李遠(yuǎn)++趙璐

摘要：本文首先對(duì)17自由度人形機(jī)器人進(jìn)行硬件結(jié)構(gòu)組裝，其次對(duì)機(jī)器人各個(gè)舵機(jī)進(jìn)行角度分析和設(shè)計(jì)，讓機(jī)器人的動(dòng)作和人更接近；在圖形化界面的編程下，本機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)控制、手機(jī)APP控制、無(wú)線藍(lán)牙控制和同步控制等多種控制方式。

關(guān)鍵詞：17自由度機(jī)器人；舵機(jī)；圖形化編程

1 引言

人形機(jī)器人集機(jī)、電、材料、計(jì)算機(jī)、傳感器、控制技術(shù)等多門學(xué)科于一體，是一個(gè)國(guó)家高科技實(shí)力和發(fā)展水平的重要標(biāo)志。很多國(guó)家的動(dòng)物園、娛樂(lè)中心的大型游園場(chǎng)所，為了增加它的趣味性，推出各種娛樂(lè)表演型的機(jī)器人。人形機(jī)器人可以通過(guò)程序控制全身的舵機(jī)配合隨音樂(lè)起舞、行走、起臥、武術(shù)表演、翻跟斗等雜技以及各種奧運(yùn)競(jìng)賽動(dòng)作，具有高扭力、高轉(zhuǎn)速、高穩(wěn)定、反應(yīng)靈敏、無(wú)抖動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)角度大等優(yōu)點(diǎn)。

2 人形機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

頭，軀干，四肢的仿人結(jié)構(gòu)是人形機(jī)器人基本組成結(jié)構(gòu)，均采用鋁合金結(jié)構(gòu)開(kāi)模加工而成，配17個(gè)高精度的數(shù)碼舵機(jī)（圖1）。相當(dāng)于17個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)，可以模仿人完成一些前進(jìn)、后退、下蹲、左右轉(zhuǎn)彎基本動(dòng)作甚至舞蹈、格斗等復(fù)雜動(dòng)作。本控制系統(tǒng)采用20路機(jī)器人專用舵機(jī)控制器（圖2），板載MP3傳感器模塊；并采用NRF24L01無(wú)線模塊（圖3）實(shí)現(xiàn)多個(gè)機(jī)器人同步動(dòng)作等。

3 人形機(jī)器人編程調(diào)試

本系統(tǒng)采用圖形化編程語(yǔ)言，簡(jiǎn)稱G語(yǔ)言，它是繼C語(yǔ)言之后的新一代高級(jí)語(yǔ)言。它從根本上改變了傳統(tǒng)的編程環(huán)境。用“圖標(biāo)”代替了“文本指令”。整個(gè)編程過(guò)程變得直觀、簡(jiǎn)便而有趣。本系統(tǒng)人形機(jī)器人控制系統(tǒng)采用是20路舵機(jī)控制器，并配有一個(gè)MP3模塊。舵機(jī)控制器通過(guò)上位機(jī)編輯動(dòng)作（圖4），最后將編輯好的動(dòng)作下載到舵機(jī)控制器

在圖4中使用鼠標(biāo)拖動(dòng)舵機(jī)面板中的滑條，舵機(jī)連接的是第幾通道，就拖動(dòng)對(duì)應(yīng)的舵機(jī)面板。依次設(shè)置多個(gè)舵機(jī)之后，設(shè)置好時(shí)間，然后點(diǎn)擊“添加”按鈕，此時(shí)軟件下方會(huì)生成一條命令，該命令就可以同時(shí)控制前面多個(gè)舵機(jī)了。

4 人形機(jī)器人其他控制方式

本系統(tǒng)除了可以采用上位機(jī)編程控制外，還可以采用無(wú)線手柄控制（圖5）、手機(jī)APP控制（圖6）和同步模塊控制（圖7）。

無(wú)線手柄按鍵可通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行設(shè)定執(zhí)行對(duì)應(yīng)動(dòng)作組，從而達(dá)到控制機(jī)器人的目的。（格式：#1GC1，1G是第一個(gè)動(dòng)作組，C1是循環(huán)執(zhí)行一次）；手機(jī)APP默認(rèn)設(shè)置16個(gè)動(dòng)作組，按下相應(yīng)按鍵，機(jī)器人自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，還可以通過(guò)語(yǔ)音控制實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話；同步模塊安裝在舵機(jī)控制機(jī)上之后，同步遙控按鍵可通過(guò)上位機(jī)nrf設(shè)置中進(jìn)行設(shè)定執(zhí)行對(duì)應(yīng)動(dòng)作組，從而達(dá)到控制多個(gè)機(jī)器人同步動(dòng)作的目的。

5 結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)對(duì)人形娛樂(lè)機(jī)器人的機(jī)械部分和程序部分進(jìn)行了較為全面的分析，采用圖形化編程進(jìn)行控制，使機(jī)器人動(dòng)作操作簡(jiǎn)單，動(dòng)作準(zhǔn)確，便于維護(hù)與維修，代替了人類的某些動(dòng)作，提高娛樂(lè)性和觀賞性，當(dāng)有不同的動(dòng)作需要的時(shí)候可以隨時(shí)更改程序以便滿足不同的環(huán)境要求。

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