【文章內容簡介】 礎上進行了系統(tǒng)軟件設計，通過對實際機械系統(tǒng)運動控制理論研究，規(guī)劃了一套簡便的調試方案以驗證樣機設計的合理性，并進行對預訂步態(tài)的相應關節(jié)控制調試和可行性驗證。 Arduino0017簡介Arduino是一個能夠讓你的計算機更好地感知和控制外世界的物理計算（physical puting）平臺，它基于一個源碼開放的微控制器電路板，并提供了相應的集成開發(fā)環(huán)境來進行軟件的開發(fā)。Arduino能夠被用來進行交互式對象（interactive object） 的開發(fā)，例如從一組開關或者傳感器中獲得用戶輸入，或是控制一組燈光、馬達或其他物理輸出設備。用Arduino開發(fā)的項目即能夠單獨運行，也能夠同運行在計算機上的其他軟件（如Flash、Processing或Max/MSP）進行通信，從而共同完成相應的任務。Arduino具有自己的編程語言，它是基于Processing的多媒體編程環(huán)境Wiring（另一個非常類似的物理計算平臺）的一種實現(xiàn)。Arduino0017軟件主界面包括4部分，從上到下依次為：菜單、編輯窗口、信息窗口和提示欄，其操作主界面如圖17所示?；趧?chuàng)用CC開放原始碼的電路圖設計，基于創(chuàng)用CC開放原始碼的程式開發(fā)環(huán)境，也可依需求自己修改，遵照姓名標示。Arduino可使用ICSP線上燒入器，將[bootloader]燒入新的IC晶片。可依據(jù)官方電路圖，簡化Arduino模組，完成獨立運作的微處理控制?？珊唵蔚嘏c感測器，各式各樣的電子元件連接(EX:紅外線，超音波，熱敏電阻，光敏電阻，伺服馬達，…等)支援多樣的互動程式(EX: Macromedia Flash、Max/Msp、VVVV、PD、C、Processing、等)，使用低價格的微處理控制器(ATMEGA 8168) NT$120~NT$150，USB介面，不需外接電源，另外有提供9VDC輸入應用方面，利用Arduino，突破以往只能使用滑鼠，鍵盤，CCD等輸入的裝置的互動內容，可以更簡單地達成單人或多人游戲互動。Arduino管腳說明：(1) Digital I/O數(shù)字式輸入/輸出端共1～13。（13個數(shù)字輸入輸出口DIO，其中10個PWM輸出，可做模擬輸出口使用AO）l(2) Analog I/O模擬式輸入/輸出端共0～5。（5個模擬輸入口AI）(3) 支持USB接頭傳輸數(shù)據(jù)及供電(不需額外電源)。(4) 支持ICSP在線刻錄功能。支援TX/RX端子。(5) 支持外部ADC電壓基準AREF端子輸入。(6) 支持6組PWM端子(Pin11,Pin10,Pin9,Pin6,Pin5,Pin3)。(7) 輸入電壓：USB接口供電，無須外部供電。5V～12V DC外部供電。l(8) 輸出電壓：5V DC輸出。(9) 采用Atmega16820PI/PU，最新的Arduino 2009支持Atmega32820PI/PU。圖17 Arduino0017 操作界面 程序設計 在程序設計過程中，首先需要對端口進行設置，以及進行開發(fā)板的選擇。創(chuàng)建、命名、保存后，對熔絲位進行設置。下面為PonyProg2000 軟件中的“熔絲位和程序及數(shù)據(jù)存儲器鎖定位”設置窗口問題說明。 進行熔絲位設置時應注意一些問題：(1) 在SPI 串行編程模式下SPIEN 熔絲位不可訪問；(2) CKOPT 熔絲功能由CKSEL 位設置決定；(3) BOOTSZ10 默認為最大Boot 大小 ；(4) 當對RSTDISBL熔絲位編程，并行編程使用其他熔絲位或執(zhí)行其他編程模式；(5) 對于默認時鐘源，SUT10的默認值給出最大的啟動時間；(6) CKSEL30的默認設置導致了片內RC振蕩器運行于1MHz CKOPT、 為系統(tǒng)時鐘配置（包括喚醒脈沖和復位延時時間選擇設定）熔絲位。設置好熔絲位后就可以進行程序的編寫、調試、編譯，具體程序見附錄。程序設計采取模塊化設計思想，按照圖18示的流程圖，每個模塊完成各自指定的功能。 主程序按照規(guī)則要求完成對各個功能模塊的邏輯調用和時序的調用開始時在可以躲在障礙物的情況下，先走3步、立正、然后臥下（身體向前）、向前翻跟斗3次，再起立、向前走3步、立正、然后臥下（身體向后）、再向后翻跟斗2次、再起立、然后以輕快步履走向終點、要在指定5分鐘或少于指定時間內完成所有動作，及要走到終點。