【知识】仿人机器人相关知识大汇集

仿效人的形态和不道德而设计生产的机器人就是仿人机器人，一般分别或同时具备仿人的四肢和头部。中国科技大学陈小平教授讲解，机器人一般根据有所不同应用于市场需求被设计成有所不同形状，如运用于工业的机械臂、轮椅机器人、步行机器人等。

而仿人机器人研究集机械，电子，计算机，材料，传感器，控制技术等多门科学于一体，代表着一个国家的高科技发展水平。从机器人技术和人工智能的研究现状来看，要几乎构建高智能，低灵活性的仿人机器人还有很长的路要回头，而且，人类对自身也没完全地理解，这些都容许了仿人机器人的发展。　　一、基于ARM9的嵌入式仿人机器人传感器系统设计　　传感器技术是仿照人机器人研究的关键技术之一。

仿人机器人之所以能在未知或不得而知的环境中已完成一定的作业功能，是因为它需要通过传感器感官外部环境信息和自身状态，取得对系统信息，构建系统的闭环控制。目前在仿人机器人中应用于的传感器种类多样，例如视觉传感器、电子罗盘、加速度计和超声波传感器等都是仿照人机器人中常用的传感器。　　DF-1机器人是我院自律研制的一款仿人机器人。本文首先对DF-1机器人总系统展开了讲解，然后根据DF-1机器人必须构建的功能，设计DF-1机器人的传感器系统，然后构建传感器系统的明确工作电路，利用ARM9构建了传感器系统信息的收集，最后对传感器系统的效果展开了试验检验。

　　1.DF-1仿人机器人概述　　DF-1机器人仿效人体外形结构，利用舵机结构构建人类关节的功能，如图1右图。DF-1身长45cm，共计另设17个维度，明确分配为：踝关节22=4个维度，膝关节21=2个维度，胯关节22=4个维度，肩关节22=4个维度，肘关节21=2个维度，头部1个维度。DF-1机器人内部使用ARM9微处理器，主要用来已完成信息的融合、决策和规划等任务。

DF-1机器人早已需要构建的功能有步行、做到足尖、上楼梯、打太极拳，这些功能的构建是创建在：DF-1机器人具备较好机械结构基础上的，通过人工调试，原作明确程序已完成的。为提升机器人动作的稳定性，构建DF-1机器人的智能控制，必须对机器人配备传感器系统，使机器人需要感官自身状态和外界环境。

　　2传感器系统设计　　DF-1机器人的胸腔部位加装了三个成像传感器，分别用来测量机器人于是以前、左前和右前方向的障碍物。在该传感器系统中，使用了ARM9微处理器作为信息的收集、数据预处理和通信单元。

由于超声波传感器不存在多次光线问题，在超声波比较不应的方位加装了三个红外测距传感器用来解决问题这一问题。传感器系统提供的信息使用以定宽字节格式通过RS232模块传输给上位机。

传感器系统的基本结构如图1右图。　　2．1加速度计传感器　　判断机器人姿态的传感器有陀螺仪和加速度计等传感器，由于陀螺成本较高，而DF-1机器人在运动变化上更为较慢，故本文使用了成本较低的加速度计来感官机器人的姿态。

加速度计是物体运动测试中的最重要元件，它的输入与物体的加速度成比例。传感器系统所使用加速度计的具体型号为AD公司生产的双轴加速度计ADXL202。ADXL202具备两种输入，一种就是指XFILT和YFILT插槽输入模拟信号；另一种是必要从XOUT和YOUT插槽输入经调制后的DCM信号。

在明确用于中，搭配了加速度计的DCM信号输入，这样就可省却用于模拟信号必须引进的A／D切换环节，修改了电路设计可玩性。　　2．2成像传感器　　用来测距的传感器主要有红外传感器、超声波传感器、激光测距仪等，为了能在测量距离的同时辨别出有物体的大体形状，不应设计出多传感器测距系统。考虑到机器人的加装空间以及成本问题，主要搭配了超声波传感器展开距离的测量。

　　超声波传感器主要用来已完成机器人到周围障碍距离信息的测量，超声波在测距过程中不存在多次光线问题，即超声波遇上障碍物体时，没沿着原路回到升空接收点，而是经过多次光线后才回到升空接收点，这样测量到的距离信息仍然现实，情况严重时会遗失目标。本文搭配DEVANTECH公司生产的SFR05。SFR05的体积小，信号平稳，便于在机器人中加装，而且SFR05的测量距离为1cm～4m，在大于测量距离上可指出该传感器不不存在盲区。

　　2．3红外传感器　　为了填补成像传感器在测距中多次光线的问题，在超声波比较不应的方位加装了三个红外测距传感器。当超声波传感器测量的距离相比之下小于同方向上红外传感器测量的距离时，可以据此推断出超声波早已展开了多次光线，后用红外传感器测量的距离信息来代替超声波传感器的信息。

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