基于嵌入式的舞蹈機器人設計

張鵬飛

摘 要：隨著科學技術的發展，機器人技術早已經非常成熟，并且廣泛地應用于人類生活的各個領域，尤其是舞蹈機器人具有人類外觀特征、又兼具技術含量。本課題將設計一具有簡單人體功能的、模擬舞蹈動作的類人型機器人。機器人包括底座、頭部、上身、下肢、以及單片機控制板，我們通過單片機控制板分別控制手臂、頭部和底盤運動的電機及傳動機構等，實現電路控制和機械傳動，使機器人完成各項動作。

關鍵詞：舞蹈機器人；單片機；電路控制

1、引言

機器人作為人類上個世紀最偉大的科學發明之一，在短短的幾十年內發生了巨大的變化。隨著機器人技術的大發展，傳統的工業生產面貌發生根本性變化，而且對人類社會也產生了深遠的影響。近幾年，機器人的應用領域不斷擴展，從工業生產線到大海的探索，乃至太空探索等領域，機器人堪稱是無處不在。目前機器在人類的生活與工作中隨處可見，機器人發揮著越來越重要的作用，在很多的的領域已經代替著人類的勞動，人類已經越來越依賴機器人的幫助。未來的機器人是一種能夠代替人類在非結構化環境下從事危險、復雜勞動的自動化機器，是集機械學、力學、電子學、生物學、控制論、計算機、人工智能和系統工程等多學科知識于一身的高新技術綜合體。各種機器人的多用化，昭示著機器人技術燦爛的明天。

2、機器人總體設計

隨著現代科技的發展，機器人技術已廣泛應用于人類社會生活的各個領域，尤其是舞蹈機器人具有人性化、造型美觀、技術含量高的特點，在青少年中很受歡迎。該項目設計了一個具有簡單人體功能和模擬舞蹈動作的仿人機器人，完成了簡單人體舞蹈的基本動作。它可以前后移動、左右左右、左右擺動、前后擺動手臂。行為，盤旋，頭部動作靈活。機器人由底座、頭部、上半身、下肢和電路控制板組成，控制電機和手臂、頭部、底盤等運動的傳動機構等。通過電路控制和機械傳動，機器人可以完成各種動作。方案如圖1所示：

3、機械設計

機器人整體機械結構采用仿人型結構，用了17個舵機作為機器人的關節點，具有17自由度。腿是兩足行走。他們可以在平坦不平的地面上、樓梯上下行走。路面平整度好，接縫好，牽引平穩。如圖2。腰部的設計是腰部的仿人機器人，主要承接如果上部的重量，腰部可以做最佳的旋轉水平設計時，如果不將大大影響機器人的平衡；從而降低可變部分，腰部的轉動不使用電機的轉動帶動其他機構終于把腰部的設計，而是直接利用電動機來實現彎曲。手臂機構是整個機器人的重要組成部分，具有更大的手臂自由度，許多動作都是通過手臂反射出來的。因為頭部機構比較簡單，所以我們用手把它畫在一起。由于設計要求不點頭，我們只需要一個馬達來實現頭部運動，如圖3所示。

4、軟件設計

根據以往機械結構的設計和電路設計，單片機上的控制程序主要包括主程序和相應的中斷服務子程序。本設計是按照模塊化編程思想用C語言編寫的。所有機器人的執行部分都是在子函數中完成的。主要功能只負責調用子功能，保證了良好的維護和清晰的代碼結構。在主程序中，首先對單片機進行初始化，然后調用脈沖寬度調制函數，使相應的電機達到預定的速度。然后進入程序中的主循環，主要職責是設置堆棧指針和中斷向量。對所用到的特殊寄存器進行初始化和舞蹈動作初始化.主程序軟件框圖如圖4：

參考文獻：

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