项目策划书
六度自由双足机器人

策 划 人：刘兵
策划时间：2104年12月 2日
一、 项目的简要介绍
双足机器人的机构是所有部件的载体，也是设计双足机器人最基本的和首要的工作。
本文根据项目规划和控制任务要求，按照从总体到部分、由主到次的原则，设计了一种适合
仿人双足机器人控制的机构。文章首先从机构的设计目标出发，制定了总体设计方案，再根
据总体方案进行了关键器件的选型，最后完成了各部分机构的详细设计工作。最终的机构在
外型上具有仿人的效果，在功能上完全满足电气各部件机载化的安装要求

二、项目的内容
1、立项依据：
机器人性能的优良和许多因素有关，其中重要因素之一是其控制系统，控制系统在很大
的程度上影响着机器人的发展。类人机器人的关节众多，控制电路也比较复杂，要想真正拥
有和人类的一样的功能，对其控制系统的研究就要更加的深入，因此设计控制器的最优结构，
最理想的控制方案是类人机器人控制系统需要解决的关键问题。随着大规模集成电路的发
展，很多的控制器就可以实现一些复杂的控制算法，这也推动了类人型机器人控制系统的发
展，使其有了长足的进步。

2、项目意义：
双足机器人的研究具有十分重大的科研、使用价值意义，可以推动仿生学、人工智能、
计算机仿真学、通讯等相关领域的发展。同时，双足机器人的发展也会为人类假肢的研究提
供了有力理论和技术支持，为服务，娱乐机器人的发展开辟了新的领域。
双足机器人是一种没有上身的双足机器人，是对双足机器人研究的理想平台，同时也是
全国机器人大赛的指定项目。我们可以通过这样一个平台对对双足机器人的机构、控制、及
步态进行研究。

3、项目的内容及目标：
研究控制系统软硬件设计与仿真。让双足机器人实现向前走和向后退的功能
4、项目可行性分析：
（1）根据我们目前对ARM处理器的学习和应用，并对舵机控制的理解，开发出一款双
足机器人的实力还是有的，基于的好的条件与足够经费的支持，让双足机器人更易开发研制
出来。
（2）主要的技术难题，就是利用PWM对舵机进行连贯性的控制，不过，可以利用相
关设备和好的算法进行相关程序的优化。

四、项目的产品机构设计

1、完成项目所需器材。
名称 数量
STM32f103系统板 1个
双
足
机
器
人

舵机 6个
舵机支架 6个
L型支架 2个
短U型支架 6个
杯式轴承 6个
脚板 2个
U型梁 1个
安装螺丝 一套
2、完成项目的总体设计方案。
(1) 针对项目根据实际拟订目标，结合我们所学知识，从仿人外形和仿人运动功能实现，
首先确定了双足机器人自由度和双足机器人的机构是所有部件的载体，也是设计双足机器人
最基本的首要的工作。它必须能够实现机器人的前后行走的基本功，因此自由度的配置必须
合理。首先分析双足机器人的运动过程（向前）和行走步骤：（先右腿支撑）、左腿抬起、左
腿放下、重心移到双腿中间、重心左移、右腿抬起、右腿放下、重心移到双腿间，共分8个
阶段。 从机器人步行过程可以看出来：机器人向前迈步时踝关节必须各自配置有一个俯仰
自由度以配合实现支撑腿和移动。
(2)采用高档32位ARM处理器作为核心控制器，由于ARM处理器具有运算速度快、价
格便宜、开发简单等优点被广泛的应用于机器人控制系统中。由于所有的类人机器人都需要
进行人机交互，同时存放大量的数据，所以机器人控制系统一般由ARM+FLASH+人机接口，
由于此控制系统可以对外部的复杂事件进行处理，所以本项目采用基于STM32的ARM处理
器组成的控制系统。
(3)双足机器人共6个自由度，自由度分配如下，由踝关节（1个自由度），膝关节（1个
自由度），髋关节组成（1个自由度），双足一共6个自由度。