六足步行机器人的并联机械腿设计

六足步行机器人的并联机械腿设计

作者：荣誉， 金振林， 曲梦可， RONG Yu， JIN Zhen-lin， QU Meng-ke

作者单位：荣誉,RONG Yu(燕山大学机械工程学院,河北秦皇岛066004;河北科技师范学院,河北秦皇岛066004)， 金振林,JIN Zhen-lin(燕山大学机械工程学院,河北秦皇岛,066004)， 曲梦可

,QU Meng-ke(河北科技师范学院,河北秦皇岛,066004)

刊名：

光学精密工程

英文刊名：Optics and Precision Engineering

年，卷(期)：2012,20(7)

参考文献(18条)

1.WALDRON K J Configuration design of the ASV.int 1984(02)

2.高云国;张倩;史亚莉无导轨高精度位移平台的结构设计[期刊论文]-光学精密工程 2009(09)

3.刘金国;王越超;李斌灾难救援机器人研究现状、关键性能及展望[期刊论文]-机械工程学报 2006(12)

4.黄远灿国内外军用机器人产业发展现状[期刊论文]-机器人技术与应用 2009(02)

5.ELENA G;MARIA A J The evolution of robotics research 2007(10)

6.COLLINS C Stiffness modeling and force distribution for the all-terrain hex-limbed extra-terrestrial explorer(ATHLETE) 2007

7.崔冰艳;金振林基于正交机构的机器人肩关节静力学分析与结构参数设计[期刊论文]-光学精密工程 2011(01)

8.王炳一一种新型四足仿生机器人性能分析与仿真 2011

9.倪森基于2-UPS＆UP并联结构腿的四足步行器设计 2011

10.王洪波;齐政彦;胡正伟并联腿机构在四足/两足可重组步行机器人中的应用[期刊论文]-机械工程学报

2009(08)

11.王洪波;徐桂玲;张典范助老助残四足/两足可重构并联腿步行机器人运动学建模与仿真[期刊论文]-燕山大学学报 2010(06)

12.黄真;赵永生;赵铁石高等空间机构学 2006

13.曾达幸;黄真基于螺旋理论的转动解耦并联机构型综合[期刊论文]-中国科学e辑 2011(05)

14.熊有伦机器人技术基础 1996

15.JOHN J C Introduction to Robotics:Mechanics and Control 1989

16.于靖军;刘辛军;丁希伦机器人机构学的数学基础 2008

17.GOSSELIN C;ANGELES J Global performance index for the kinematic optimization of robotic manipulators 1991(03)

18.HUANG T;GOSSELINC M;WHITEHOUSE DJ Analytic approach for optimal design of a type of spherical parallel manipulators using dexterous performance indices 2003(02)

本文链接：https://www.wendangku.net/doc/7b18843383.html,/Periodical_gxjmgc201207017.aspx

仿生六足机器人中期报告

编号: 哈尔滨工业大学 大一年度项目中期检查报告 项目名称：仿生六足机器人 项目负责人：学号 联系电话：电子邮箱： 院系及专业：机电工程学院 指导教师：职称： 联系电话：电子邮箱： 院系及专业：机电工程学院 哈尔滨工业大学基础学部制表 填表日期：2014 年 6 月28 日

一、项目团队成员（包括项目负责人、按顺序） 二、指导教师意见 三、项目专家组意见

四、研究背景 1.研究现状 4.1国内研究现状 随着电子技术发展，计算机性能的提高，使多足步行机器人技术进入了基于计算机控制的发展阶段。其中有代表性的研究为1993年,美国卡内基-梅隆大学开发出有缆的八足步行机器人DANTE，图1所示,用于对南极的埃里伯斯火山进行了考察，其结构由2个独立的框架构成。这一阶段研究的重点在于机器人的运动机构的设计、机器人的步态生成与规划及传统的控制方法在机器人行走运动控制过程的应用。Boston Dynamics公司的Big Dog四足机器人用于为军队运输装备，其高3英尺，重165磅，可以以3.3英里的速度行进，其采用汽油动力。 图1 Adaptive Suspension Vehicle 图2 Odex1步行机器人 图3 MIT腿部实验室的四足和双足机器人图4 DANTE步行机器人 由于新的材料的发现、智能控制技术的发展、对步行机器人运动学、动力学高效建模方法的提出以及生物学知识的增长促使了步行机器人向模仿生物的方向发展。 4.2国外研究现状 我国步行机器人的研究开始较晚，真正开始是在上世纪80年代初。1980年，中国科学院长春光学精密机械研究所采用平行四边形和凸轮机构研制出一台八足螃蟹式步行机,主要用于海底探测

