是使機器功能更強、柔性更大、滿足不同目的的需求，同時研究機器人一些新的設(shè)計方法，探索新的高強度輕質(zhì)材料，進一步提高負載自重比，并且機器人機構(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，牛津大學的 Witt 等人也制造了一個雙足步行機器人，當時他們的主要目的是為癱瘓者和下肢殘疾者設(shè)計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)智能實時柔性行走技術(shù)，其預測移動控制功能使機器人能夠?qū)崟r預測下一步運動，并按照預測來移動重心。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器人和接待員。 美國和日本多年來引領(lǐng)國際機器人的發(fā)展方向，代表著國際上機器人領(lǐng)域的最高科技水平。 1985 年以來，相繼有幾所高校進行了這方面的研究并取得了一定的成果。除了能打太極拳，這個機器人還會騰空行走，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器人的研究已經(jīng)達到了相當高的水平，研制出了能靜態(tài)或動態(tài)行走的多種樣機 [17]。這三種控制方法對各種類型的步行機器人都是適用的。 ZMP 概念的提出對雙足步行機器人控制產(chǎn)生了非常重要的影響，為有效地控制雙足步行機器人的運動開辟了一條嶄新的途徑。它既具有靜態(tài)步行的特點又具有動態(tài)步行的特點，其步速要比靜態(tài)步行快，而實現(xiàn)起來又不象動態(tài)步行那樣困難。 本課題研究的意義 雖然當下機器人的研究發(fā)展日趨成熟，但是機器人的行走速度相對的還是比較慢，離人們的預期還有著不小的差距。 簡介 ASVROBOT 能力風暴虛擬機器人仿真系統(tǒng) (以下簡稱 ASVROBOT)是一款虛擬機器人仿真軟件。 2) JC代碼直接編程，自由靈活，功能強大。 10) 多視角和不同距離察看搭建好的場地、機器人以及仿真比賽過程。 先進性 1) 支持流程圖，自動生成無差錯 C 代碼，零起步學習計算機編程。 3) 中小學信息技術(shù)課程教學。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)。 當兩個驅(qū)動輪以相同的方向和相同的速度轉(zhuǎn)動時，機器人作直線運動。 “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 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 機器人控制編程與比賽建立 20 然后根據(jù)前面討論的機器人需求，編輯流程圖，結(jié)果如圖： 圖 流程圖 主程序開始，進入永遠循環(huán)，然后檢測碰撞，如果發(fā)現(xiàn)碰撞則停止電機，如果沒有 碰撞，則轉(zhuǎn)入循線程序。 圖 比賽隊伍管理界面 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 機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新的比賽規(guī)則，參賽機器人數(shù)位 2，時間為2 分鐘，記為機器人追逐賽。 實驗結(jié)果的要求 對實驗結(jié)果的要求和期望是，在比賽規(guī)定的時間內(nèi)，經(jīng)過程序修改和調(diào)試的相關(guān)機器人能有效的減少和目標機器人的距離。 可知當其直線運動 的時候該機器人的前進速度為 80。試驗結(jié)果為 : 圖 第三次比賽結(jié)果 如圖，我們還是可以看出，藍色的小車減少了紅色小車的距離，所以我們認識試驗還是成功的。 wait( )。 } } 由程序可知，當傳感器 1 的反饋值在 120 內(nèi)， 傳感器 2 的反饋值不在 120內(nèi)時，機器人將向 y 的負方向轉(zhuǎn)向 41，時間為 秒。 } } else { if(surf_2 = 120) { 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 比賽仿真和實驗結(jié)果 32 drive( 0 , 20)。 stop()。在直道的時候可以通過馬達的功率，提高馬達的轉(zhuǎn)速，以達到提高機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 次實驗中，有 6 次藍色小車能有效的減少于目標紅色小車的距離，所以我們認為這種程序修改的提速方法可以達到目的。 drive( 0 , 20)。 wait( )。 wait( )。 stop()。試驗結(jié)果為： 圖 第二 次比賽結(jié)果 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 比賽仿真和實驗結(jié)果 30 如圖，藍色小車并沒有減少于目標的紅色小車的距離，固試驗失敗。由目標機器人的程序： if(surf_1 = 120) { if(surf_2 = 120) { motor( 1 , 80 )。 攀枝花學院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 比賽仿真和實驗結(jié)果