双足竞步机器人组

1. 双足竞步机器人组

2. 中国自动化学会机器人竞赛工作委员会 2001年6月21日成立。它的成立标志着我国机器人竞赛事业进入了一个新的阶段。       该委员会的宗旨是通过组织机器人比赛和技术研讨，让更多的群众尤其是青少年朋友了解机器人，喜爱机器人，向他们普及现代科学知识，为我国的机器人事业培养更多的优秀人才。同时通过机器人比赛和技术研讨，也为推动和促进机器人与自动化技术的发展与创新，为我国的快速持续发展贡献力量。

3. 1999年开始，在ROBOCUP国际委员会的支持和授权下，首届ROBOCUP公开比赛在中国重庆举办，以后每年举办一届。1999年开始，在ROBOCUP国际委员会的支持和授权下，首届ROBOCUP公开比赛在中国重庆举办，以后每年举办一届。

4. 由于国内的众多高校的积极参与，目前此项活动已成为国内最大的机器人竞赛活动，代表了中国机器人研究的最高水平，自2000年开始，中国的一些高等院校开始参与ROBOCUP的国际比赛，如清华大学、上海交通大学、浙江大学、中国科技大学、北京理工大学、厦门大学等，并且取得了很好的成绩，机器人运动在国内的影响日趋扩大，机器人热潮开始兴起。

5. 从2005年开始，中国ROBOCUP公开赛改为ROBOCUP公开赛，成为继日本、美国、德国、澳洲之后的第五大公开赛。比赛为国内高校提供了不可多得的与国外高等学府进行交流的机会。 从2005年开始，中国ROBOCUP公开赛改为ROBOCUP公开赛，成为继日本、美国、德国、澳洲之后的第五大公开赛。比赛为国内高校提供了不可多得的与国外高等学府进行交流的机会。

6. 比赛项目繁多 • 水中机器人、RoboCup类人组、 RoboCup救援机器人组、 RoboCup（2D\3D）仿真组、 RoboCup救援机器人组、 RoboCup家庭机器人组、 RoboCup小（中）型组、空中机器人、仿人机器人竞速、FIRA仿真、 FIRA小（中）型组、微软（ms）足球机器人仿真、舞蹈机器人、双足竟步组、机器人游中国、武术擂台赛、标准平台组、智能搬运、助老、医疗、服务、创新等等……

7. 双足竞步机器人组 • 交叉足竞步机器人 • 窄足竞步机器人 • 自由体操机器人

8. 双足竞步比赛场地介绍 关于场地： 1：对于大学组宽度是60厘米 2：启动时机器人在界外 3：若超过半个脚掌出界，视为出界一次 4：机器人任一脚掌触线视为到达终点 5：场地材质为三合板（或细木工板，实际上比较光滑）

9. 交叉足印竞步机器人比赛规则 竞赛开始时： 先走3步、立正，然后卧下（身体向前）、向前翻跟斗3次， 再起立、向前走3步、立正、然后卧下（身体向后）、再向后翻跟斗3次、再起立、然后以轻快步履走向终点。 参赛者要在指定3分钟或少于指定时间内完成所有动作，及要走到终点。 狭窄足印竞步机器人比赛规则 竞赛开始时： 先走3步、立正、然后卧下（身体向前）、向前翻跟斗3次，再起立、向前走3步、立正、然后卧下（身体向后）、再向后翻跟斗2次、再起立、然后以轻快步履走向终点、参赛者要在指定5分钟或少于指定时间内完成所有动作，及要走到终点。

10. 双足机器人计分法： 1.机器人行走时每次跌倒扣10分，由栽判指定在原位将机器人重新放正继续竞赛，不另补时。 2.不按指定动作次序运行的机器人将按次序偏差次数扣分，每次偏差扣10分。 3.机器人行走每出线一次扣10分。 4.裁判未指定情况下，人为干预一次扣10分。 5.以扣分少者为胜；在扣分相同条件下，以使用时间短者为胜。

11. 无论制作机器人的那一部分，一定要先仔细阅读比赛相关事项，对比赛要求的各项细则十分清楚。无论制作机器人的那一部分，一定要先仔细阅读比赛相关事项，对比赛要求的各项细则十分清楚。 一是比赛规则可以避免一些不符合要求的地方，减少无用功和重复性劳动。 二是比赛规则每年都会有变动，避免比赛前出现因为没有准备而丢分的遗憾。