六足步行机器人毕业设计开题报告

燕山大学 本科毕业设计（论文）开题报告 课题名称：六足步行机器人 学院（系）：里仁学院 年级专业：机械电子 学生姓名： 指导教师： 完成日期：

一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 步行机器人，简称步行机 ,是一种智能型机器人 , 它是涉及到生物科学 , 仿生学 , 机构学 , 传感技术及信息处理技术等的一门综合性高科技 . 在崎岖路面上 ,步行车辆优于轮式或履带式车辆 .腿式系统有很大的优越以及较好的机动性 , 崎岖路面上乘坐的舒适性 ,对地形的适应能力强 .所以 ,这类机器人在军事运输 , 海底探测 , 矿山开采 , 星球探测 , 残疾人的轮椅 , 教育及娱乐等众多行业 ,有非常广阔的应用前景 , 多足步行机器人技术一直是国内外机器人领域的研究热点之一。 目前《机械电子》等期刊发布国内研究成果如下： 闰尚彬,韩宝玲,罗庆生在文献[1]针对仿生六足步行机器人关节较多,其步态轨迹规划和关节控制量计算都较为复杂的现状,采用Solidworks软件与MSC.ADAMS软件相结合的方式对六足仿生步行机器人的样机模型进行了运动学仿真与分析.通过仿真,验证了所设计的三角步态的适用性和所选择的三次样条曲线作为机器人足端点轨迹曲线方案的可行性. 韩宝玲王秋丽罗庆生在文献[2]基于六足仿生步行机器人机构学特性的研究,采用数值分析法求解了机器人步行足的足端工作空间,利用虚拟样机技术计算了机器人的灵活度,从两方面综合衡量六足仿生步行机器人的工作能力,并以六足步行机器人各腿节比例关系的确定为例,介绍了六足步行机器人结构优化的具体方案. 苏军陈学东田文罡在文献[3]研究六足步行机器人全方位行走步态，分析其静态稳定性；规划了典型直线行走步态和定点转弯步态，确定了直线行走步态最大跨步和定点转弯步态最大转角；进行了步态控制算法模拟仿真及实地步行实验。 王绍治郭伟于海涛李满天在文献[4]根据CPG双层网络的特点,采用分层分布式系统架构研究制了一种机器人运动控制系统.其基于FPGA的星型总线,在保证通信速率的同时提高了系统抗干扰能力.在单足控制器中嵌入双NIOS完成CPG网络解算和电机运动控制. 郭少晶韩宝玲罗庆生在文献[5]针对采用电池供电的六足仿生步行机器人其工作时间受限的情况,提出了将动态电源管理、实时任务调度和运动策略规划等方法,综合运用于其控制系统,且更为全面地考虑了机器人系统的能耗等级.这种方法对于降低机器人的系统能耗起到了实质性的作用,其整体思路与技术途径可为降低其它类似的多足步行机器人的系统能耗, 陈甫臧希喆赵杰闫继宏在文献[6]从机械结构、运动模式和步态控制3个方面, 对六足步行机器人的仿生机制进行了分析. 提出一种灵活度评价函数, 基于该函数对六足机器人的结构参数进行了优化; 推导了步态模式与步行速度关系的数学表达; 构建了分布式局部规则网络, 可自适应地调整错乱的腿间相序,生成静态稳定的自由步态.仿真实验验证了上述仿生机制的有效性。