當系統(tǒng)開始后進行初始化，機器人呈現(xiàn)立正狀態(tài)。緊接著紅外傳感器檢測是否有障礙物，如有障礙物則執(zhí)行避障子程序，否則執(zhí)行正常的行走子程序（其中行走子程序包括前進和前后翻動作），然后判斷是否走完所需要的動作，如完成則程序結束，否則返回紅外檢測處開始執(zhí)行，程序重復執(zhí)行最終完成設定的動作。其主程序流程圖見圖18所示。 圖18 主程序流程圖避障是系統(tǒng)重要的一項功能，當紅外傳感器檢測到有障礙物時則開始執(zhí)行避障子程序，在子程序中判斷是哪個方向有障礙物，如果前方有障礙物且機器人執(zhí)行前進則要向左邁一步，然后接著檢測是否有障礙物，如有則重復剛才的動作直到沒有障礙物，然后跳出避障子程序繼續(xù)執(zhí)行主程序。傳感器檢測的狀態(tài)和要執(zhí)行如何避障的策略見避障子程序流程圖，如圖19所示。圖19 避障程序流程圖機器人要完成的行走任務為：先走3步、立正、向前翻跟斗3次、向前走3步、再向后翻跟斗2次、然后以輕快步履走向終點。行走的各階段都有其標志位，當進入行走子程序時，開始判斷此時要執(zhí)行的動作是前進、向前翻還是向后翻，判斷完后執(zhí)行相應的動作并返回主程序并繼續(xù)檢測障礙物。其行走子程序流程圖如下圖20所示。圖20 行走程序流程圖通過程序的編寫和聯(lián)機調試并最終在場地上行走，機器人能夠很好的完成所設定的任務，當加入適當?shù)恼系K物時，機器人也能夠檢測到并最終避開障礙物完成設計任務。結束語隨著科技的發(fā)展，雙足智能步行機器人的研究登上了一個新的臺階。ASIMO、SDR4X的研制成功標志著雙足步行機器人已經從研究領域邁進了家用領域。而ROBOCUP雙足步行機器人比賽的順利舉行，又為大學、科研機構進行雙足機器人的研究開辟了一個新的方向。我國雙足機器人研究重點放在大型的雙足步行機器人上，為此，研制開發(fā)能夠參加國際性比賽的雙足步行機器人，提高我國雙足機器人理論研究和樣機研制水平，特別是機構學、運動學和動力學等基礎理論的研究水平，為國爭光，十分有意義。為使理論成果具有更強的實用性，課題研究過程中做了大量機器人資料搜集和整理工作，在此基礎上構建起雙足機器人總體研究框架，并做了一系列雙足機器人基礎性研究工作，包括動力學建模、步態(tài)規(guī)劃和控制分析等。具體內容包括：(1).通過分析國內外雙足機器人的樣機研制狀況和理論研究水平，掌握國內外雙足機器人的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，明確了雙足步行機器人的研究意義，確定課題的研究方向和研究內容。(2).確定了課題的研究任務是設計可以完成智能行走，下蹲、倒地、起身、前滾翻、后滾翻等動作的雙足機器人，在此基礎上確定其所需關節(jié)、自由度，并對其進行結構分析。為了讓設計出的機器人完成預定的行走，下蹲、倒地、起身、前滾翻、后滾翻等動作，在設計和調試過程中會遇到一些問題，我們就需要針對其穩(wěn)定性，平衡性，易調性，避障性，干擾等方面進行簡要分析和改進。有一種隱患會導致機器人在行進過程中反復出現(xiàn)斷電又接通的情況[11]，使得機器人不能正常的連貫的工作，這多數(shù)是因為焊接的電路板上的零件有松動，主要是電源連接方面。這就要求細致的焊接板子，防止一切斷路和短路情況的發(fā)生。參考文獻[1] 陳立新,兩足步行機器人步態(tài)及運動穩(wěn)定性分析[D].現(xiàn)代機械,1995 (3):3035[2] 謝濤,、現(xiàn)狀及展望[J].機器人,2002(7):2635[3] ,Dynamic modelling of flexible robotic mechanisms and adaptive robust control of trajectory puter simulation–Part I[J].Applied Mathematical Modelling ,2002:1622[4] 張學允,雙足步行機器人動態(tài)步行研究[D].哈爾濱工業(yè)大學,2001:3445[5] Ishida T, system of a small biped entertainment robot[J].Advanced Robotics ,2004 (10)[6] 劉志遠,兩足機器人的動態(tài)行走研究[D].