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1、 榆 林 學 院 畢業(yè)設計（論文）開題報告 題 目 人形機器人太極動作實現(xiàn)研究 學生姓名 學 號 529477926@ 院 (系) 能源工程學院 專 業(yè) 測控技術與儀器 指導教師 報告日期 2012 年 1 月 5 號 畢業(yè)設計（論文）題目 人形機器人太極動作實現(xiàn)研究 題目類別（請在有關項目下作√記號） 設計 論文 其它 √ 題目需要在實驗、實習、工程實踐和社會調(diào)查等社會實踐中完成 是 否□ 畢業(yè)設計（論文）起止時間 2011

2、年12月5日起至2012年5月18日（共16周） 1.本課題的意義 人型機器人是具備人類外形特征和行動能力的智能機器人，采用雙腿行走方式，通過手臂和身體的協(xié)調(diào)完成一些簡單的功能，如人形機器人隨音樂起舞、行走、起臥、武術表演、打太極等等各種機器人競賽動作。人形機器人的出現(xiàn)是控制科學、傳感器技術、人工智能、材料科學等等學科的技術進步，以及機器人使用范圍的擴大和人類日常生活需要的產(chǎn)物。另外人形機器人集機、電、材料、計算機、傳感器、控制技術等多門學科于一體，是一個國家高科技實力和發(fā)展水平的重要標志。 課題研究人形機器太極動作的實現(xiàn)對人形機器人及其他類型機器人的研究與應用有著重要的意義；同時能夠幫

3、助本人了解和學習更多關于人形機器人方面的知識，以及相關專業(yè)等知識的學習；另外還對本校參加中國具有影響和權威的機器人技術大賽有一定的幫助和促進作用。因此本課題的研究具有一定的理論意義和現(xiàn)實意義。 2.國內(nèi)外狀況 從1920年，“機器人”一詞誕生；到1962年，真正意義上的工業(yè)機器人出現(xiàn)；再到1980年，工業(yè)機器人廣泛的應用于工業(yè)現(xiàn)場；直至二十一世紀的今天，與人類發(fā)展的漫長歷史相比，機器人的發(fā)展經(jīng)歷了近百年的時間，但對人類的影響卻超乎人類歷史上的任何一個百年。隨著機器人技術的逐步完善，適于特殊作業(yè)的機器人種類也日益增多。 人形機器人的研究起步于1960年代后期，目標是解決人形機器人的雙足行走

4、問題。如日本早稻田大學加藤一郎教授在1969年研制出WAP-1平面自由度步行機。研究的內(nèi)容包括行走機構的設計以及相應的控制方法。1973年，加藤等人在WL-5的基礎上配置機械手及人工視覺、聽覺裝置組成自主式機器人WAROT-1。在此后很長的一段時間里，人形機器人的研究重點是行走機構的研究，如采取新的驅(qū)動方式和步行方式的控制方法，提高人形機器人的行走速度，近期的技術發(fā)展使得人形機器人具備奔跑能力（索尼的SDR-3X）。進入1990年代，人形機器人的控制方法和人工智等方面的研究成果不斷出現(xiàn)。日本本田公司于1997年10月推出了仿人形機器人P3，美國麻省理工學院研制出了仿人形機器人科戈（COG），德

5、國和澳洲共同研制出了裝有52個汽缸，身高2米、體重150公斤的大型機器人。 我國的人形機器人研究起步于1986年啟動的國家高技術計劃（863計劃），經(jīng)過二十多年的研究，同樣取得了豐碩的成果。國防科技大學、哈爾濱工業(yè)大學研制出了雙足步行機器人，北京航空航天大學、北京科技大學研制出了多指靈巧手等。北京理工大學研制的機器人“匯童”有32個自由度，能打太極拳，會騰空行走，并能根據(jù)自身的平衡狀態(tài)和地面高度變化，實現(xiàn)未知路面的穩(wěn)定性走。國防科技大學也是我國人形機器人研究的佼佼者，從1987年至今已近完成了四代機器人樣機的研制。 綜上所述，日本等國家的研究最具代表性，其技術水平已經(jīng)較為先進，實用化程度也

