雙足步行機器人DIY

前言

要了解雙足步行機器人的步行原理，最好的辦法是做一個這樣的機器人并讓它動一動。但雙足步行機器人集材料、構(gòu)造、原動力、傳感器、控制、步行原理和現(xiàn)代技術(shù)之大成，對從零開始的初學者來說要越過很多障礙。從這點來看，聯(lián)桿結(jié)構(gòu)的機器人可以把很多步行機能委托給聯(lián)桿結(jié)構(gòu)，對于初學者來說更實際。本書的目的不是制作參加比賽的機器人，而是以制作結(jié)構(gòu)簡單的雙足步行機器人來理解雙足步行的理論基礎(chǔ)。因此，動作優(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，可以用價格低廉的齒輪箱和電機來制作，并作為本書的基本硬件。對初次制作者來說，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器人，從而能體會到步行的樂趣。另外，為了使初學者能根據(jù)自身情況進行雙足步行的實驗，本書采取了在每個階段都讓機器人成長的形式。最后，雖然采用了微機控制，但傳感器和電機末端的前置放大器是自制的，這正是目前作為雙足步行機器人標準的伺服電機原理。由于腳的動作依靠聯(lián)桿，所以用自制的伺服電機也可進行控制，對于想了解按程序步行的雙足步行機器人的人來說，一定要試一試。在每章的“實驗·理解”欄里，雖然都是些簡單的實驗，但同時也與雙足步行機器人密切相關(guān)。特別是第2章的重心實驗和第6章的動步行實驗，請一定要“實驗·理解”一下。另外，在制作中特別要注意安全。當尺寸對不上時，即使多次重做，也不要因心急而碰傷。當看著自己辛辛苦苦制作出的機器人時，一定會充滿愛意、不由自主地想起個名字吧？用這樣的機器人一邊進行著各種實驗，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器人的世界里。

內(nèi)容概要

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

作者簡介

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  傳遞動力的電機齒輪箱  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  1.4  腳擦地步行實驗  實驗·理解    形狀和強度    聯(lián)桿結(jié)構(gòu)第2章  直線前進  2.1  從腳擦地步行中脫離  2.2  用簡單的方法移動重心    2.2.1  在雙腳上增加杠桿使重心移動    2.2.2  設(shè)法進行可靠的重心移動  2.3  制作增加的杠桿  2.4  直線前進的雙足步行實驗  實驗·理解    重心第3章  直線前進、直線后退  3.1  前進、后退的遙控    3.1.1  用遙控控制電機的轉(zhuǎn)動方向    3.1.2  曲柄齒輪箱的減速比    3.1.3  后退時的重心移動  3.2  制作增加的曲柄齒輪箱  3.3  直線前進、直線后退的雙足步行實驗    實驗·理解    減速比和轉(zhuǎn)矩的實驗第4章  直線前進、后退和轉(zhuǎn)彎  4.1  重心移動使轉(zhuǎn)彎變?yōu)榭赡? 4.2  腳的加工  4.3  轉(zhuǎn)彎實驗第5章  用微機自動控制  5.1  微機的作用    5.1.1  用微機控制    5.1.2  控制電機的轉(zhuǎn)動    5.1.3  用傳感器檢測電機的轉(zhuǎn)動位置    5.1.4  對腳部電機和重心傾斜電機的控制  5.2  微機的搭載    5.2.1  微機的選定    5.2.2  使用H8微機  5.3  電機末端前置放大器和旋轉(zhuǎn)傳感器的設(shè)計    5.3.1  電機末端前置放大器的設(shè)計    5.3.2  旋轉(zhuǎn)傳感器的設(shè)計  5.4  旋轉(zhuǎn)傳感器擴展線路板、電機末級前置放大器的制作    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  擴展線路板的制作    5.4.5  制作電機末級前置放大器    5.4.6  把制作的線路板裝入機器人  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  用微機自動控制進行步行實驗    實驗·理解    點亮LED第6章  制作接近于人的雙足步行機器人  6.1  聯(lián)桿結(jié)構(gòu)的界限  6.2  增加能自由活動的關(guān)節(jié)    6.2.1  關(guān)節(jié)數(shù)和電機的配置方法    6.2.2  各關(guān)節(jié)的動作方法  6.3  用陀螺儀傳感器控制姿勢  6.4  靜步行和動步行  實驗·理解    動步行的平衡實驗

章節(jié)摘錄

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《雙足步行機器人DIY》：機器人DIY系列

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