六足机器人设计参考解析

摘要 六足机器人有强大的运动能力，采用类似生物的爬行机构进行运动，自动化程度高，可以提供给运动学、仿生学原理研究提供有力的工具。本设计中六足机器人系统基于仿生学原理，采用六足昆虫的机械结构，通过控制18个舵机，采用三角步态和定点转弯等步态，实现六足机器人的姿态控制。系统使用 RF24L01射频模块进行遥控。为提高响应速度和动作连贯性，六足机器人的驱动芯片采用ARM Cortex M4芯片，基于μC/OS-II操作系统，遥控器部分采用ARM9处理器S3C2440，基于Linux系统。通过建立六足机器人的运动模型，运用正运动学和逆运动学对机器人进行分析，验证机器人步态的可靠性。 关键字：六足机器人，Linux，ARM，NRF24L01，运动学 Abstract Bionic hexapod walking robot has a strong ability of movement, the use of similar creatures crawling mechanism movement, high degree of automation, can be provided to the kinematics, the principle of bionics research provides powerful tool. Six feet in the design of this robot system based on bionics principle, the mechanical structure of the six-legged insect, through 18 steering gear control, use the gait, such as triangle gait and turning point to control the position of six-legged robot. Remote control system use RF24L01 rf modules. In order to improve the response speed and motion consistency, six-legged robot driver chip USES the ARM architecture (M4 chip, based on mu C/OS - II operation system, remote control part adopts ARM9 processor S3C2440, based on Linux system. By establishing a six-legged robot motion model, using forward kinematics and inverse kinematics analysis of robot, verify the reliability of the robot gait. KEYWORD:Bionic hexapod walking robot;Linux,ARM,NRF24L01;Kinematics

六足机器人的发展史

一、前言 談到足式機器人，當然目前主流大多是聯想到和人相似、有親切感的雙足機器“人”，從某一層面來看，以雙足步行為演化上的一個極為小眾的特例，本身對達到穩定運作控制的困難度很高，從瞭解「生物出生到可以開始自行運動所需的時間」便可以窺知一二。從另一個角度來看，人類所能自在運動的地表也侷限在某一些型態之中，若要探討如何在各式自然地形上運動的法則，勢必得回過頭來探討多足動物的運動機制。而從物理直覺來評析，單就在崎嶇路面上運動的穩定性來探討，採用多足機器人會比較簡單且實際。基於這一些原因，仿生多足機器人的研發便有了背後的動機，模仿經過長時間演化後動物的構造，藉由觀察牠們的運動，了解為什麼有如此的動作，再利用機構或是控制去完成。在自然界中，我們看到體型較大、有優秀運動能力的動物像馬、獵豹、羚羊等等都是四隻腳的哺乳類動物，但考慮到穩定性卻是六足比較佔優勢，只要用簡單的三腳步態（tripod gait)即可讓重心輕易落在支撐的三角形中。四足動物的腳可能需要比較大的力量才能表現出他的特性，但人類尚無法仿造出重要的肌肉和控制系統，以現有機構和馬達組成的系統，重量太重而無法有效運動。這時，自由度的選擇以及機構設計便成了一個很重要的課題。 這二、三十年學業界創造出了許多各式各樣的多足機器人，在後續的文章中便為各位讀者進行介紹[2, 3]。 二、學術界開發仿生多足機器人 （1）Quadruped 圖一 Quadruped[4] 由Prof. Marc Reibert所領導的MIT Leg Lab於1984~1987年製作，重38公斤，整體長度1.05公尺，高度0.95公尺，採用長柱狀的腳，每一隻腳連接身體的關節是由兩個液壓致動器（hydraulic actuators)組成，分別控制腳的前後及左右的旋轉，腳上有一個線性致動器來提供推進力。在控制上將腳簡易的分成兩組，不同的分組方法便產生了小跑（trot)、跑

