本文對雙足競步機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計并對其步態(tài)規(guī)劃進(jìn)行研究，成果成功應(yīng)用于全國機(jī)器人大賽雙足競步機(jī)器人項目競賽中。 首先，對雙足競步機(jī)器人的自由度進(jìn)行配置;根據(jù)自由度的配置把機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)分為腳部、膝部、胯部、軀干部四個模塊，對其進(jìn)行模塊化設(shè)計與制造;利用UG NX軟件進(jìn)行實體建模，生成各個模塊的鈑金展開圖;對各個模塊進(jìn)行加工和裝配，得到雙足競步機(jī)器人實體。 其次，在分析舵機(jī)控制原理的基礎(chǔ)上，提出了PWM信號生成方法合理性評價四原則，實現(xiàn)了對各種生成PWM信號的方法全面而又具體的評價;首次提出了利用分時成組原理進(jìn)行PWM信號生成的方法，生成的PWM信號不僅具有較好的輸出同步性、周期可適應(yīng)性和良好的占空比可調(diào)性，而且具有較強(qiáng)的信號輸出能力。 然后，根據(jù)分時成組原理，利用C8051F040單片機(jī)作為主控芯片，在Protel DXP軟件中進(jìn)行了控制系統(tǒng)電路原理圖和PCB板圖的繪制;利用Keil uVision2軟件實現(xiàn)了控制程序的編寫。 最后，利用Denavit—Hartenberg規(guī)則對雙足競步機(jī)器人進(jìn)行運動學(xué)建模;在運動學(xué)模型的基礎(chǔ)上利用齊次變換矩陣進(jìn)行了運動學(xué)方程的建立;根據(jù)步態(tài)規(guī)劃的相關(guān)參數(shù)，利用Matlab軟件求解并仿真出各關(guān)節(jié)自由度的軌跡曲線;采用離線規(guī)劃——在線調(diào)整方式對雙足競步機(jī)器人的關(guān)節(jié)運動軌跡進(jìn)行修正，得到平滑而穩(wěn)定的步態(tài)軌跡。