12. 实体的制作（以双足竞步机器人制作为例） 控制电路板的制作 调试软件的编写 动作的调试 经验感悟

13. 实体制作 头部 肩部 膝部 足部 机器人实体结构分为头部、肩部、膝部和双足四大部分。

14. 实体制作 头部 肩部 膝部 足部 表示舵机 两种舵机布局各有优缺点，具体结构可参考比赛照片。

15. 头部 扁平型 倒三角型 1 低头准备 头部 2 抬腿头支撑 为了翻跟头时机身平稳，头部在不超尺寸要求的前提下需要做成尽量宽尺寸（如倒三角形），一遍机器人的头可以稳定地顶在地面上，在腿翻时提供足够的翻转力矩，使机身不会偏转转向；如果足够宽甚至可以两条腿同时翻转（有实例），最大限度的节约时间。

16. 狭 窄 足 交 叉 足

18. 肩部 肩部 舵机 肩部要求机械性能坚固，在受力的时候几乎没有形变，同时便于安装器件和拆卸更换。机器人在行走和翻跟头时会一条腿抬起，只是肩部提供力矩，任何形变会导致间距变换，增加调试难度。可以为U型槽样式。

19. 膝部 膝部的机械尺寸精度要求较高，打孔位置要精确，孔径大小要合适，否则容易使机器人在弯曲腿时，脚面和腿出现较大偏移，出现摩擦甚至跌倒，调试时难以直线行走，过孔在侧面应在一条直线上，孔径为刚过螺丝为宜。

20. 足部 对于交叉足和狭窄足，在不超要求的情况下，尺寸越大越好，前后尺寸对步行时机器人机身的稳定性有直接影响。 对于交叉足，左右脚伸出的交叉齿要坚硬，长度要尽量长，必须保证能够单腿站立，同时不会出现弯曲而导致机体倾斜。重量宜重不宜轻。 对于狭窄足，尺寸应尽量大，以增加步行稳定性。机身重心不宜偏高。

21. 实体制作后话 在制作时最好能够尽最大努力的估计出机器人在行走和翻跟斗时的情况，仔细分析各个关节的相对位置和步行姿态，做到心中有数，胸有成竹。

24. 双足步行机器人工作原理 舵机 单片机 舵机 键盘 舵机 舵机 通讯电缆 1、系统平台组成框图： 舵机 舵机 电脑

25. 双足步行机器人工作原理 舵机 单片机 舵机 舵机 舵机 2、机器人组成框图： 舵机 舵机 2051/8051单片机 AVRmega8 舵机是能够控制旋转角度（0°～180°）的电动机，常用的一般为脉宽控制，以20ms为周期，正脉宽为0.5ms到2.5ms。

27. 二、双足步行机器人工作原理 3、舵机控制原理： 舵机的输入线共有三条，红色中间，是电源线，一边黑色的是地线，另一条是控制信号线。信号线周期20ms，正脉冲宽度0.5ms到2.5ms，舵机的转动角度不能大于180° 禁止用手随意转动电机。 李义辉 信息学院

28. 双足步行机器人工作原理 熟练程度 编程下载的难易 推荐单片机 AVRmega8 STC89C51系列 脉宽信号产生的难易 辅助电路的复杂程度 4、单片机型号选择： AVRmega8：ISP下载，计数器带捕获功能，有内置RC震荡电路（1MHZ），有熔丝位配置（误操作可造成死锁），价格7元左右，容易购买。 价格及购买难易 STC59C51：232串口下载，计数器无捕获功能，需外界晶振，无熔丝位配置，价格5元左右，容易购买。

29. 控制电路板 控制电路板主要由电源部分和主控芯片组成。 电源部分要求同时为六个舵机和主控芯片提供稳定可靠的电源，舵机要求电源为DC 5V，主控芯片分为DC 5V和DC 3.3V两种。 单片机输出的舵机控制信号需要为TTL电平的PWM信号，周期为20ms左右，高电平宽度在0.5ms至2.5ms之间。

31. SWITCH短路帽 用来控制调试还是运行状态， 作用依然不大，建议直接短路 7805稳压片 将电池电压稳到5V左右 两片并联避免过热 第一级滤波电容 100pf 第二级滤波电容 第三级滤波电容 主要是第一级滤波，选用较大的电容， 在最后在加一个小一点的电容就可， 中间的亦可不加，影响不大 电源指示灯（上） 及限流电阻（300欧） 8个的插针座 电源插座 里负外正，与电池连接时注意 8路*3 PWM插针 由于我们只用6路， 在使用时尽量对称（即每面用三路）， 使两片7805的负载相同 串口电话线插座 注意四个管脚定义，自己测 9个的插针座 保护二极管 拨码开关 可用可不用， 可用来调速或是选择几套程序中的一套 也可不焊 限流电阻300欧 SHORT短路帽 LED PD7口控制的其功能可自定义 作用不大，我的意见直接焊短路不用焊二极管