六足越障机器人的制作流程

本技术公开了一种六足越障机器人，包括机身、前轮腿机构、中部轮腿机构和后轮腿机构，前轮腿机构和后轮腿机构由驱动轮和驱动轮高度自适应结构组成，所述中部轮腿机构由左轮腿机构和右轮腿机构组成，左轮腿机构包括左前腿、左后腿、高度调节电机以及固定轴，左前腿和左后腿顶部均可转动的安装在固定轴上，左轮腿机构的两个腿中的一个上设有调节齿轮，另一个安装高度调节电机，高度调节电机第二摆动杆的输出轴上设有与调节齿轮啮合传动的主动齿，固定轴通过U型板安装机身侧面，左前腿和左后腿的底部均安装有驱动轮；所述右轮腿机构和左轮腿机构结构完全一样对称设置。本装置突破地形约束，提高移动机构的地形通过性以及环境适应能力。 权利要求书 1.一种六足越障机器人，其特征在于：包括机身和从前之后依次安装在机身底部的前轮腿机构、中部轮腿机构和后轮腿机构，所述前轮腿机构和后轮腿机构由驱动轮和驱动轮高度自适应结构组成，所述中部轮腿机构由安装在机身左右两侧的左轮腿机构和右轮腿机构组成，所述左轮腿机构包括左前腿、左后腿、高度调节电机以及固定轴，左前腿和左后腿顶部均可转动的安装在固定轴上，左轮腿机构的两个腿的其中一个上设有固定相连的调节齿轮，另一个腿上安装高度调节电机，高度调节电机的输出轴上设有与调节齿轮啮合传动的主动齿，所述固定轴通过U型板安装机身侧面，左前腿和左后腿的底部均安装有驱动轮；所述右轮腿机构和左轮腿机构结构完全一样对称设置。

2.如权利要求1所述的一种六足越障机器人，其特征在于：所述驱动轮为轮径可变驱动轮，其包括轮盘、星型杆、轮轴、变径电机、弧形足以及驱动电机组成，所述轮盘作为轮子着地主体固定安装在轮轴外端，所述弧形足由大弧段和小弧段组成，弧形足上大弧段和小弧段相交处铰接安装在轮盘边缘处，轮盘上设有多个弧形足，多个弧形足的大弧形段首尾相接组成圆环状，小弧段则向内弯折在圆环内，小弧段上设有弧度与其相同的弧形长槽，所述星型杆中部可转动的安装在轮轴上，星型杆上设有与弧形足数量匹配的支杆，每个支杆末端均设有一个可在相应弧形长槽内滑动的小圆杆，星型杆上设有固定相连的变径调节齿轮，所述变径电机固定安装在轮盘上，变径电机的输出轴上设有与变径调节齿轮啮合传动的驱动齿轮，所述轮轴内端通过轴承安装在相应的腿上，驱动电机的输出轴与轮轴相连，驱动电机的本体也安装在相应的腿上。 3.如权利要求2所述的一种六足越障机器人，其特征在于：所述前轮腿机构的驱动轮高度自适应结构为多连杆结构，其包括第一摆动杆、第二摆动杆、弧形大腿、小腿和伸缩杆，所述第一摆动杆和第二摆动杆右端均铰接在机身上不同高度处，第一摆动杆左端与弧形大腿中部通过关节轴相连，弧形大腿底部与第二摆动杆中部铰接相连，所述小腿顶部铰接弧形大腿顶部，小腿底部安装驱动轮，小腿中部与伸缩杆一端铰接相连，伸缩杆另一端插入第二摆动杆左端，伸缩杆与第二摆动杆组成可自由伸缩结构。 4.如权利要求3所述的一种六足越障机器人，其特征在于：所述后轮腿机构的驱动轮高度自适应结构为弹簧连杆结构，其包括后腿、辅助杆和弹簧，所述辅助杆一端与机身铰接，另一端与后腿顶部铰接，后腿底部安装驱动轮，所述弹簧两端分别于辅助杆中部和后腿中部铰接相连。 5.如权利要求4所述的一种六足越障机器人，其特征在于：所述左轮腿机构、右轮腿机构、前轮腿机构和后轮腿机构的腿均为双连杆制成的腿。 6.如权利要求2至5任意一项所述的一种六足越障机器人，其特征在于：所述驱动轮的弧形足有3到8个，相应的星型杆的支杆也有3-8个。 7.如权利要求1所述的一种六足越障机器人，其特征在于：还包括传感器控制单元，所述传

