仿人形机器人Robonova-I开发工具

摘　要： Robonova-I 是高性能的仿人形机器人，主要用于教学、竞赛与娱乐等领域。Robonova-I除了可以用脚走路外，更可以表现各种高难度的仿人动作，可实现跑步，翻跟头（侧翻、前滚翻、后滚翻），闪展腾挪（雀跃、伏地挺身、单脚站立、倒立），太极拳，街舞，上下楼梯等。可以对Robonova-I编程，参加robocup仿人形机器人竞赛，也Available as a kit, so you can enjoy building your robot yourself.可作为一个工具包，建立你自己的机器人。

关键词：MR-C3024控制器；Robobasic；OPENHRP
一、研究的必要性
　　随着Windows操作系统的不断更新升级，Vista 、Windows 7操作系统的问世，给仿人形机器人Robonova-I开发带来很多问题，如人们常用的仿人机器人编程工具Robobasic在Vista 、Windows 7操作系统不能直接用于Robonova-I；另外即使在Win XP操作系统下，由于Robobasic的升级，也给许多使用Robobasic 2.5的开发者开来了很多新的问题。另外，随着仿人形机器人技术的发展，开发工具从平面到3D，如日本OPENHRP，给仿人形机器人的提供了强大的开发工具，需要学习使用，
二、仿人机器人特点
　　两足仿人机器人不仅具有类似于人类的外貌基本特征和肢体运动功能，还具有视、听、触等五感，在一定的环境中能够自主运动，上肢能够灵活完成一些动作，下肢能像人的双腿一样步行自如的机器人。它应该具备以下特点：
1、 多自由度的上下肢结构
　　仿人机器人可以完成灵活的肢体动作，并有较大的活动范围；有高性能的步态规划和姿态控制系统，可以保证机器人运动中的稳定性，保证使用者的安全；
2、 友好的人机交互界面
使用者可以通过极为简便的操作，来实现对机器人的灵活控制；
3、 有对外界环境变化快速反应的控制系统，
　　可以针对性地自动对机器人进行调整，以实现机器人对不同环境条件的自适应；
4、 有较小的能耗
较小的能耗可以满足长时间使用要求等。
　　仿人机器人的最终研究目标是：研制出具备人类特征(如行走、感官、思维、判断等能力)。在相当程度上替代人类并服务于人类，且能够与人类和谐共处的高级智能机器人。
三、 Robonova-I的机器人
Robonova-I 机器人整体尺寸为310 x 180 x 90mm；采用16个HSR-8948HB数字舵机实现16自由度的动作功能（头部不转动），包括：每条腿5个自由度，其中髋关节2个，膝关节1个，踝关节2个；每个臂共3个自由度，其中肩关节2个，肘关节1个；采用最新的控制器（MR- C3024），它可以擦写程序，最多可控制24个servo，并支持蓝芽无线模块，可增加压力传感器、声音传感器、光电传感器等其它传感器提高类人功能，还可外接IR远程遥控器、LCD模块。Robonova-I可以被视为一个开放的开发平台。
四、 Robonova-I机器人开发工具
1、编程工具Robobasic2.72
　　Robobasic2.5是应用比较广泛的仿人机器人编程工具，相比Robobasic2.5而言，Robobasic2.72最主特点：
It is not often that performance upgrades are free, but the new version of roboBasic is over ten times（1）速度比以前版本的Robobasic快10倍多
　　这种性能的改善是由于使用新固件MR-C3024F,F意味着程序即可以从闪存下载并运行，也可从EEPROM下载并运行，而Robobasic2.5仅能从EEPROM下载并运行程序。The roboBasic software has two components, the compiler which runs on the PC converts the .baRoboBasic软件由两个组成部分，第一部分是编译器，在个人电脑上运行转换.bas文件。files to intermediate byte code which is downloaded to the MR-C3024 in the va中间字节码文件是下载到的MR- C3024研究。second part is the code which runs on the ATMega128 on the MR-C302第二部分是运行代码。在MR-C3024的ATmega128的芯片上The ATMega128 code performs the all the control code for the RoboNova servos and sensors, provides a serial interface to执行所有的传感器和控制代码，为RoboNova伺服系统，提供一个串行接口到the PC, and has a byte code interpreter which runs the code downloaded from the PC个人电脑，并有一个字节代码解释并对个人电脑上运行的代码下载。
（T2）安装Robobasic V2.72
　　The first time you perform a download using V2.72, it will ask to upgrade the MR-C3024 firmwar首次安装使用Robabasic2.72时，系统会要求升级MR-C3024固件，to enable the new features.以启用新的功能。Clicking OK will download the new firmware which supports both EEPROM and flash storage of单击确定后，新的固件同时支持EEPROM和闪存the byte co。控制器Subsequent changing of the controller type does no change the controller firmware,类型的变化并没有改变控制器固件，just, where the byte code is located只是改变字节代码的位置。
　　After download a Controller information check will confirm the new firmware version控制器的信息下载后将检查并确认新的固件版本。Robobasic files can subsequently be compiled and downloaded to EEPROM or flash by setting of Robobasic文件随后可以被编译和下载到闪存或EEPROM。若若若若首次安装时没有更新固件，那么可通过“帮助”更新固件。
Performance Improvemen（3）性能改进
　　To understand the performance improvement potential and actual, it is best to first explain some o为了解潜在的和实际的性能改进，最好是先解释一下在the MR-C3024 timing - C3024内部如何计时。处理器处理时间Most (over 60%) of the processor time in the MR-C3024 is take超过60％采取的是in interrupt routines which manage the servos and gyros.中断程序和陀螺仪舵机来进行管理。The rest of the processor time is availabl其余的时间用于处理器for the the interpretation and execution of the byte code.解释和执行字节代码。Some roboBasic instructions are very有些RoboBasic指令是消耗large consumers of processor time, these include: MOTORIN, MUSIC, REMOCON, SONAR,大量处理器时间，其中包括：音乐，REMOCON，声音，RCIN, and of course WAIRCIN等。The performance of these instructions are not improved much by这些性能的指令使用闪存时耗时有一定改善。Other instructions including arithmetic are considerable improved showing reduction of execution time by a factor of 15.
六、结论
　　仿人机器人不仅是一个国家高科技综合水平的重要标志，也在人类生产、生活中有着广泛的用途。目前，我国仿人机器人研究与世界先进水平相比还有差距。先进的开发工具的使用无疑有益于我国科技工作者赶超世界先进水平。