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人形機器人是近年來發展起來的高新技術密集的機電一體化產品，是集機構學、傳感技術、控制理論與技術、計算機技術等多學科技術為一體綜合性平臺。其中，人形機器人實現連續穩定的雙足行走，對擴展機器人操作器的工作空間和促進康復醫學、仿生學、人工智能、計算機圖形學等相關學科的發展具有重要的理論意義和實用價值。本文的主要工作是對小型雙足人形機器人的軟、硬件平臺及步態規劃進行了研究和開發，具體包括以下幾個方面： 1.機器人控制系統硬件平臺總體方案設計基于雙足人形機器人控制系統的要求，選擇了具有21個自由度的HGR-4M機器人作為機械本體，確定了主控機和感知傳感器的型號；以AVR單片機芯片—AT90CAN128為核心，設計了運動控制器硬件電路，實現了實時控制21路舵機和實時采集傳感器信號的雙重實時任務。以CAN總線、RS232和RS485為通訊方式，對HG14-M舵機進行改進，設計了適用于機器人分布式控制系統結構的新型伺服舵機，可減輕機器人布線的難度。 2.機器人軟件系統開發完成了驅動運動控制器硬件電路的各個模塊底層驅動程序的編程，包括無線遙控模塊驅動程序、串口通信驅動程序、CAN總線驅動程序、加速度計模塊驅動程序、陀螺儀模塊驅動程序；應用AT90CAN128芯片的8位定時器，實現了運動控制器傳感器實時信號采集和舵機實時控制的核心程序設計，主控機實時接收、處理傳感器數據，判定機器人姿態；為了方便快捷地調試機器人的動作，設計了機器人動作調試軟件，此軟件可以實現對機器人各個關節的單獨控制和獲取機器人各個關節位置信息。 3.基于幾何簡化模型的步態規劃采用基于幾何簡化模型的方法，實驗確定了雙足人形機器人基本步態的關節運動參數，實現了側行、前進、轉身、倒地爬起等基本動作；分析了影響機器人穩定性的主要因素，主要包括機械誤差、舵機誤差、電源穩定性等因素，并給出了一些提高人形機器人穩定性的方法和建議。
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