山东建筑大学计算机网络课程设计《基于Python的网络爬虫设计》

山东建筑大学 课程设计成果报告 题目：基于Python的网络爬虫设计课程：计算机网络A 院（部）：管理工程学院 专业：信息管理与信息系统 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 完成日期：

目录 1 设计目的 (1) 2 设计任务内容 (1) 3 网络爬虫程序总体设计 (1) 4 网络爬虫程序详细设计 (1) 4.1 设计环境和目标分析 (1) 4.1.1 设计环境 (1) 4.1.2 目标分析 (2) 4.2 爬虫运行流程分析 (2) 4.3 控制模块详细设计 (3) 4.3 爬虫模块详细设计 (3) 4.3.1 URL管理器设计 (3) 4.3.2 网页下载器设计 (3) 4.3.3 网页解析器设计 (3) 4.4数据输出器详细设计 (4) 5 调试与测试 (4) 5.1 调试过程中遇到的问题 (4) 5.2测试数据及结果显示 (5) 6 课程设计心得与体会 (5) 7 参考文献 (6) 8 附录1 网络爬虫程序设计代码 (6) 9 附录2 网络爬虫爬取的数据文档 (9)

1 设计目的 本课程设计是信息管理与信息系统专业重要的实践性环节之一，是在学生学习完《计算机网络》课程后进行的一次全面的综合练习。本课程设计的目的和任务： 1．巩固和加深学生对计算机网络基本知识的理解和掌握； 2．培养学生进行对网络规划、管理及配置的能力或加深对网络协议体系结构的理解或提高网络编程能力； 3．提高学生进行技术总结和撰写说明书的能力。 2 设计任务内容 网络爬虫是从web中发现,下载以及存储内容，是搜索引擎的核心部分。传统爬虫从一个或若干初始网页的URL开始，获得初始网页上的URL，在抓取网页的过程中，不断从当前页面上抽取新的URL放入队列，直到满足系统的一定停止条件。 参照开放源码分析网络爬虫实现方法，给出设计方案，画出设计流程图。 选择自己熟悉的开发环境，实现网络爬虫抓取页面、从而形成结构化数据的基本功能，界面适当美化。给出软件测试结果。 3 网络爬虫程序总体设计 在本爬虫程序中共有三个模块： 1、爬虫调度端：启动爬虫，停止爬虫，监视爬虫的运行情况 2、爬虫模块：包含三个小模块，URL管理器、网页下载器、网页解析器。 （1）URL管理器：对需要爬取的URL和已经爬取过的URL进行管理，可以从URL 管理器中取出一个待爬取的URL，传递给网页下载器。 （2）网页下载器：网页下载器将URL指定的网页下载下来，存储成一个字符串，传递给网页解析器。 （3）网页解析器：网页解析器解析传递的字符串，解析器不仅可以解析出需要爬取的数据，而且还可以解析出每一个网页指向其他网页的URL，这些URL被解析出来会补充进URL管理器 3、数据输出模块：存储爬取的数据 4 网络爬虫程序详细设计 4.1 设计环境和目标分析 4.1.1 设计环境

