仿人格斗机器人设计报告（二）

统一部件组仿人格斗机器人主要由人形机身和底盘两部分构成，人形机身通过电源接口与底盘相连接。底盘移动速度快、运动精准、双机械臂可模块化快速拆装、并带有机械离合和过流双重保护。可进行体感操作完成各项任务，通过独特算法执行某向特定任务，也可使用动作编辑器编辑机器人相应动作，满足体感人机交互系统设计、底盘移动协同控制。

接下来我们将从此机器人机械结构上特点，算法，策略创新，反思和建议来进行介绍。

3 机器人控制算法

3.1 投影控制算法

直接将人的手臂动作投影到机器人身上，首先人的手臂有 7 个自由度，机器人手臂只有 4 个自由度，由于自由度数量的不同，故操作员做动作的时候肘关节不动。

欧拉角的数值是不能直接使用到舵机参数上的，一方面是舵机的控制是数字量，需要手臂将旋转角度转换为舵机的数字量，另一方面是机器人手臂舵机的旋转是相较于上一个舵机的旋转，而姿态模块的旋转数据是基于当地地理坐标的三维方位数据，他们的坐标系不一致所以不能直接应用。

若要通过姿态模块来控制舵机，就得获得相邻模块的相对四元数，在把相对四元数转换为相对欧拉角，利用相对欧拉角来控制舵机了。其中获取相对四元数的代码如下所示：

在系统初始化阶段，系统读取右腕关节和右大臂的初始四元数，如下公式：

代码如下：

（1）计算右腕关节和右大臂的姿态的初始偏置四元数

如下公式：

代码如下：

（2）在系统工作阶段， 系统读取右腕关节和右大臂的实时四元数

如下公式：

代码如下：

（3）计算右腕关节和右大臂的姿态的实时绝对偏置四元数

如下公式：

代码如下：

（4）计算右腕关节和右大臂的姿态的实时相对偏置四元数

如下公式：

代码如下：

（5）计算右腕关节在三轴方向上的相对运动角度

如下公式：

代码如下：

（6）计算右腕关节两个舵机数字量值

代码如下：

（7）最后对舵机位置进行限位

如果不限位，舵机会过载，从而影响舵机寿命，代码如下：

3.2 技能控制算法

技能控制算法延续的上面的投影控制算法，通过判断得到的舵机位置参数信息是否在某个范围内达到控制释放技能的目的。

通过如下步骤即可达到让机器人释放技能的目的。

记录下你的手臂当前的位置。如下图所示：

将记录下来的参数赋值给下列对应函数当中，servo31Position、servo32Position、servo33Position、 servo34Position 为舵机位置参数，500 为范围参数，这是前面参数的误差值，此参数值可以调整。调整完毕，当手臂达到所记录的位置就能触发技能。

3.3 底盘控制参数

机器人底盘有 3 个控制参数，分别为角度、速度、和旋转速度。其中角度控制机器人移动朝向，速度用来设置机器人的行驶速度，旋转速度用于设置机器人原地旋转的速度。

穿戴在脚上的姿态传感器就是用来产生这三个控制参数的数值。当我们的脚前倾或者后倾就能产生角度（0°代表向前 移动，180°代表向后移动）和速度的控制参数，当我们的脚向左边或者右边摆动就能产生旋转速度控制参数。

3.4 进行手机APP连接

将手机连接到上图中热点名称的 wifi 网络中去，输入密码打开智元素手机 app，点击头像进入机器人列表。

在机器人列表即可看到当前网络中的机器人，如未搜到可以进行下拉刷新，重新搜索。连接成功后回退到主界面，点击“机器人设置”进入机器人设置页面。还可以进行双方对战。

报告其他部分链接如下：

仿人格斗机器人设计报告（一）

仿人格斗机器人设计报告（三）

仿人格斗机器人设计报告（四）