跳舞机器人设计.doc

跳舞机器人设计.doc跳舞机器人的设计
摘要：随着社会发展，机器人已经渗透到我们的生活、工作和经济方面，机器人的研究和发展对于经济发展有很多影响。这篇文章主要是讲述跳舞机器人的设计和工作原理。此设计以 Arduino 系列 Atmega328 芯片为 MCU ，介绍了通过舵机驱动模块、红外线收发器、 超声波模块、语音识别模块实现跳舞、遥控、行走避障、语音控制的功能。整个系统具有鲜明的模块性、简单明了、设计方便等特性。
关键词： Arduino 跳舞 避障 遥控 语音识别 跳舞机器人
中图分类号： 文献标识码： A 文章编
号： 1007-9416（2015）11-0000-00
前言
机器人作为 20 世纪最为伟大的发明之一。 在短短
的几十年内发生了日新月异的变化。目前机器已经走
进人们的生活与工作，机器人已经在很多的领域代替
着人类的劳动，发挥着越来越重要的作用，人们已经
越来越离不开机器人帮助。机器人工程是一门复杂的
学科，它集工程力学、机械制造、电子技术、技术科
学、自动控制等为一体。作为当代电子信息工程专业
的大学生，理应顺应时代需求，积极创新，在学术上
应不到思索，不断深入。本次跳舞机器人项目在前人
开发基础上，进行的拓展和创新，通过 MCU 的和传
感器的控制，实现简单的行走壁障和跳舞功能。
跳舞机器人的工作原理
本设计是一个能完成简单人体功能、模拟跳舞动
作的类人型机器人，完成简单人体舞蹈的基本动作；可以前进后退、左右侧行，行动频率一秒两步，并具备语音识别功能。通过语言识别模块，可以对机器人实现语音控制。机器人包括头部、腰部、双臂、双足、底盘，分别通过舵机控制。知识涉及力学、机构学、电子学、自动控制、计算机和人工智能等。
跳舞机器人所有舵机通过 32 路舵机控制器控制，只需改变舵机的转动角度，就可以模拟出人的各种动作。舵机分布如图 1 所示。
机器人跳舞有一定的局限性，由于体积、舵机只能在一个平面上转动， 导致不能像人类一样灵活自如，但是人类简短的肢体动作能够完成。把一连串的肢体动作，连贯的完成，就能实现简单的舞蹈。动作完成的时间是通过计算舵机 DIV 得来的。调试动作有一个特性，双臂可以自由发挥，但双足舵机转动的角度就
需要控制好，防止“摔倒” 。
硬件系统的设计
主控芯片 MCU
据了解，在制作 DIY 和其他工艺品时，硬件的体
积是一个很重要的部分，体积太大，会导致做出来的
成品体积也会很大，影响美观，更影响实现现象的质
量。 而 Arduino 是一款便捷灵活、 方便上手的开源电子原型平台，包含硬件（各种型号的 Arduino 板）和软件（ Arduino IDE ）。它适用于爱好者、艺术家、设计师 。刚好符合需求，所以选择了 Arduino 系列
Atmega328 单片机芯片。
舵机控制模块
32 路舵机控制器可以通过 Arduino 的 USB 串口与计算机连接（ USB 和 UDB ），也可以直接与电脑连接实现通