开题报告---基于AVR单片机的六足机器人控制系统设计

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1、 毕业设计开题报告 学学 生生 姓姓 名：名： 学学 号：号： 学学 院 ：院 ： 机械与动力工程学院 专专 业 ：业 ： 机械电子工程 设 计设 计 ( 论 文论 文 ) 题题 目目： 基于 AVR 单片机的 六足机器人控制系统设计 指 导 教 师指 导 教 师 : 2017 年 3 月 6 日 毕毕 业业 设设 计计 开开 题题 报报 告告 1选题依据： 课题课题研究研究背景：背景： 在我国， 机器人的开发和应用不仅能为我国的经济建设带来高度的生产力和巨大的 经济效益，而且将为我国的隧道开采、海洋开发、核能利用等新兴领域的发展做出卓越 的贡献。 目前可移动式机器人中轮式和履带式移动方式在实

2、际生产生活中已获得广泛的 应用，但足式移动方式相对比轮式和履带式移动方式具有以下独特的优点： （1）足式移动方式有较好穿越障碍通过能力，对不平地面的适应能力很强。步行 移动方式的立足点是离散的，在一定范围内有可能达到的地面上最优的选择支撑点，步 行移动系统还可以通过跨越较大的障碍如沟，坎等以及松软地面如沼泽沙漠等。 （2）足式移动系统在复杂地形环境中高速运动时不容易被卡死，且能耗相对较小。 （3）足式移动系统具有主动隔振能力，可以允许足端运动轨迹与机身运动轨迹解 耦，在地面高低不平，机器人机身运动仍可保持相对平稳。 因此，开发具有卓越足式移动能力的仿生机器人，对于移动式机器人技术的研究与 应用

3、具有重要的理论和现实意义。 本课题通过对六足仿生机器人控制系统的研究设计来 为足式移动系统机器人的研究基础理论和关键技术提供一定的理论和现实意义。 使用价值与使用价值与研究意义：研究意义： 在人类认识世界和改造世界的过程中， 存在许多人类无法到达的地方和可能危及人 类生命的特殊场合，如星球探测、深海探测、减灾救援和隧道开采等，而多足仿生机器 人为解决上述问题提供了一条有效途径。 多足机器人是涉及到生物科学、仿生学、机构学、传感技术及信息处理技术等的一 门综合性高科技，它的研究能够充分发挥机器人的功能特性，使机器人在特定工作情况 下能够模仿仿生物体的某些生理特征，适应环境的变化进而做出正确的选择

4、判断，使机 器人的设计更加合理准确。之前国内外研究的机器人大多采用轮式移动机构，在适应复 杂地形时无法满足工况的需求，但足式机器人恰巧弥补这些缺点。在崎岖路面上，足式 系统有很大的优越以及较好的机动性，对地形的适应能力强。所以，这类机器人在军事 运输、海底探测、矿山开采、星球探测、残疾人的轮椅、教育及娱乐等众多行业，有非 常广阔的应用前景。 长期以来，多足步行机器人技术一直是国内外机器人领域研究的热点之一。为探索 多足步行机器人技术的研究前沿， 给我国多足步行机器人工程实用化开发提供关键技术 的支持， 开展多足步行机器人相关理论和技术的研究具有十分重要的科学意义和应用价 值。 而六足仿生机器人

5、控制系统的研究将为多足仿生机器人， 研究六足仿生机器人避障、 目标识别、单足多关节运动及六足协调运动控制问题，结合先进控制方法研究仿生机器 人的控制系统， 课题的研究对仿生机器人的基础理论和关键技术等方面具有重要的理论 与科学价值，特别是多足减灾救援仿生机器人的研究提供理论基础和技术支持。 国内外国内外文献综述：文献综述： 随着人工智能计算机技术与生物仿生学理论的飞速发展，对仿生多足机器人的设 计研究工作，渐渐成为业界关注的焦点。世界多所著名大学和一些研究机构，相继成功 设计并研制出了高性能多功能的仿生多脚机器人。 文献1在 1989 年由美国麻省理工学院人工智能实验室研发出六足机器人 Gen

6、ghis，其用于美国在地外行星（如月球，火星）表面完成探测测量任务。采用了基 于位置反馈的直流电机驱动，集成了电流测量控制单元使其可以获取关节力矩相关信 息，装备了两个单轴加速度计、两个触须传感器，同时每条腿部躯干具有 2 个旋转自由 度，这样其机器人可以在复杂路面上较高效步态行走。九十年代初，MIT 对于仿生六足 机器人进行了改进，每条腿部躯干增加了 1 个旋转自由度，由原来的 2 个变成了 3 个旋 转自由度。 在设计上， 采用了模块化结构的设计， 相对独立的各模块具有各自的传感器、 微处理器和电机驱动器，这样的结果具有了较强的容错自检能力，可识别硬件故障，可 以采用软件方式进行补偿。 文献2由美国加州理大学喷气推进实验室设计并开发出的仿生六脚机器人 LEMURH，其主要用于太空设备的装配、检测和维护。它更灵活，每条腿部躯干 4 个旋转 自由度，整个肢体呈正六边形躯干里轴对称分布，同时集成了当时世界上各种先进的末 端执行器（如超音速钻孔器） ，其有快速执行，快速连接，快速更换等工具，对步态运 动及相关操作过程均采用动力控制方式。 文献3由日木大