人形机器人教材———基于Arduino开发平台V1.0目录一、机器人的组装 (1)Arduino人形机器人教材1.1. 组装工具 (1)1.2. 机器人零部件 (1)1.3. 部件装配 (3)二、系统概述 (21)2.1.arduino介绍 (21)2.2.Arduino驱动安装 (25)2.3.Arduino IDE菜单介绍 (31)2.4.24路舵机驱动板介绍 (36)2.5.图形化动作编辑软件 (37)三、实验操作 (48)3.1舵机实验 (48)3.1.1 舵机介绍 (48)3.1.2 舵机的内部结构 (48)3.1.3舵机的控制协议 (52)3.1.4 舵机实验操作 (53)3.2.声音传感器 (55)3.2.1声音传感器介绍 (55)3.2.2声音传感器实验操作 (55)3.3 PS2手柄 (57)3.3.1 PS2手柄介绍 (57)3.3.2 PS2手柄实验操作 (58)四、使用说明 (66)4.1.接线端口介绍 (66)4.2.操作说明 (66)4.3.开发指南 (67)注意事项请认真阅读该手册并注意产品功能和用途说明。

本手册在CD光盘上以PDF格式提供，如有需要可以进行复制或打印。

该手册内容可能因产品升级或其他原因而改变，本公司不另行通知客户。

安全防备根据严重程度，安全防备分两种：警告和注意。

在动手安装之前请先通篇阅读警告和注意事项。

安装和操作注意本段包含防止机械损伤方面的内容。

危险！当操作机器人的时候要注意安全。

如果没有正确组装，机器人将不能正常工作甚至会损坏。

组装方法详见第一章机器人组装说明。

在一个足够大的地方进行调试工作警告！远离小孩。

尽管该产品看起来像个玩具，在无人照看的情况下，它可能会对小孩造成伤害。

故障发生时，请立即关闭电源。

如果电池被弄破，暴露在液体，火或其他热源面前，可能会导致电击。

不要拆开或修改充电器和其电缆。

当不充电时，请把充电器从电源上拔下。

不要拆卸或修改电机里面的电路板。

不要在热，潮湿或寒冷的环境下使用，因为该产品包含精密的元件。

如果处在一个极端的条件下，错误可能发生。

充电时请确认充电器插座是牢固的。

请仔细阅读本手册，在调试时注意机器人各关节的方向，尽量避免关节相撞。

注意！机器人的电机需要定期维护以获得和维持恰当的性能。

在一个较大，平整的地方操作时机器人的表现效果会更好。

如果工作空间很小又不平的话，机器人可能会摔倒甚至损坏。

在启动了机器人或操作的时候请不要把住机器人。

在程序的下载过程中不要关闭机器人电源，否则程序会丢失或损坏。

电池！套件里面包含锂离子(Li－Ion)电池做电源。

该锂离子(Li－Ion)电池是高能量可充电的电池，必须妥善保管，充电和使用。

把充电器接入交流电源并把他连到电池的充电接口上。

当充电器接到交流电源后，它上面的电源灯会亮起来并呈红色。

状态指示灯会呈绿色，当电池充电完成，绿色指示灯熄灭。

警告！电池管理：该锂电池在使用时不要把电能全部用光才充电，要保留一点点电量。

如果电池充足电后放置很长一段时间，电池性能会降低。

当不使用时，必须把电池与电路板或充电器断开，把电池存储在阴凉，干燥的环境中。

充电时间。

给电池充分充电需要大约40分钟。

这个时间与充电前电池里原有电量有关。

充电时要注意照看，当电池异常的发烫时应立即停止充电。

过度充电可导致电池损坏。

注意！电池处理：不要拆开或修改电池的连接或更改导线。

