用于自动循迹的双足机器人设计

梁鹏

摘 要：随着科学技术的发展，机器人在人们生活中的参与感越来越强，也使人们的生活越来越便捷。而机器人中最受人们关注的莫过于双足机器人，并且双足机器人的发展也十分迅速。根据当前机器人的发展现状，结合E18-D80NK漫反射红外传感器及C8051F410单片机等，设计出一款用于自动循迹的双足机器人，使双足机器人朝智能化的方向发展，加快自动化进程。

关键词：双足机器人结构设计控制系统自动循迹

1结构设计

此自动循迹机器人的主要组成为8个LDX-218高精度双轴数字舵机，来模拟人体的腿部的各个关节，机器人的实体模型如图1所示，其中脚底的两个数字舵机横置，用于行走过程中的重心转移，保持机器人运动的稳定性。而最上面的两个舵机相当于人体的大腿根部及膝关节，这两个舵机在重心偏移的情况下实现腿部的迈出，使机器人能够向前移动。另外，脚部上面的两个舵机为竖放的转向舵机，即通过这两个舵机来实现机器人的转向。具体过程为：当在行走过程中需要转弯时，在空中那条腿的转向舵机偏转，随后落地，并且当另一条腿抬起后，转向舵机偏回从而使机器人的行走方向转变，来实现稳定的转弯运动。

2控制系统

此自动循迹的双足机器人的控制部分主要由舵机控制板和Arduino UNO板组成，其中舵机控制板如图2所示，它有24个舵机接口，通过舵机线实现与数字舵机的PWM信号传输，进而实现对舵机旋转角度的控制，来完成机器人的不同运动。在舵机控制板中，还可以储存特定的动作组文件，有助于实现在脱离计算机的情況下机器人的自主运动。另外控制系统还包括Arduino UNO板，其主要作用为具体控制机器人的行走状态，即根据传感器的传来的电平信号，经过C8051F410单片机的处理，决定此双足机器人执行舵机控制板中的哪个动作组。再有，机器人每个动作组的运行次数也可通过Arduino UNO板控制，使得机器人的在自动循迹过程中更加精确可靠。整个控制系统的控制流程图如图3所示。

图2 舵机控制板

图3控制系统流程图

3自动循迹

此双足机器人的核心环节在于可实现在脱离人为控制下自动循迹，而此功能的实现主要通过E18-D80NK漫射红外传感器。此传感器的输入电压为5VDC，负载电流为100mA，并且感应距离较远，可达80CM，最重要的是，此传感器反应迅速，响应时间仅为2ms，使得信号传递具有良好的时效性，有利于此双足机器人的自主循迹运动。并且此传感器受环境的干扰小，在光强小于10000LX时都可以使用。此红外传感器的工作过程为：它置于机器人的前面，当机器人直行的过程中，它时刻返回高电平，实现机器人的稳定直行，但检测到需要转弯时，此传感器会持续稳定的返回低电平，并通过单片机的处理后，控制舵机旋转相应的角度，直到机器人完成特定的转弯动作，实现机器人的自主循迹。

结语

此款用于自动循迹的双足机器人，结合传感器以及C8051F410单片机，控制机器人的8个LDX-218高精度双轴数字舵机，来实现机器人的自动循迹，提高了机器人运动的稳定性。并且还兼备了传统双足机器人灵活、机动性高的特点，是一款自动化程度较高的机器人，此款机器人的发展对于生产实践具有不可替代的作用。

参考文献：

[1]徐国华， 谭民.移动机器人的发展现状及其趋势[J].机器人技术应用， 2001， 15 （3） ：7-13.

[2]王勇， 杨杰.基于被动动力式的两足机器人研究现状[J]， 2005， 18 （6） ：31-33.

[3]梶田秀司.仿人机器人[M].北京：清华大学出版社，2007

指导教师：朴锋爱（延边大学工学院）吉林延吉  133000