创客教育搭建六足步行机器人教学设计

教学案例设计《创客教育》第一部分第六课《搭建仿生六足步行机器人》

教学 对象 中职一年级班级人数50 课时 1 授课类型讲授课教材 《创客教育》校本教材 主编：李晓絮 教学目标 认知情感、态度、观念能力可以使用“齿 轮机构”、“连杆机 构”等简单机械结 构搭建出“六足步 行机器人”，理解 机器人“三角步 态”行走方式。 在动手搭建“六足步行机器 人”的过程中，形成乐于探究的 意识和敢于创新的精神，体验探 索科学的乐趣，养成主动与他人 分享交流合作的精神。 主动思 考，发散思 维，使用已掌 握的知识，进 行创意、创 新、创造。 教学 重点 “仿生六足步行机器人”的搭建教学 难点 机器人“三角步态”行走方式的实现 教学方法引导法、演示法、分享讨 论法 学习 方法 体验探究法 教学环境 及资源 多媒体机房、课件、微课、机器人搭建套盒 学情分析 全国各地创客教育如火如荼的开展，不是所有学校都能顺利接轨，尤其是中职学校。中职学校大部分学生学习基础差、学习兴趣低，团队合作精神差，创新意识不强，创新能力不足。创客教育课程更需要切合实际，循序渐进、因材施教。 教学设计说明 结合教学目标和学生学情，本课题分“知识回顾”，“新课导入”，“学习新知”，“分享讨论”，“总结延伸”五大环节来设计教学过程，分别采用了“兴趣引导”，“视频演示”、“微课演示” “分组分享讨论”等教学方法。 课前准备1、划分学习小组 2、发放“搭建套装” 教学环节具体教学 目标 教师活动学生活动 第一环节知识回顾3分钟前课复 习，回顾 “后轮驱 动车”的 搭建过程 回顾搭建过程，观看、交流各小组搭建 的“后轮驱动车”在校园操场奔跑测试情况， 同时指出同学们在搭建过程中存在的问题。 观看、 聆听、 思考、 讨论

l六足昆虫机器人机械原理

l六足昆虫机器人机械原理 一、基本原理 本项目的机器人，传动系统还是继续利用“摆动曲柄滑块机构”原理，把减速电机的旋转运动转换为驱动腿迈步的往复摆动运动，再结合简单的连杆结构，协调六条腿按照昆虫的步态规律实现爬行运动。 1、运动方式 本项目机器人是模仿拥有六条腿的昆虫的爬行运动。昆虫爬行想必大家都是见过的，但是由于昆虫的六条腿还是多了些，而且一般昆虫的动作都比较迅速，观察起来有点眼花缭乱，所以可能很多人并不是很了解昆虫爬行时这六条腿是如何协调动作的。而要做好六足爬行机器人，就要清晰的了解这六条腿的每个阶段的步伐状态，也就是我们常说的“步态”。 实际上，一般六条腿的昆虫，是以三条腿为一组、共两组交叉进行协调运动的。同一时间内，有一组也就是三条腿着地，另外一组的三条腿是离开地面的，然后两组交替切换往前爬行。我们都知道，三点可以确定一个平面，即三条腿可以保证整个身体的平衡，这也许就是很多昆虫都是长了六条腿的主要原因吧。 以下是六足昆虫爬行步态的分解，以前进方向为例进行说明: 1、静止时六条腿都是同时着地; 2、前进时，先迈出第1组三条腿(左前、右中、左后)，第2组三条腿着地(右前、左中、右后); 3、第1组三条腿(左前、右中、左后)往前迈出着地后保持不动，然后换第2 组三条腿(右前、左中、右后)往前迈出; 4、第2组三条腿(右前、左中、右后)往前迈出着地后保持不动，再换第1组……

如此循环往复，同一时间都保证有一组三条腿着地以保持身体的平衡，并不断往前进。 2、驱动机理 本项目机器人是采用六足爬行的方式运动，对于六足的驱动力量也是有一定要求的，所 以与前几个仿生类机器人项目一样都是借助减速电机所具有的“低转速、高扭矩”的特性来实现的。 与PVC-Robot 11号、PVC-Robot 12号机器人驱动双臂以及与PVC-Robot 13号驱动双足类似，本项目机器人六足中的中间两足是主动足，是由减速电机直接驱动的，而采用的减速电机同样也必须要满足两个条件: 1、拥有足够的动力，能够支撑双足行走; 2、减速电机左右两侧同轴输出。 为此，需要利用“蜗杆传动机构”对现有减速电机进行改造，相关方案在前面的项目中也已经进行了详细的阐述，这里不再重复，具体可以点击这里:PVC-Robot 11号——减速机构 本项目机器人实现六足爬行机械结构，其实是和PVC-Robot 12号、PVC- Robot13号类似的“连杆机构”——“摆动曲柄滑块机构”，只不过说这个在PVC-Robot 15号中这个连杆机构驱动六足的中间两足，然后再通过连杆带动其他四足 联动的。相关资料请参考:PVC-Robot 12号——驱动机理、PVC-Robot 13号——驱动机理。