不要让物体进入电池的连接头，也不要让导体裸露在外。

不要在高温和极端的环境下使用。

把电池存储在阴凉，干燥的环境中。

在运输或存储时，让电池远离其他导体。

当电池的导线变破旧或磨损时，请更换这个电池。

紧急处理：如果电池造破坏导致电解材料溅到皮肤上，立即用大量水冲洗皮肤。

如果电解材料溅到眼睛里面，请尽快就医。

电池里的电解材料是有毒物质，能对人和家庭环境、家具等造成污染和危害。

如果电池不能再被充电，请按照垃圾的处理方法或本国家的规则妥善处理。

不要通过焚烧来处理报废的电池。

一、机器人的组装1.1. 组装工具工具：十字螺丝刀（大、小号）、尖嘴钳、偏嘴钳、电螺丝刀等。

1.2. 机器人零部件因为结构复杂，需要先进行预装在进行总装。

首先是预装。

1)脚的组装装配前准备好零件，这里用到螺丝是舵机后盖上自带的螺丝紧固这里还需要注意的是舵机是不需要两边的耳朵的，这里是要剪掉的，具体的操作首先用偏口钳把舵机的耳朵剪掉，剪掉好为了美观通常采用砂纸磨一磨。

然后就是把舵机后盖上的4个长螺丝拆下来，再和脚上的支架对应连接起来即可。

准配步骤见图解2)右脚的准备安装3)完成安装4)左脚的准备安装5)完成安装两只脚对比：6)膝盖的组装这一步组装同样是首先把舵机的两个耳朵剪掉，然后用砂纸磨一磨剪痕，然后把舵机后盖上的4个长螺丝拆下来准备与膝盖侧板连接。

安装见图解：注意：两个膝盖是不一样的，两个上的舵机齿是相互对应①左膝盖的组装，这里需要M3X35mm铜柱、M2X4的螺丝、M3X6的螺丝②准备安装过程，标有黄色的部分代表舵机的齿③完成安装④右膝盖的组装，这里同样需要M3X35mm铜柱、M2X4的螺丝、M3X6的螺丝⑤准备安装过程⑥完成安装母8)准备安装过程9)完成安装母11)准备安装过程12)完成安装13)U型件与舵机套件的装配，这里需要用到M2X5mm的螺丝、M2的螺母、M2X4的螺丝，首先准备一下所需要的零件见下图14)准备安装过程装配动画见附录15)完成安装16)肩部U型件装配，这里需要用到M2X4的螺丝装配动画见附录17)完成安装18)胸部内侧板的组装这里用到两个舵机后盖是平底的并且没有耳朵，平底的舵机：拆换安装的方法就是，把舵机的后盖上的4个长螺丝拧出来，然后换上平底的舵机盖直接和内侧板相连接。

①正面准备安装②反面准备安装③完成安装19)胸部的组装这里要用到2个舵机，其中两个是需要剪掉耳朵的，另外两个是把耳朵剪掉的同时还要把舵机后盖换成平底的，带后轴的舵机：拆装步骤把舵机后盖上的4个长螺丝拧出来然后和后胸板配合再把长螺丝拧进去即可。

20)准备装配过程装配视频见附录22)右手的组装首先看一下需要准备哪些零件见下图，这里需要用到M2X4mm螺丝、M2X5mm的螺丝、M2的螺母23)准备安装过程25)首先看一下需要准备哪些零件见下图，这里需要用到M2X4mm螺丝、M2X5mm的螺丝、M2的螺母26)安装完成到这里部件装配就完了，接下来是总装27)机器人的总装首先准备一下总装需要的零部件，这里用到的螺丝是M3X6mm、M2X4螺丝①下面就开始一步步组装，首先是胸部上盖和头的组装，用到螺丝是M2X4、M3X6②腿根环节的组装，这里用到M3X6螺丝、M2.3X10mm螺钉③组装大腿的部分，这里用到M3X6螺丝、M2.3X10mm螺钉④组装膝盖，M3X6螺丝、M2.3X10mm螺钉⑤组装脚踝环节，注意：U型件上带丝的舵盘安装时相对应，另两个带丝舵盘朝后。

