Arduino四足机器人设计与代码详解

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资源摘要信息:"基于Arduino的四足机器人设计" 1. Arduino简介: Arduino是一款便捷的开源电子原型平台,它包括易于使用的硬件(各种型号的Arduino板)和软件(Arduino IDE)。Arduino板可以读取输入(如光、温度或压力传感器的信号)并将其转换为输出(点亮LED、启动电机、发布信息等),而Arduino IDE则用于编写和上传代码到Arduino板上。 2. 四足机器人概念: 四足机器人是以四只脚为移动基础的人工智能设备,模仿动物(如狗、马)的步态来实现行走、奔跑、转向等动作。由于其稳定的结构和灵活的运动能力,在探索和救援等复杂地形领域有很好的应用前景。 3. Arduino在四足机器人中的应用: Arduino由于其成本低、编程简单、扩展性强的特点,非常适合作为四足机器人的控制核心。通过编写特定的程序代码,Arduino可以控制伺服电机(Servo)的精确转动,从而实现四足机器人各个关节的精确控制。 4. servo_EITDD: 从提供的文件名“servo_EITDD”来看,这可能是一个包含了控制伺服电机的示例程序。EITDD可能是某个项目或程序名称的缩写。伺服电机控制是实现四足机器人动态平衡和行走的关键技术之一。 5. Arduino代码学习参考: 提供的描述中提到“arduino代码,可参考学习”,这表明文件中包含了可以供学习和参考的Arduino编程实例。学习这些代码可以加深理解如何使用Arduino控制硬件设备,比如如何编写代码来控制伺服电机的转动角度、速度和加速度等参数。 6. Arduino代码结构: Arduino代码通常包含两个主要部分:setup()函数和loop()函数。setup()函数只运行一次,用于初始化设置,如定义输入输出端口。loop()函数在setup()之后不断循环执行,用于执行实际的控制逻辑。 7. 控制伺服电机的代码要点: - 包含必要的Arduino库文件,如Servo库。 - 定义伺服对象,以及伺服对象与控制引脚的关联。 - 在setup()函数中初始化伺服对象,设置伺服电机的控制引脚为输出模式。 - 在loop()函数中编写控制伺服电机转到特定角度的代码,并可设置运动速度。 8. 伺服电机的工作原理: 伺服电机(Servo Motor)是一种可以精确控制转动角度的电机。它通常由电路板、微型电动机、齿轮和位置传感器组成。通过发送脉冲信号控制其转动角度,Arduino通过改变脉冲宽度来控制伺服电机转动到指定位置。 9. 四足机器人的运动控制: 四足机器人的运动控制通常较为复杂,需要控制每条腿的运动序列以及协调每条腿的动作。这涉及到步态算法的设计,如波浪步态、对角线步态等。编程时需要考虑机器人如何在不同地形上保持平衡,以及如何改变速度和方向。 10. 设计注意事项: 在设计基于Arduino的四足机器人时,需要考虑硬件选择、结构设计、电路布线、供电方案、程序编写等多个方面。例如,选择合适的伺服电机和Arduino板型号,设计机械结构以支撑机器人的重量和动作,确保供电充足且稳定,编写能够实现预期运动控制的程序代码等。 通过深入研究提供的文件内容,学习者可以掌握如何利用Arduino控制伺服电机,进而开发出功能完善的四足机器人。学习内容包括硬件的选择和搭建、软件的编程以及整体控制逻辑的设计,为以后开发更复杂的机器人项目打下坚实基础。
2021-04-19 上传
硬件部件: Arduino Nano R3 × 1个 超声波传感器-HC-SR04(通用) × 1个 双极-射频功率晶体管,250 MHz × 1个 Maker Essentials-迷你面包板和跳线 × 1个 直流电源插座2.1MM桶式PCB安装 × 1个 TT DC 1:120减速电机× 1个 软件应用程序和在线服务: Arduino IDE 手动工具和制造机: 3D打印机(通用) 烙铁(通用) 腿式机器人一直是机器人行业中最有趣的创造之一,因为它们可以帮助我们探索神秘的月球洞穴和其他太空探索任务。实际上,有腿机器人是具有铰接式腿机构的移动机器人,可在粗糙的火车上提供运动。与轮式机器人相比,尽管速度较慢,但它们可以在不同的地形上移动。 腿式机器人的制造和控制通常很复杂,因为它需要精确控制每条腿以保持其平衡。在这个项目中,我们的目标是制造一个有趣且易于构建的具有Lego兼容功能和Arduino板的四足机器人(图A)。 为此,我们利用了有趣的机械机制,只需一个直流减速电机即可模拟真实动物的行走模式。结果非常有趣。 图A—四足机器人 在本教程中,我们将使用与Lego兼容的零件制作机器人的身体和腿部机械装置。然后,将现成的直流齿轮电动机连接到支腿机构以移动支腿。 下一步,我们将需要在机器人中增加大脑来控制其运动。因此,我们将Arduino Nano用作智能大脑(图B)。Arduino使我们能够利用各种市售的电动机和传感器来扩展Quadruped的可能性。 图B-Arduino Nano板 为了提高机器人的性能,我们使用超声波传感器作为机器人的眼睛(图C)。通过使用超声波传感器,机器人可以避免障碍物。得益于Arduino开发板的开源特性,它可以进行此类开发。 图C-作为机器人眼睛的超声波传感器 演示视频: