【正文】 適應(yīng)性，同時(shí)降低操作人員參與的復(fù)雜性。這方面的研究工作剛剛開(kāi)始。目前，機(jī)器人僅僅實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)通訊和控制，網(wǎng)絡(luò)化機(jī)器人是目前機(jī)器人研究中的熱點(diǎn)之一。 國(guó)外機(jī)器人研究狀況最早在1968年，英國(guó)的Mosher．R試制了一臺(tái)名為“Rig”的操縱型雙足步行機(jī)器人[8]，揭開(kāi)了雙足機(jī)器人研究的序幕。1968～1969年間，南斯拉夫的M．,Vukobratovic提出了一種重要的研究雙足機(jī)器人的理論方法，并研制出全世界第一臺(tái)真正的雙足機(jī)器人。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。日本加藤一郎教授于1986年研制出wL一12型雙足機(jī)器人[9]，該機(jī)器人通過(guò)軀體運(yùn)動(dòng)來(lái)補(bǔ)償下肢的任意運(yùn)動(dòng)，在軀體的平衡作用下，實(shí)現(xiàn)了步行周期1．3秒，步幅30厘米的平地動(dòng)態(tài)步行。本田公司的計(jì)劃著重設(shè)計(jì)一般家用的機(jī)器人，而非針對(duì)特殊任務(wù)。本田的研究工作，尤其是“P3”和“ASIMO”的推出，將擬人機(jī)器人的研制工作推上了一個(gè)新的臺(tái)階，使擬人機(jī)器人的研制和生產(chǎn)正式走向?qū)嵱没⒐こ袒褪袌?chǎng)化。雙腳步行方面，采用了新開(kāi)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(cè)移動(dòng)控制功能使機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)預(yù)測(cè)下一步運(yùn)動(dòng)，并按照預(yù)測(cè)來(lái)移動(dòng)重心。Hirose介紹說(shuō)，只有ASIMO擁有這種動(dòng)態(tài)行走能力。2003年1月本田又推出了新款的ASIMO，它增加了兩個(gè)功能：一是識(shí)別人的狀況動(dòng)作、姿勢(shì)、面容、聲音；另一種是網(wǎng)絡(luò)接入功能。例如，它能夠根據(jù)用戶手指所指的地方，推斷出應(yīng)該去的地方并自己走到那兒。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。SDR．4X的集成實(shí)時(shí)自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)使它能夠在不規(guī)則的地形和斜坡上行走，即使受到外部壓力也能夠保持行走姿態(tài)。最近，索尼公司又推出了改進(jìn)版的SDR4XIl[13]，它身高50厘米，重量為5千克。法國(guó)Poitiers大學(xué)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室和國(guó)立信息與自動(dòng)化研究所INRIA機(jī)構(gòu)共同開(kāi)發(fā)了一種具有15個(gè)自由度的雙足步行機(jī)器人BIP2000[14]，其目的是建立一整套具有適應(yīng)未知條件行走的雙足機(jī)器人系統(tǒng)。美國(guó)和日本多年來(lái)引領(lǐng)國(guó)際機(jī)器人的發(fā)展方向，代表著國(guó)際上機(jī)器人領(lǐng)域的最高科技水平。然而，近年來(lái)日本基本上在做模仿性的工作，突破性技術(shù)比較少。再有，美國(guó)主要做高附加值的產(chǎn)業(yè)，比如軍用機(jī)器人，目前世界銷(xiāo)售的9000臺(tái)軍用機(jī)器人之中，有60%來(lái)自美國(guó)。此外，英國(guó)、蘇聯(lián)、南斯拉夫、加拿大、意大利，德國(guó)、韓國(guó)等國(guó)家，許多學(xué)者在行走機(jī)器人方面也做出了許多工作。1985年以來(lái)，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。其中HIT一ⅡI為12個(gè)自由度，實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)步行和動(dòng)態(tài)步行，能夠完成前／后行、側(cè)行、轉(zhuǎn)彎、上下臺(tái)階及上斜坡等動(dòng)作。國(guó)防科技大學(xué)[16]也進(jìn)行了這方面的研究。國(guó)防科技大學(xué)還將工業(yè)機(jī)器人的軌跡示教方法用到了兩足步行機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃中，形成了步行機(jī)器人的步態(tài)示教規(guī)劃技術(shù)。除了能打太極拳，這個(gè)機(jī)器人還會(huì)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。在我國(guó)，機(jī)器人的真正使用到現(xiàn)在已經(jīng)20多年，已基本實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)、引進(jìn)到自主開(kāi)發(fā)的轉(zhuǎn)變，促進(jìn)了我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展。