M3X6螺丝、M2.3X10mm螺钉⑥局部放大看一下，U型件上两了无丝舵盘是朝前方的⑦组装两只脚，M3X6螺丝、M2.3X10mm螺钉⑧组装肩部件，这里用到M3X6mm螺丝。

注意：带丝舵盘朝前⑨组装手臂，这里用到M3X6螺丝、M2.3X10mm螺钉⑩组装手，这里用到M3X6螺丝、M2.3X10mm螺钉⑾组装前后胸壳，这里要用到M3X15的圆头螺丝到这里人形机器人装配就结束了。

二、系统概述2.1.arduino介绍要了解arduino就先要了解什么是单片机，arduino平台的基础就是A VR指令集的单片机。

1、什么是单片机？它与个人计算机有什么不同？一台能够工作的计算机要有这样几个部份构成：中央处理单元CPU（进行运算、控制）、随机存储器RAM（数据存储）、存储器ROM（程序存储）、输入/输出设备I/O（串行口、并行输出口等）。

在个人计算机（PC）上这些部份被分成若干块芯片，安装在一个被称之为主板的印刷线路板上。

而在单片机中，这些部份全部被做到一块集成电路芯片中了，所以就称为单片（单芯片）机，而且有一些单片机中除了上述部份外，还集成了其它部份如模拟量/数字量转换（A/D）和数字量/模拟量转换（D/A）等。

2、单片机有什么用？实际工作中并不是任何需要计算机的场合都要求计算机有很高的性能，一个控制电冰箱温度的计算机难道要用酷睿处理器吗？应用的关键是看是否够用，是否有很好的性能价格比。

如果一台冰箱都需要用酷睿处理起来进行温度控制，那价格就是天价了。

单片机通常用于工业生产的控制、生活中与程序和控制有关（如：电子琴、冰箱、智能空调等）的场合。

下图就是一个Atmega328P-PU单片机，基于A VR指令集的8位处理器，频率20MHz，存储器空间32KB。

3、什么是Arduino？Arduino是一个能够用来感应和控制现实物理世界的一套工具。

它由一个基于单片机并且开放源码的硬件平台，和一套为Arduino板编写程序的开发环境组成。

Arduino可以用来开发交互产品，比如它可以读取大量的开关和传感器信号，并且可以控制各式各样的电灯、电机和其他物理设备。

Arduino项目可以是单独的，也可以在运行时和你电脑中运行的程序（例如：Flash，Processing，MaxMSP）进行通讯。

Arduino板你可以选择自己去手动组装或是购买已经组装好的；Arduino开源的IDE可以免费下载得到。

Arduino的编程语言就像似在对一个类似于物理的计算平台进行相应的连线，它基于处理多媒体的编程环境。

4、为什么要使用Arduino？有很多的单片机和单片机平台都适合用做交互式系统的设计。

例如：Parallax Basic Stamp，Netmedia’s BX-24，Phidgets，MIT’s Handyboard 和其它等等提供类似功能的。

所有这些工具，你都不需要去关心单片机编程繁琐的细节，提供给你的是一套容易使用的工具包。

Arduino同样也简化了同单片机工作的流程，但同其它系统相比Arduino在很多地方更具有优越性，特别适合老师，学生和一些业余爱好者们使用：∙便宜－和其它平台相比，Arduino板算是相当便宜了。

最便宜的Arduino 版本可以自己动手制作，即使是组装好的成品，其价格也不会超过200元。

∙跨平台－Arduino IDE可以运行在Windows，Macintosh OSX，和Linux操作系统。

大部分其它的单片机编译软件都只能运行在Windows上。

∙简易的编程环境－初学者很容易就能学会使用Arduino编程环境，同时它又能为高级用户提供足够多的高级应用。

对于老师们来说，一般都能很方便的使用Processing 编程环境，所以如果学生学习过使用Processing 编程环境的话，那他们在使用Arduino开发环境的时候就会觉得很相似很熟悉。