【正文】 愈小，其智能也越來越高，并正朝著一體化方向發(fā)展。機器人網(wǎng)絡化技術——網(wǎng)絡化使機器人由獨立的系統(tǒng)向群體系統(tǒng)發(fā)展，使遠距離操作監(jiān)控、維護及遙控腦型工廠成為可能，這是機器人技術發(fā)展的一個里程碑。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。機器人應用技術——機器人應用技術主要包括機器人工作環(huán)境的優(yōu)化設計和智能作業(yè)。多傳感系統(tǒng)技術——目前研究熱點集中在有效可行的（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)的實用化問題。數(shù)字伺服驅動技術——目前正研究利用計算機技術，探索高效的控制驅動算法，提高系統(tǒng)的響應速度和控制精度。目前機器人技術的研究方向有如下幾類：機器人機構技術——目前研究重點是機器人新的結構、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計方法，探索新的高強度輕質材料，進一步提高負載自重比，并且機器人機構向著模塊化、可重構方向發(fā)展。娛樂機器人、可作為人類同伴的機器人是發(fā)展的新方向，這將使雙足機器人逐漸走向普通居民中。 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)和設備維修、沉船的尋找和協(xié)助打撈(代替浮游式機器人作為運載工具，以減少推選器對水底的擾動，提高能見度)；核電站內(nèi)的監(jiān)視和維護作業(yè)(如吸附式步行機對金屬壁容器的檢修)；高層建筑玻璃的擦洗；管道的探傷和維修(管內(nèi)爬行式機器人)；遙控救災、滅火；爆炸物的處置(如探雷、排雷等)；戰(zhàn)地偵察、警戒等。目前，雙足步行機器人的應用領域主要有：[7] ① 為殘疾人(下肢癱瘓者或截肢者)提供室內(nèi)和戶外行走工具。其典型實例是為殘疾人研制假肢或輪椅等步行載體。再者，動物行走機理的研究和步行機的開發(fā)是雙向互惠的。由于動物和機器需要完成相同的任務，它們的控制系統(tǒng)和機械結構必須解決類似的問題。盡管人類對腿和身體運用自如，但對行走和奔跑的控制機制的理解仍處于初始階段。因此，雙足步行機器人的研制具有十分重大的價值和意義。雙足機器人對機器人的機械結構及驅動裝置提出了特殊要求，這將導致傳統(tǒng)機械的重大變革，雙足機器人是工程上少有的高階、非線性、非完整約束的多自由度系統(tǒng)[6]，這對機器人的運動學、動力學及控制理論的研究提供了一個非常理想的試驗平臺，在對其研究的過程中，很可能導致力學及控制領域的新理論、新方法產(chǎn)生。[4][5] 雙足步行機器人不但具有雙足移動的特點，還具有其它類人的智能特點，如手臂運動功能、手抓取物體功能、視覺功能、語音功能、自主決策功能等等。目前，雙足步行機器人的應用領域主要是康復醫(yī)學。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學科的發(fā)展。 ② 雙足機器人具有廣闊的工作空間，由于行走系統(tǒng)占地面積小，活動范圍很大，其上配置的機械手具有更大的活動空間，也可使機械手臂設計得較為短小緊湊。 步行機器人包括雙足、四足、六足和八足機器人等。在有25．4厘米深的軟土地上，履帶車輛所需的推進功率為10馬力／噸；輪式車輛為15馬力／噸，而足式行走機只需7馬力／噸。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。地球上近一半的地面不能為傳統(tǒng)的輪式或履帶式車輛到達，而很多足式動物卻可以在這些地面上行走自如。輪式、履帶式車輛雖好，但當在不平地面上行駛時，它們的能耗大大增加，而在松軟地面或嚴重崎嶇不平的地形上，車輪的作用將嚴重喪失。研究雙足行走機器人具有重要的意義。[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件通過轉動副聯(lián)接，模仿人類的腿及髖關節(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(diào)運動，各關節(jié)之間可以有一定角度的相對轉動。對于步行機器人來說，它只需要模仿人在特殊情況下(平地或己知障礙物)完成步行動作，這個條件雖然可以使機器人的骨骼機構在很大程度上降低和簡化，但也不是說這個系統(tǒng)就不復雜了，其步行動作一樣是高度的自動化的運動，需要控制機構進行復雜而巧妙地協(xié)調(diào)每個關節(jié)上的動作。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。雖然機器人的技術現(xiàn)在已經(jīng)日趨成熟，但是有關機器人的定義卻眾說紛紜，美國機器人工業(yè)協(xié)會給出的定義是：“機器人是一種可再編程的多功能操作機，通過可變的程序流程，以完成多樣化的任務”?？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。攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 1 緒論 提高機器人行走速度的研究畢業(yè)論文目 錄摘 要 ⅠABSTRACT Ⅱ1 緒論 1 前言 1 雙足步行機器人的意義 2 2 2 3 生物科學、仿生工程學的研究需要 3 雙足機器人的應用場所 3 機器人技術研究熱點 4 國外機器人研究狀況 4 國內(nèi)雙足機器人研究狀況 6 7 7 本課題研究的意義 92 能力暴風機器人開發(fā)環(huán)境簡介 10 10 11 11 113 設計思路及比賽環(huán)境的建立 12 設計思路 12 12 12 參數(shù)設定 13 144 機器人控制編程與比賽建立 18 機器人控制方案 18 18 代碼編輯 21 21 22 23 23 機器人起始位置設定 24 小結 245 比賽仿真和實驗結果 26 比賽仿真 26 實驗結果的要求 27 對相關機器人的程序修改與調(diào)試 27 對目標機器人直線運動時的程序調(diào)試 28 機器人在轉彎時的程序調(diào)試 306 結論 34參 考 文 獻 35附錄A：機器人完整程序 37致 謝 391 緒論 前言 隨著現(xiàn)在科學技術的不斷進步，機器人科學越來越具有強大的生命力，它在某種程度上己經(jīng)代表當今信息技術、自動化技術、系統(tǒng)集成等技術的最新發(fā)展趨勢。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。當下，國際上工業(yè)機器人已是成熟的產(chǎn)業(yè)。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”。 正常人所能完成的基本動作一步行走，其實是一種非常復雜的運動，它需要對人全身的骨骼和肌肉進行復雜而巧妙的協(xié)調(diào)，而人的骨骼系統(tǒng)是由206塊骨頭組成，肌肉系統(tǒng)則包括327對肌肉，這是一個相當復雜的系統(tǒng)，但在大腦的指揮下，人不但能完成步行，而且還能輕而易的舉完成其他高難度的動作。 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。雙足機器人不僅具有廣闊的工作空間，而且對步行的環(huán)境要求很低，能適應各種各樣地面且具有較高的逾越障礙的能力，其步行的性能是其它步行結構無法比擬的。 雙足步行機器人的意義 移動機器人是機器人學中非常活躍的領域，移動方式有輪式、履帶式、步行等方式[2]。足式運動系統(tǒng)卻可以通過松軟地面(如沼澤、沙漠等)以及跨越較大的障礙(如溝、坎等)。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。實驗和觀察研究表明，在崎嶇不平的堅硬地面上行駛(行走)的平均速度，履帶車輛為8~16公里／小時；輪式車輛為5～8公里／d,時；而足式運動的奔跑速度最高可達56公里／小時。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。與其它足式機器人相比，雙足機器人具有更高的靈活性和獨特的優(yōu)勢，主要特點如下[3]： ① 雙足機器人對步行環(huán)境要求很低，能適應各種地面且具有較高的逾越障礙的能力，不僅能夠在平面行走，而且能夠方便的上下臺階及通過不平整、不規(guī)則或較窄的路面，它的移動“盲區(qū)”很小。 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。雙足機器人能在人類的生活和工作環(huán)境中與人類協(xié)同工作，而不需要專門為其對環(huán)境進行大規(guī)模改造。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。因此，是集機構學、機械設計、傳感技術、控制理論與技術、計算機技術等多學科技術為一體的綜合性技術。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。 生物科學、仿生工程學的研究需要 研究開發(fā)雙足步行機器人的另一重要意義是為了更好的了解人類和其他動物的行走機理，并為下肢癱瘓者提供較理想的假肢。探討動物運動控制機理的一種方法是研究步行機器人。通過研究步行機器人，我們能夠更好地分析這些問題，得到真正的答案。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)。 雙足機器人的應用場所雙足步行機器人能在與人類的生活和工作環(huán)境中與人類協(xié)同工作，而不需要專門為其對環(huán)境進行大規(guī)模改造。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。 ③ 在教育、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。 機器人技術研究熱點機器人技術雖然已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，但是在很多方面還是有待完善。機器人控制技術——目前重點研究開放式、模塊化控制系統(tǒng)，努力使人機界面更加友好，使機器人操作系統(tǒng)具有良好的語言及圖形編輯界面，同時機器人的控制器的標準化和網(wǎng)絡化以及基于PC機網(wǎng)絡式控制器也成為研究熱點。同時利用現(xiàn)場總線（FILDBUS）技術，實現(xiàn)分布式控制。優(yōu)化設計主要利用各種先進的計算機手段，實現(xiàn)設計的動態(tài)分析和仿真，提高設計效率和優(yōu)化；智能作業(yè)則是利用傳感器技術和控制方法，實現(xiàn)機器人作業(yè)的高度柔性和對環(huán)境的