利用二维草图“勾勒”出机器人大体尺寸与各个零部件尺寸，并绘制出机器人在每个动作状态的草图，设计出能够顺利完成行走，立正，前翻，后翻等动作的机器人，并且记录下舵机旋转的角度，为调试机器人提供依据。
将设计的零部件图纸加工成实物，控制加工精度，并组装成机器人。进行软件调试。以仿真数据为依据结合机器人的实际情况对机器人进行程序调试。完成上诉步骤即完成了对该机器人的设计。
关键词：窄足机器人 硬件 调试
0 引言/综述
窄足机器人属于双足机器人中的一种。1968～1969 年，著名科学家M.Vukobratovic（南斯拉夫）提出了MP稳定判据，该判据是一种研究双足机器人的重要理论，并且依据这个理论研制出第一台严格意义上的双足机器人。
日本是世界上对双足机器人研究较早的国家，在1968年早稻田大学的加藤一郎教授最先开始了这类机器人的研制。在我国双足机器人起步相对较晚，国防科技大学是我国双足行走机器人研究的先行者，并且以“先行者”命名了国内第一台双足机器人，该机器人可以行走在不确定的小偏差环境下。紧跟着国防科技大学的步伐，中科院、清华大学、哈尔滨工业大学等都开始了双足机器人的研究，并且成果显著。系统整体设计
为了实现最精简优化并且减少一些可避免的错误，本机器人使用了AX-12舵机，选择了CM-530控制器对其进行控制。AX-12舵机相比同类舵机的优势浅析为以下几点：1、具有位置、速度、温度反馈且支持高速串行网络；2、当做关节电机时可以旋转0～300°；3、AX-12舵机的扭矩高达16kg·cm（普通数字舵机的两倍），动力十足。
1机械结构设计
为了在保证硬度情况下减轻重量并稳固重心，我们选择用金属铝条来制作连接件，机器人大约高为20厘米。根据大量的研究人体运动确定了结构比例并在制作前做了大量的模拟仿真。图1为机器人二维草图的步态分析。
(a)直立复位状态 (b)机器人一只脚抬起状态 (c)机器人双足交叉着地状态
图1 机器人二维草图步态分析
脚板设计：脚板对机器人各个性能的影响是至关重要的。在合理限度内，脚板越大，机器人越稳定，迈出的步长也越大，但是脚板过大，将影响迈步频率，甚至会阻碍到机器人翻跟头的动作。本机器人脚板设计有一定创新。传统脚板设计为F型，两脚板中心对称放置支撑地面。
连接件设计：连接件需要起到连接舵机之间以及舵机和脚板等连接作用，因此连接件的长短与机器人整体尺寸有直接关系，对机器人正常行走和顺利完成各个动作有重要影响。本机器人统一使用U型连接件。
机器人重心设计：在比赛要求规定的尺寸内，机器人重心应尽可能低一些，在走路和翻跟头的各种动作过程中，重心高度变化应尽可能小，以达到速度更快，更稳定的目的。
2.1下体机构设计
下肢结构设计需要考量的有三点：第一点是轴系最大驱动力矩；第二点是轴系的结构强度和运动要求；第三点是轴系的重量限制。在下肢结构的设计中，我们放弃了关节串行链接的结构，为了既可以让机器人灵活自如的运动还可以让多轴关节完全自交，因此我们选择了传动杆和轴承搭配即在关节处用它们加固。为了减轻重量我们选择了用钢铝结合的方法，脚底板和腰部连接件用铝，腿部连接件用钢材。
2.2躯干机构设计
机器人的躯干是十分重要的，因为躯干不仅要连接上下肢和头颈，还要为安装部件设备提供空间。在本设计中下肢的轴系以及无线控制器还有电池等都需要安装在躯干部分，为了保证腔体强度和提供设备的安装空间，我们选择了用塑料为材料并做成一个中空的腔体。并且为了方便维护我们将躯干外围设计成了可自由拆卸的模式。
2硬件设计
CM-530是一款包含CPU,TTL 通讯板, 状态LED灯,输入按钮, GP I/O 端口的控制器.兼容AX和MX系列舵机;支持蓝牙和Zigbee通讯模块;通过PC和USB连接通讯。
电源采用11.1V的锂电池。由于原配电源价格昂贵，所以我们选择了更换体积更小，重量更轻的电池。
AX系列舵机和CM系列控制器是想匹配的，整体较为稳定，不容易出现错误。
3软件设计
本设计选择用ROBO PLUS来调试机器人，该软件含有以下部分:
1.RoboPlus Task
此软件用于创建机器人编程任务代码
2.RoboPlus Motion Editor
机器人动作生成工具
3.RoboPlus Manager
用于管理或测试控制或舵机
我们采用RoboPlus Manager用来调试舵机参数，再使用RoboPlus Motion Editor
实现动作调试。最后再通过RoboPlus Task实现动作的调用。
参考文献
[1]魏君,吴昕.小型双足机器人平台[J].科学技术创新,2018(03):80-81.
[2]迟连坤. 双足机器人步态规划与性能分析研究[D].昆明理工大学,2017.
论文作者:王浩
论文发表刊物:《科技中国》2018年3期
论文发表时间:2018/8/6
标签：机器人论文; 舵机论文; 脚板论文; 双足论文; 动作论文; 草图论文; 躯干论文; 《科技中国》2018年3期论文;