17自由度人形娱乐机器人简单设计

摘要：本文首先对17自由度人形机器人进行硬件结构组装，其次对机器人各个舵机进行角度分析和设计，让机器人的动作和人更接近；在图形化界面的编程下，本机器人可以实现上位机控制、手机APP控制、无线蓝牙控制和同步控制等多种控制方式。

关键词：17自由度机器人；舵机；图形化编程

1 引言

人形机器人集机、电、材料、计算机、传感器、控制技术等多门学科于一体，是一个国家高科技实力和发展水平的重要标志。很多国家的动物园、娱乐中心的大型游园场所，为了增加它的趣味性，推出各种娱乐表演型的机器人。人形机器人可以通过程序控制全身的舵机配合随音乐起舞、行走、起卧、武术表演、翻跟斗等杂技以及各种奥运竞赛动作，具有高扭力、高转速、高稳定、反应灵敏、无抖动、转动角度大等优点。

2 人形C器人整体结构设计

头，躯干，四肢的仿人结构是人形机器人基本组成结构，均采用铝合金结构开模加工而成，配17个高精度的数码舵机（图1）。相当于17个活动关节，可以模仿人完成一些前进、后退、下蹲、左右转弯基本动作甚至舞蹈、格斗等复杂动作。本控制系统采用20路机器人专用舵机控制器（图2），板载MP3传感器模块；并采用NRF24L01无线模块（图3）实现多个机器人同步动作等。

3 人形机器人编程调试

本系统采用图形化编程语言，简称G语言，它是继C语言之后的新一代高级语言。它从根本上改变了传统的编程环境。用“图标”代替了“文本指令”。整个编程过程变得直观、简便而有趣。本系统人形机器人控制系统采用是20路舵机控制器，并配有一个MP3模块。舵机控制器通过上位机编辑动作（图4），最后将编辑好的动作下载到舵机控制器

在图4中使用鼠标拖动舵机面板中的滑条，舵机连接的是第几通道，就拖动对应的舵机面板。依次设置多个舵机之后，设置好时间，然后点击“添加”按钮，此时软件下方会生成一条命令，该命令就可以同时控制前面多个舵机了。

4 人形机器人其他控制方式

本系统除了可以采用上位机编程控制外，还可以采用无线手柄控制（图5）、手机APP控制（图6）和同步模块控制（图7）。

无线手柄按键可通过上位机进行设定执行对应动作组，从而达到控制机器人的目的。（格式：#1GC1，1G是第一个动作组，C1是循环执行一次）；手机APP默认设置16个动作组，按下相应按键，机器人自动执行相应动作，还可以通过语音控制实现人机对话；同步模块安装在舵机控制机上之后，同步遥控按键可通过上位机nrf设置中进行设定执行对应动作组，从而达到控制多个机器人同步动作的目的。

5 结束语

本设计对人形娱乐机器人的机械部分和程序部分进行了较为全面的分析，采用图形化编程进行控制，使机器人动作操作简单，动作准确，便于维护与维修，代替了人类的某些动作，提高娱乐性和观赏性，当有不同的动作需要的时候可以随时更改程序以便满足不同的环境要求。

参考文献：

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