1. 功能說明

? ? 本文示例將實(shí)現(xiàn)R307樣機(jī)17自由度人形機(jī)器人行走的功能。該項(xiàng)目利用探索者平臺制作，其驅(qū)動系統(tǒng)采用伺服電機(jī)。

2. 仿人形機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

? ? 人型機(jī)器人是一種旨在模仿人類外觀和行為的機(jī)器人（robot），尤其特指具有和人類相似肌體的種類。常見一個包含完整四肢和頭部運(yùn)動的機(jī)器人需要17個自由度，每條腿有5個自由度；兩條手臂共6個自由度，每條手臂3個自由度；頭部1個自由度，全部一共17個自由度。

? ?? 串聯(lián)人形機(jī)構(gòu)：串聯(lián)人形仿生機(jī)器人是由多個 舵機(jī)關(guān)節(jié)模組【https://www.robotway.com/h-col-121.html】 組合而成的，類似于多個串聯(lián)機(jī)械臂組裝而成。

3. 仿人形機(jī)器人運(yùn)動算法

??? 人形機(jī)器人行走主要依靠腿部的運(yùn)動，同時可以通過甩臂等動作調(diào)整平衡姿態(tài)，所以人形機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃主要看腿部各關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)，下面給大家列一個10自由度人形雙足機(jī)器人的前進(jìn)步態(tài)：

??? 這里為了方便分析，將雙足簡化成如下圖所示，其中每條腿包含一個兩自由度的髖關(guān)節(jié)，共兩個自由度A和B，A左右擺動、B為前后擺動；一個自由度的膝關(guān)節(jié)C，為前后擺動；兩個自由度的踝關(guān)節(jié)D和E，D為前后擺動、E為左右擺動。

正面圖：第一步通過左右傾斜讓左腿脫離地面，注意保持上半身的水平。調(diào)整A/A1、E/E1：

側(cè)面圖：第二步左腿抬起，右腿回到初始位置。調(diào)整B、C、D：

側(cè)面圖：第三步右腿向前彎曲，使身體前傾，讓左腳落地，為下一步右腿邁步做準(zhǔn)備：

正面圖：第四步通過左右傾斜讓左腿脫離地面，注意保持上半身的水平。調(diào)整A/A1、E/E1（注意這一步之前左腳落地后繃直）：

側(cè)面圖：第五步右腿抬起，左腿回到初始位置。調(diào)整B1、C1、D1：

側(cè)面圖：第六步左腿向前彎曲，使身體前傾，讓右腳腳落地，為下一步左腿邁步做準(zhǔn)備：

提示：在上面的步態(tài)描述中所畫的圖都以每一步最全面的角度為準(zhǔn)，所以大家不要在意視圖，注意步態(tài)。

4. 電子硬件

本實(shí)驗(yàn)中采用了以下硬件：

電路連接：

1~17號舵機(jī)接線如下：

D1、D2、D3、D4、D7、D8、D9、D18、D19、D20、D21、D23、D24、D25、D26、D27、D5

5. 功能實(shí)現(xiàn)

上位機(jī)：Controller 1.0

下位機(jī)編程環(huán)境：Arduino 1.8.19

5.1示例程序

下面提供一個17自由度人形機(jī)器人行走前進(jìn)的參考例程（_17servo_human.ino），將參考例程下載到主控板中：

5.2 調(diào)試

? ? ? 雙擊打開Controller 1.0.exe。將波特率與串口設(shè)置好，同時留下1、2、3、4、5、7、8、9、18、19、20、21、23、24、25、26、27幾個舵機(jī)串口，調(diào)試舵機(jī)角度。具體操作步驟可參考 【U002】如何驅(qū)動模擬舵機(jī)-Controller 1.0b軟件的使用【https://www.robotway.com/h-col-129.html】 ?。

? ? ?? 將幾個舵機(jī)的角度調(diào)試好并記錄下來，將調(diào)試好的舵機(jī)角度寫到對應(yīng)例程（_17servo_human.ino）中的位置；下圖所示是角度，大家可嘗試自己更改角度值使其動作看起來更流暢。

提示：17自由度人形機(jī)器人行走調(diào)試并不只是通過程序去調(diào)整步態(tài)和舵機(jī)角度，還涉及到重心的調(diào)整，重心可以通過編程調(diào)整，也可以通過調(diào)整結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。

6. 資料下載

資料內(nèi)容：

①行走-例程源代碼

②行走-樣機(jī)3D文件

③Controller1.0b資料包

資料下載地址：https://www.robotway.com/h-col-208.html

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