雙足步行機(jī)器人DIY

前言

要了解雙足步行機(jī)器人的步行原理，最好的辦法是做一個(gè)這樣的機(jī)器人并讓它動(dòng)一動(dòng)。但雙足步行機(jī)器人集材料、構(gòu)造、原動(dòng)力、傳感器、控制、步行原理和現(xiàn)代技術(shù)之大成，對(duì)從零開始的初學(xué)者來說要越過很多障礙。從這點(diǎn)來看，聯(lián)桿結(jié)構(gòu)的機(jī)器人可以把很多步行機(jī)能委托給聯(lián)桿結(jié)構(gòu)，對(duì)于初學(xué)者來說更實(shí)際。本書的目的不是制作參加比賽的機(jī)器人，而是以制作結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的雙足步行機(jī)器人來理解雙足步行的理論基礎(chǔ)。因此，動(dòng)作優(yōu)美的切比雪夫聯(lián)桿結(jié)構(gòu)和平行杠桿組合而成的腳，可以用價(jià)格低廉的齒輪箱和電機(jī)來制作，并作為本書的基本硬件。對(duì)初次制作者來說，如果能做到加工正確，即使是一張塑料板，通過變形也可成為雙足步行機(jī)器人，從而能體會(huì)到步行的樂趣。另外，為了使初學(xué)者能根據(jù)自身情況進(jìn)行雙足步行的實(shí)驗(yàn)，本書采取了在每個(gè)階段都讓機(jī)器人成長的形式。最后，雖然采用了微機(jī)控制，但傳感器和電機(jī)末端的前置放大器是自制的，這正是目前作為雙足步行機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)的伺服電機(jī)原理。由于腳的動(dòng)作依靠聯(lián)桿，所以用自制的伺服電機(jī)也可進(jìn)行控制，對(duì)于想了解按程序步行的雙足步行機(jī)器人的人來說，一定要試一試。在每章的“實(shí)驗(yàn)·理解”欄里，雖然都是些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，但同時(shí)也與雙足步行機(jī)器人密切相關(guān)。特別是第2章的重心實(shí)驗(yàn)和第6章的動(dòng)步行實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)一定要“實(shí)驗(yàn)·理解”一下。另外，在制作中特別要注意安全。當(dāng)尺寸對(duì)不上時(shí)，即使多次重做，也不要因心急而碰傷。當(dāng)看著自己辛辛苦苦制作出的機(jī)器人時(shí)，一定會(huì)充滿愛意、不由自主地想起個(gè)名字吧？用這樣的機(jī)器人一邊進(jìn)行著各種實(shí)驗(yàn)，一邊思考著步行的結(jié)構(gòu)原理，從此便踏入了雙足步行機(jī)器人的世界里。

內(nèi)容概要

本書是“機(jī)器人DIY系列”之一，介紹了如何用價(jià)格低廉的齒輪箱和電機(jī)來制作雙足步行機(jī)器人，并在有限的條件下使其逐漸成長、功能更加完善。按照機(jī)器人的成長過程，本書分為6章：腳擦地步行，直線前進(jìn)，直線前進(jìn)、直線后退，直線前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)彎，用微機(jī)自動(dòng)控制，制作接近于人的雙足步行機(jī)器人。此外，“實(shí)驗(yàn)·理解”欄中的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)有助于理解雙足步行機(jī)器人的重心、支撐區(qū)、靜步行、動(dòng)步行等基本理論知識(shí)。    本書可供機(jī)器人愛好者閱讀，也可用作工科院校相關(guān)專業(yè)師生的教學(xué)用書。

作者簡(jiǎn)介

作者：（日本）坂本范行 譯者：崔素蓮

書籍目錄

第1章  腳擦地步行  1.1  人的步行分析  1.2  腳的結(jié)構(gòu)    1.2.1  切比雪夫聯(lián)桿結(jié)構(gòu)    1.2.2  傳遞動(dòng)力的電機(jī)齒輪箱  1.3  基礎(chǔ)腳的制作    1.3.1  材料及加工方法    1.3.2  制作要點(diǎn)  1.4  腳擦地步行實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)·理解    形狀和強(qiáng)度    聯(lián)桿結(jié)構(gòu)第2章  直線前進(jìn)  2.1  從腳擦地步行中脫離  2.2  用簡(jiǎn)單的方法移動(dòng)重心    2.2.1  在雙腳上增加杠桿使重心移動(dòng)    2.2.2  設(shè)法進(jìn)行可靠的重心移動(dòng)  2.3  制作增加的杠桿  2.4  直線前進(jìn)的雙足步行實(shí)驗(yàn)  實(shí)驗(yàn)·理解    重心第3章  直線前進(jìn)、直線后退  3.1  前進(jìn)、后退的遙控    3.1.1  用遙控控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向    3.1.2  曲柄齒輪箱的減速比    3.1.3  后退時(shí)的重心移動(dòng)  3.2  制作增加的曲柄齒輪箱  3.3  直線前進(jìn)、直線后退的雙足步行實(shí)驗(yàn)    實(shí)驗(yàn)·理解    減速比和轉(zhuǎn)矩的實(shí)驗(yàn)第4章  直線前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)彎  4.1  重心移動(dòng)使轉(zhuǎn)彎變?yōu)榭赡? 4.2  腳的加工  4.3  轉(zhuǎn)彎實(shí)驗(yàn)第5章  用微機(jī)自動(dòng)控制  5.1  微機(jī)的作用    5.1.1  用微機(jī)控制    5.1.2  控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)    5.1.3  用傳感器檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置    5.1.4  對(duì)腳部電機(jī)和重心傾斜電機(jī)的控制  5.2  微機(jī)的搭載    5.2.1  微機(jī)的選定    5.2.2  使用H8微機(jī)  5.3  電機(jī)末端前置放大器和旋轉(zhuǎn)傳感器的設(shè)計(jì)    5.3.1  電機(jī)末端前置放大器的設(shè)計(jì)    5.3.2  旋轉(zhuǎn)傳感器的設(shè)計(jì)  5.4  旋轉(zhuǎn)傳感器擴(kuò)展線路板、電機(jī)末級(jí)前置放大器的制作    5.4.1  焊接方法    5.4.2  旋轉(zhuǎn)傳感器的制作    5.4.3  制作程序?qū)懭胗玫碾娎|線    5.4.4  擴(kuò)展線路板的制作    5.4.5  制作電機(jī)末級(jí)前置放大器    5.4.6  把制作的線路板裝入機(jī)器人  5.5  程序    5.5.1  程序的編寫    5.5.2  程序的輸入    5.5.3  程序的執(zhí)行  5.6  用微機(jī)自動(dòng)控制進(jìn)行步行實(shí)驗(yàn)    實(shí)驗(yàn)·理解    點(diǎn)亮LED第6章  制作接近于人的雙足步行機(jī)器人  6.1  聯(lián)桿結(jié)構(gòu)的界限  6.2  增加能自由活動(dòng)的關(guān)節(jié)    6.2.1  關(guān)節(jié)數(shù)和電機(jī)的配置方法    6.2.2  各關(guān)節(jié)的動(dòng)作方法  6.3  用陀螺儀傳感器控制姿勢(shì)  6.4  靜步行和動(dòng)步行  實(shí)驗(yàn)·理解    動(dòng)步行的平衡實(shí)驗(yàn)

章節(jié)摘錄

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編輯推薦

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