33. 晶振 大小随意，但程序中相应位置要改变， 建议使用外部整数且较大的晶振（8M,12M等） 稳压片指示灯 其输入输出的电压差点亮二极管， 用来监视稳压片是否正常工作 一般不用焊 贴片式mega16 控制部分 下载线接口 建议用此样式的以防插反，当然用插针代替也可，千万别插反 芯片供电模块 稳压片BM1117 亦可用7805只要保证输出为5V， 但注意板子上左边是GND， 中间是输出电压， 右边是输入电压 复位电阻10K 102(1K亦可) 滤波电容10uf 稳压片的输出电压带有纹波， 此电容可减少纹波， 以使芯片更加稳定的工作 复位二极管 IN4148 一般不焊 保护二极管4007 防止各种原因导致的电压反向 复位电容104(0.1uf) 复位按键 芯片电源指示灯的限流电阻 300欧，亦可贴片102（1K） 芯片电源指示灯

34. 电源部分 A组舵机 B组舵机 创意！！ 舵机功耗较大，稳压模块可以将舵机分为两路，每路使用独立的稳压芯片。一般足部和膝部舵机功率较大，为平衡功耗，可按如下图所示进行分组。

35. 电源部分 对电源部分的布线和所用导线都应注意。布线要简洁，做好绝缘处理。所用导线的铜芯应当较粗，而且不易拉断，在连接线路之前应做好测试，最忌随便找来线头，在以后的调试和比赛埋下非常多的麻烦。 电路板上的焊点要光亮而饱满，与布线充分接触。 电路板与横梁间要做好绝缘层，用黑色绝缘胶带至少要三层以上。避免焊盘上的毛刺穿透绝缘层，导致短路烧毁导线和稳压模块甚至电池。

36. 单片机 对于步行机器人而言，无非是控制六个舵机而言，我们接触到的任何单片机都可以用来做控制芯片，而且调试过程也不会有太大差别。一般采用AVR16，61系列也有应用，使用51单片机的也有成功的范例，所以可以根据自己的情况和爱好自主选用单片机。 如果没有在调试和步行姿态上有质的提升和必须的要求，尽量避免推荐使用价格较高的单片机，以降低采购费用和电路板的制作成本，从而减少制作时间，为调试赢得时间。

37. 单片机 对单片机的选择要灵活。考虑软件运行效率，如果单片完成任务比较困难，可以尝试两片单片机并行工作。当前STC51单片机晶振频率可以到40MHz，对一般应用完全满足。 电路板可制作一个轻触开关，在上电后机器人立即做立正动作，在按一下开关后才开始执行比赛动作。比赛时需在裁判喊开始后才开始，所以上电后机器人应保持立正姿势，在裁判喊开始后再开始前进。

38. 行为分析解释程序 • 由于机器人的形态千变万化，控制方式也各不相同，因此有必要将行为库的信息解释为合适的信号模式，如角度，速度，或力量等信号，当然包含时间因素。 • 双足机器人的运动主要依靠角度（角速度）信号，因此需要将行为库文件中的信息“翻译”为合适的角度信号，从而指示机器人的工作。

39. 调试软件的编写 在编写软件和调试之前，请认真阅读并充分理解往届程序的方法，采纳并创新之前的优点，减少往届的不足。 软件的主旨是为了调试方便和动作姿态连贯自然，所以软件可以复杂，但调试时要简单，需要调整的变量越少越好，在比赛时紧张的气氛下，复杂的调试过程会导致效率的降低。一句话，让算法成为黑盒子，只给调试几个按钮。

40. 调试软件的编写 任何简单的成功都不容易。 动作算法需要深入考虑机器人行走时的步态规律，对动作进行平滑处理，这是调试软件的工作重心。这一部分的任何改进都将对调试过程的效率产生很大的提高。 没有完美的软件，即使软件可以运行了，也要想着如何才能更好。 嵌入式软件的精髓：用最低的成本达到最优的效果。

41. 动作的调试 从实战经验来看，机械上的任何缺陷都可以由动作的协调来完善。 调试者需要潜心思考和研究机器人的动作，对每个动作机器人的重心和各部分受到的力矩都要有定性的认识。 步行动作只有数十行，30分钟就可写出一套，但深入进入却需要一两周的时间。 耐心、细心和决心

43. 经验感悟 不付出足够的辛苦就不会有理想的成绩。 多思考，少调试。 需要更多的是创造性的劳动。 如果没有想好，那就休息一会，至少可以减少机械摩擦。 爱惜机器人。 避免疲劳作业。 做事有始有终。

44. 再接再厉 再创佳绩！