尺蠖:爬绳机器人(Sloth:Rope climbing robot)

尺蠖:爬绳机器人(Sloth:Rope climbing )
翻译:chinarobot

0. 摘要

      Sloth尺蠖 是一种被用作爬绳的机器人。通过学习解剖和观察生物界中真正的树懒,我在制作机械设计和爬行步态方面得到了一些灵感。Sloth机器人由三个小型伺服系统组成,并由一个串行伺服控制器控制。这种重0.25千克,长20厘米的机器人的最快速度是60m/hsloth机器人能携带一个小型摄像头去获取接近的图像信息,这样可作为一个电视现场机器人系统,应用在那样困难或者危险、人类不宜出现的场合(比如:地震中倒塌的房子、毒药或者毒气泄漏的场合等)

尺蠖:爬绳机器人(Sloth:Rope climbing robot)
翻译:chinarobot
关键词: 人工智能, 爬行机器人, 移动机器人系统, 微机器人.

0. 摘要

Sloth尺蠖是一种被用作爬绳的机器人。通过学习解剖和观察生物界中真正的树懒,我在制作机械设计和爬行步态方面得到了一些灵感。</span>Sloth机器人由三个小型伺服系统组成,并由一个串行伺服控制器控制。这种重0.25千克,长20厘米的机器人的最快速度是60m/hsloth机器人能携带一个小型摄像头去获取接近的图像信息,这样可作为一个电视现场机器人系统,应用在那样困难或者危险、人类不宜出现的场合(比如:地震中倒塌的房子、毒药或者毒气泄漏的场合等)

1.硬件设备

1.1微型连续伺服控制器

   微型伺服控制器(串行伺服控制器)是一个小型预存程序的专用控制器,这种便利的小型装置可以让一个微型控制器或者一个PC串行端口可靠地停止或者工作,进而控制这些伺服,通过如下简单的指令可以很容易地控制伺服的位置。

它是怎样工作的呢?利用微型控制器控制伺服并不难,而但需要控制的伺服增加时,一般的微型控制器将会陷入泥潭无法正常工作,也没有时间去监视传感器或其它的输入/输出接口。SSC可以处理这种时间的选择而让主机获得更多的时间去处理别的事情。

这种标准的连接器使利用PC控制SSC变得很容易。只需把电缆插入串行口和SSC并向串行口输入以下位置信息:

 byte1=sync(255)

byte2=servo0#(0-7)

byte3=position(0-255)

所以当发送一个255.3.18时,将使伺服3转动180;发送255.6.25将使伺服6转动25。任何计算机或者程序语言产生的波特率为24009600的串行数据都可以被使用。SSC通过编址可以用一个串行口控制16个伺服器或者控制控制器上的一个管脚。特殊顺序的单元允许一个端口控制多达255个伺服器。
The Mini SSC is a trademark and product of Scott Edwards ElectronicsInc., AZ-USA, (
www.seetron.com).

1.2 硬件执行系统

机器人的大脑是基于以上所描述的那种SCC II型串行控制器。这个控制器通过一个RS―232接口与一台运行机器人控制面板软件程序的个人计算机相连。这种控制器通过RJ11接口与PC相连。伺服器的最大工作范围被预定为180度,所以这个R跳线被设置;伺服的编号地址被预设为0~7,所以I跳线被取消;传输波特率为9600byte/s,所以S跳线被设置。这种机器人仅用地址为0~2的三个伺服器,前两个用来控制上和下的两个夹紧机构,第三个用在身体上。

机器人硬件设置图示如下:

2.机器人控制软件

2.1爬绳步态

向上    爬上向下爬各有6个步态组成。这两种步态的不同之处在于其顺序完全相反。爬绳之前的准备及向上和向下的爬行步态用图片描述如下:

准备爬行



单击软件控制面板上的"Release"
按钮使两个夹紧装置松开关使之穿过绳子。

单击控制面板上的"Grab"
按钮使机器人的身体稳定在绳子上

准备工作做完后,机器人在竖直方向上、下或者在水平方向上左、右运动。

向上爬行的步态


Step 1
释放下端

Step 2
弯曲身体

Step 3
夹紧下端

Step 4
释放上端

Step 5
前伸身体

Step 6
夹紧上端

这是一个向上爬的步态循环,重复以上动作即可连续运动</span>

向下爬行的步态


Step 1
释放上端

Step 2
弯曲身体

Step 3
夹紧上端

Step 4
释放下端

Step 5
前伸身体

Step 6
夹紧下端

这是一个爬行步态循环.重复以上步态可以连续爬行..

2.2软件执行系统

该机器人的控制软件(控制面板)是用Visual Basic6编制的。该程序的"图形用户界面"包括8个按钮用于方便地控制机器人。"PortCOM1"按钮用来预设串行口;"Mode"按钮用来预设机器人单步运动还是连续运动;"Grab"和"Release";两个按钮用来控制上下端的夹紧与释放;"Climb up"、"Climb down"和"Stopclimb"按钮用于爬绳子的控制;"Quitprogram"按钮用于中断程序运行。控制面板的图形如下:</p>

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