我國(guó)的機(jī)器人從上世紀(jì)80年代“七五”科技攻關(guān)開(kāi)始起步，在國(guó)家的支持下，通過(guò)“十五”、“十一五”科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人；其中有130多臺(tái)套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動(dòng)噴漆生產(chǎn)線上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車(chē)制造廠的焊裝線上，我國(guó)現(xiàn)有機(jī)器人研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用工程單位200多家，其中從事機(jī)器人研究和應(yīng)用的有75家，共開(kāi)發(fā)生產(chǎn)各類(lèi)機(jī)器人約3000多臺(tái)，90%以上用于生產(chǎn)，引進(jìn)機(jī)器人做應(yīng)用工程的約1000多臺(tái)。近幾年，我國(guó)應(yīng)用于制造業(yè)的機(jī)器人及自動(dòng)化生產(chǎn)線和工程項(xiàng)目、相關(guān)產(chǎn)品的年產(chǎn)銷(xiāo)額已近五億元。目前，日本和美國(guó)對(duì)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(dòng)態(tài)行走的多種樣機(jī)[17]。國(guó)內(nèi)由于起步較晚，與國(guó)際最高水平還有一段差距，需要迎頭趕上。后來(lái)這種采用攝像機(jī)的方法又被Demenyt[19]悃來(lái)研究人類(lèi)的步行運(yùn)動(dòng)。真正全面、系統(tǒng)地開(kāi)展兩足步行機(jī)器人的研究始于上世紀(jì)60年代，現(xiàn)已形成了一整套較為完整的理論體系，一些國(guó)家如日本、美國(guó)等己研制成功可動(dòng)態(tài)步行的雙足步行機(jī)器人。這三種控制方法對(duì)各種類(lèi)型的步行機(jī)器人都是適用的。這三種控制方法之間有一定的內(nèi)在聯(lián)系。在雙足步行機(jī)器人的發(fā)展史上，Vukobratovic博士是一個(gè)非常突出的人物。他提出了用歐拉角描述雙足步行系統(tǒng)的通用數(shù)學(xué)模型；指出了由于步行系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和控制性能的特殊性，用一般控制理論不能滿意地解決人工實(shí)現(xiàn)步行的問(wèn)題，并由此提出了算法控制的概念；研究了擬人雙足步行系統(tǒng)在單腳和雙腳支撐期間機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，建立了從運(yùn)動(dòng)副組合到關(guān)節(jié)力矩計(jì)算等各項(xiàng)運(yùn)算的K1NPAIR算法，分析了擬人雙足步行系統(tǒng)的姿態(tài)穩(wěn)定性，并提出了相應(yīng)的姿態(tài)控制算法；對(duì)擬人雙足步行系統(tǒng)進(jìn)行了能量分析和頻率分析。ZMP概念的提出對(duì)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(dòng)開(kāi)辟了一條嶄新的途徑。這兩種步態(tài)不僅適應(yīng)于雙足而且也適應(yīng)于多足步行機(jī)器人。如果地面非常粗糙不平，那么步行機(jī)器人在行走時(shí)，下一步腳應(yīng)放在什么地方，就不能根據(jù)固定的步序來(lái)考慮，而是應(yīng)該像登山運(yùn)動(dòng)員那樣走一步看一步，通過(guò)某一優(yōu)化準(zhǔn)則來(lái)確定，這就是所謂的自由步態(tài)。為了減小控制的復(fù)雜性考慮Hemami等人還曾就雙足步行機(jī)器人的“降階模型”問(wèn)題進(jìn)行了研究。它既具有靜態(tài)步行的特點(diǎn)又具有動(dòng)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(lái)又不象動(dòng)態(tài)步行那樣困難。他們?cè)?971年發(fā)表的論文中，以具有約束條件的力學(xué)模型和性能最優(yōu)準(zhǔn)則作為兩足步行優(yōu)化問(wèn)題的核心，而以一種簡(jiǎn)化模型作為研究對(duì)象。Vukobratovic也曾對(duì)類(lèi)人型雙足步行系統(tǒng)進(jìn)行了能量分析，但他僅限于導(dǎo)出各關(guān)節(jié)及整個(gè)步行系統(tǒng)的功率隨時(shí)問(wèn)的變化關(guān)系，并沒(méi)有過(guò)多地涉及能耗最優(yōu)這個(gè)問(wèn)題。MITG．A．Prat[31]和J．E．Pratt等人在Spring Turkey和Spring Flamingo雙足機(jī)器人的控制中采用了虛模型控制策略，避免了繁瑣的機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算。 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(duì)的還是比較慢，離人們的預(yù)期還有著不小的差距。例如，在工業(yè)方面可以提高工業(yè)生產(chǎn)的效率；在軍事方面可以快速的代替人力進(jìn)行偵查和彈藥運(yùn)輸?shù)确矫娴墓ぷ?；特別是在人道主義救援方面，可以極大的提高急救和災(zāi)害響應(yīng)的速度和效率，可以快速救出受災(zāi)的群眾，也可以快速的幫助救災(zāi)人員搶救物資和運(yùn)輸必須的補(bǔ)給品。本文將通過(guò)程序修改與調(diào)試，對(duì)機(jī)器人的行走速度進(jìn)行提升的嘗試與實(shí)驗(yàn)。41攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 能力暴風(fēng)機(jī)器人開(kāi)發(fā)環(huán)境的簡(jiǎn)介 2 能力暴風(fēng)機(jī)器人開(kāi)發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介由于實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和條件有限，我們?cè)谶@里使用的是ASVROBOT能力風(fēng)暴虛擬機(jī)器人仿真系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱ASVROBOT)，由于輪式機(jī)器人能近似代替雙足機(jī)器人進(jìn)行相關(guān)仿真和實(shí)驗(yàn)，所以我們?cè)谝韵碌沫h(huán)節(jié)用輪式機(jī)器人來(lái)代替雙足機(jī)器人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和仿真。ASVROBOT能力風(fēng)暴虛擬機(jī)器人仿真系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱ASVROBOT)是一款虛擬機(jī)器人仿真軟件。ASVROBOT有三個(gè)版本，即ASVROBOT單機(jī)版、網(wǎng)絡(luò)版服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)版客戶端。服務(wù)器能完成單機(jī)版所有功能，同時(shí)提供多機(jī)器人仿真比賽環(huán)境，并能將比賽實(shí)況通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行播放網(wǎng)絡(luò)版。ASVROBOT寓教于樂(lè)，通過(guò)使用ASVROBOT仿真系統(tǒng)用戶能快速建構(gòu)機(jī)器人知識(shí)體系，并掌握傳感器、控制、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言及程序設(shè)計(jì)等知識(shí)。2) JC代碼直接編程，自由靈活，功能強(qiáng)大。4) 鼠標(biāo)與鍵盤(pán)雙重操作。6) 對(duì)場(chǎng)地對(duì)象的顏色、紋理、材質(zhì)、顯示方式等自由設(shè)置。8) 種類(lèi)繁多的執(zhí)行機(jī)構(gòu)及傳感器對(duì)象。10) 多視角和不同距離察看搭建好的場(chǎng)地、機(jī)器人以及仿真比賽過(guò)程。12) 自由組隊(duì)，每對(duì)機(jī)器人任選，只受計(jì)算機(jī)性能和規(guī)則限制。14) 自動(dòng)裁判和評(píng)分。16) 從客戶端觀看服務(wù)器上比賽實(shí)況(網(wǎng)絡(luò)版)。 1) 支持流程圖，自動(dòng)生成無(wú)差錯(cuò)C代碼，零起步學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程。3) 能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行機(jī)器人控制算法快速驗(yàn)證。5) 支持多機(jī)器人通常競(jìng)技。 1) 實(shí)體機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)、傳感器配置及比賽策略快速驗(yàn)證與優(yōu)化。3) 中小學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)。5) 虛擬機(jī)器人仿真比賽。機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)中，由于傳感器或環(huán)境等方面客觀因素存在一定的隨機(jī)性，固本實(shí)驗(yàn)采用多次實(shí)驗(yàn)，如大部分能有效的減少于目標(biāo)機(jī)器人的距離，則視為實(shí)驗(yàn)成功。然后以xy平面上的（50,0）（50,0）兩點(diǎn)為圓心，50為半徑畫(huà)圓，為暗紅色，灰度值為100，層數(shù)為1層。如下圖所示： 兩組同心圓的建立在以兩圓在x方向的切線為邊，畫(huà)矩形，設(shè)為與該圓同樣的顏色，灰度值和層數(shù)。 參數(shù)設(shè)定通過(guò)右鍵菜單具體的按照要求設(shè)定參數(shù)。“機(jī)器人編輯”視圖軟件界面如下： 機(jī)器人編輯界面 在菜單欄點(diǎn)擊建立一個(gè)新的機(jī)器人。 地面灰度值傳感器 安裝在機(jī)器人前部的傳感器 參數(shù)設(shè)定 參數(shù)設(shè)定攀枝花學(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 4 機(jī)器人控制編程與比賽建立 機(jī)器人控制方案我們采用差動(dòng)裝置來(lái)控制該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，該差動(dòng)裝置是由機(jī)器人的兩邊兩個(gè)平行的驅(qū)動(dòng)輪構(gòu)成的，單獨(dú)提供機(jī)器人動(dòng)力。當(dāng)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪以相同的方向和相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器人作直線運(yùn)動(dòng)。根據(jù)輪子不同的轉(zhuǎn)向。在某些應(yīng)用中這中情況不會(huì)有問(wèn)題，可以通過(guò)編程來(lái)避免