6、在逐步提高。國內(nèi)人形機器的研究起步比較晚，與日本等技術強國相比還存在一定的差距。但隨著我國科技技術的進步和發(fā)展，現(xiàn)如今我國在人形機器人的研究方面也取得了突破性的發(fā)展。 3.研究內(nèi)容 在舞蹈機器人比賽中，舞步編排，動作復雜、協(xié)調(diào)程度，技術難度等是重要的評分標準。課題通過對舞蹈機器人的單舵機拖動及調(diào)速算法、舵機聯(lián)動PWM 指令算法進行研究，設計PWM波控制舵機運轉程序，完成舞蹈機器人整套舞步，從而順利完成比賽任務。 4.研究方案以及步驟 4.1 研究方案 （1）對論文相關資料進行查找總結。 （2）單舵機拖動及調(diào)速算法。 （3）舵機聯(lián)動PWM指令算法。 （4）依據(jù)太極動作，進行舞蹈

7、動作設計。 （5）實驗驗證。 4.2 研究步驟 （1）首先通過資料查找，對題目相關的國內(nèi)外背景進行介紹，闡述論文的意義，確定論文方案。 （2）然后找24式太極拳視頻并對其進行相應的截圖處理。 （3）根據(jù)視頻截圖繪畫出每個動作相對應的簡圖。 （5）根據(jù)所畫簡圖得到相應的角度值。 （4）編定相關C語言程序。 （6）根據(jù)相關程序和數(shù)據(jù)進行試驗驗證。 （7）根據(jù)驗證結果解決研究設計過程中出現(xiàn)的問題和不足之處。 （8）問題解決后繼續(xù)進行試驗驗證，達到預期的效果和目的。 （9）對設計的全過程進行總結。 5.論文提綱 (1)緒論 (2)太極拳動作的視頻及處理 (3)人形機器人

8、太極動作實現(xiàn)相關算法 (4)依據(jù)太極動作，進行舞蹈動作設計 (5)試驗驗證 (6)結論 (7)參考文獻 (8)致謝 6.設計工作量的估計 6.1 設計篇幅 根據(jù)課題提出問題、分析問題，提出方案、并進行設計分析并驗證等，字數(shù)在8000左右； 6.2 文獻查閱 查閱與畢業(yè)設計相關的文獻（不含教科書）不少于5篇。 7.工作條件 7.1 工作條件 在榆林學院圖書館電子閱覽室的中國知網(wǎng)上查找相關的文獻資料，利用word進行排版、編輯。 7.2 仿真分析條件 能源化工樓，配備Solidworks、Autocad、Protel、MATLAB等大型軟件的計算機工作室。

9、7.3 實驗條件 研究智能機器人的科技活動中心、儀器儀表實驗室、PLC控制實驗室、單片機實驗室（能源化工樓）。 8.預期達到的水平 （1）提交一篇不少于8000字的畢業(yè)設計。 （2）論文符合《榆林學院畢業(yè)設計指導手冊》相關要求，格式正確，條理清楚，層次分明，有自己的見解和結論。 （3）論文有相關的實驗數(shù)據(jù)或者仿真進行支持。 （4）掌握Office，word排版，Atuo CAD等軟件的使用。 9.存在的問題及擬采取的解決措施 （1）在截取視頻的過程中所截取的動作不連貫，擬通過連續(xù)截圖工具進行截圖然后再進行篩選。 （2）在畫視頻動作對應的簡圖動作時找不好角度，擬通過CAD畫

10、圖進行動作的簡化和提取。 （3）在編寫相關C語言程序時存在問題，擬通過查看C語言相關課本或請教老師進行解決。 （4）對于論文的結構、部分設計內(nèi)容及資料的解讀有問題，擬通過請教指導老師及與同學討論。 （5）在最終試驗驗證時有困難，擬通過老師的指導或向參加過中國機器人大賽的同學學習來解決。 參考文獻 [1] 2011年中國機器人大賽舞蹈機器人組比賽規(guī)則[Z].2011.4:1-3. [2] 郭志攀.小型雙足機器人設計及運動規(guī)劃研究[d].哈爾濱工業(yè)大學，2007：27-40. [3] 張博,杜志江,孫立寧,董為.雙足步行機器人步態(tài)規(guī)劃方法研究[J].機械與電子,2008,(04

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