哈爾濱工業(yè)大學,1991:3756[7] 譚冠政,朱劍英,、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].機器人,1992, (3):3245[8] 吳 玉,[M].哈爾濱工業(yè)大學出版社,1999:123145[9] 徐元呂,工業(yè)機器人[M].:234256[10] 周伯英,工業(yè)機器人設計[M].:124137[11] 嚴冰,[J].科協(xié)論壇. 2009(5)[l2] 李元宗,機器人學講義[D].太原工業(yè)大學. 2001:83115[13] 蹼良貴,[M].高等教育出版社. 1996:126148[14] 余達太,[M].冶金工業(yè)出版社. 2003:7895[15] 蔡白興,機器人學[M].:168245[16] 劉鴻文,材料力學[M].:5568附錄(1) .主板電路圖(2). 程序清單include define number 6 define first 4MegaServo servo[number]。int a=13,b=13。int pos1=90,pos2=90,pos3=90 ,pos4=90,pos5=90,pos6=90,k=0。int be=5。int tm=10。int flag=0。void setup(){ int i。 for(i=0。inumber。i++){ servo[i].attach(i+first)。}} void first_step1(){ to_pos1(2,5,60,106,a)。 to_pos4(0,1,3,4,2,64,63,68,68,89,b)。//6870 // to_pos3(0,1,3,4,70,68,68,68,13)。 //偏右 to_pos1(2,5,89,95,a)。 /* to_pos1(2,5,60,105,13)。 to_pos4(0,1,3,4,2,68,68,68,68,89,14)。//7068 to_pos1(2,5,89,95,13)。*/ /* to_pos1(2,5,60,106,15)。//107 to_angle(2,89,1)。 to_pos3(0,1,3,4,68,65,64,64,14)。 to_pos1(2,5,92,93,15)。*/ } void first_step21() { to_pos1(2,5,60,105,a)。 to_pos4(0,1,3,4,2,64,63,70,68,90,b)。//6870// // to_pos3(0,1,3,4,70,68,68,68,13)。 //偏右 to_pos1(2,5,89,95,a)。 /* to_pos1(2,5,60,105,14)。 to_pos4(0,1,3,4,2,70,70,70,68,89,12)。// to_pos1(2,5,89,95,14)。*/ } void second_step20(){ to_pos1(2,5,103,60,a)。 to_pos4(0,1,3,4,5,107,109,108,105,94,b)。 to_pos1(2,5,89,95,a)。 }void second_step(){ to_pos1(2,5,103,65,a)。 to_pos4(0,1,3,4,5,108,109,108,105,94,16)。//0106104 // to_pos3(0,1,3,4,106,109,108,105,13)。 //偏右 to_pos1(2,5,89,95,a)。 /* to_pos1(2,5,102,65,13)。 to_pos4(0,1,3,4,5,106,109,108,105,94,18)。 to_pos1(2,5,89,95,13)。*/ /*to_pos1(2,5,105,65,15)。 to_angle(5,95,5)。 to_pos3(0,1,3,4,103,104,105,102,15)。 to_pos1(2,5,91,95,20)。 */}void init_end(){ to_pos1(2,5,105,65,14)。 to_pos3(0,1,3,4,87,88,91,89,13)。 to_pos1(2,5,89,94,15)。}void three_step(){ first_step1()。 second_step()。 first_step1()。 init_end()。}/***************************初始化角度*********************************/void init_start(){ to_pos6(0,