轮腿结构尺寸归纳

1 六足仿生步行机器人足端工作空间和灵活度研究 当对上述六足步行机器人模型进行腿节比例关系优化求解时,建立D)H坐标系如图6所示, 将各关节转角范围限定为并 设置基节比例、股节比例两个变量,再将最大位移量和最大角位移量设置为优化目标,然而调用仿真软件自动进行一定一次数的计算,即能够确定腿节比例与灵话度的关系,计算结果如图 2 六足仿生机器人单腿结构设计及其柔顺控制研究 胫节是六足机器人腿部的末端，是机器人与地面的接触部分。目前大多数机器人的腿都采用刚性结构，行走时机器人与地面接触，支撑力会对机器人产生冲击，影响机器人的稳定性。反观自然界，动物行走过程非常稳定，弹性的腿部结构使他们能够对地面的冲击力进行缓冲，此外遇到障碍，他们的脚底能够做出反射，使它们能够快速适应恶劣的地面，以维持行走时身体的稳定性。

目前机器人腿部的柔顺控制已经逐渐成为了研究的热点，如何能够更好的模拟动物的腿部柔顺反射也成为了集中探讨的问题。针对这个问题，本课题研究的六足机器人的腿部结构采用被动柔顺和主动柔顺相结合的控制方法。被动柔顺机构采用一个弹簧机构，如图2-6 所示。胫节连接件1 与胫关节连接，胫节连接件2 连接足端三维力传感器弹性体。在胫节连接件1 和2 之间安装了1 个弹簧，胫节连接件2 可以沿着胫节连接件1 的内壁滑动，滑动范围3mm，也就是弹簧的弹性变形量，弹簧刚度系数3300N/mm，因此足端可以在腿触地时，进行缓冲。最大缓冲力小于足端与地面的接触力，因此弹簧在达到最大形变量后，被动柔顺机构失去作用，此时主动柔顺机构通过采集足端力来实现腿部的主动柔顺控制。定位销限制了胫节连接件1 和2 之间的相对转动。 影响机器人单腿工作空间主要有以下几个因素：各关节转角和构件之间的干涉[35]。各关节转角主要受构件干涉的影响，因此在分析时只需要考虑各关节的转动范围即可。在仿真分析中，基关节绕躯体转动的转角范围为[ ?4 5 , +4 5]，股关节绕基节转动的转角范围为[? 30 , +30] ，胫关节绕躯体转动的转角范围为[? 120 , +120 ]。根据运动学求得的坐标转换矩阵，在MATLAB 中求解腿部的运动空间，分别如图3-2 至图3-4 所示：

六足爬行机器人总体设计方案

本文的设计为六足爬虫机器人，机器人以交流-直流开关电源作为动力源，单片机为控制元件，伺服电机为执行部件，机器人采用三足着地进行运动，通过单片机对伺服电机的控制，机器人能够实现前进、后退等运动方式，三足着地运动方式保证了机器人能够平稳运行。伺服电机具有力量大，扭矩大，体积小，重量轻等特点。单片机产生20ms 的PWM 波形，通过软件改写脉冲的占空比，从而达到改变伺服电机角度的目的。 1 机器人运动分析 1.1 六足爬虫式机器人运动方案比较 方案一：六足爬虫式机器人的每条腿都能单独完成抬腿、前进、后退运动。 此方案的特点： 每条腿都能自由活动，每条腿都能单独进行二自由度的运动。每条腿的灵活性好，更容易进行仿生运动，六足爬虫机器人可以完成除要求外的很多动作，运动的视觉效果更好。由于每条腿能单独完成二自由度的运动，所以每条腿上要安装两个舵机，舵机使用数量大，舵机的安装难度加大，机械结构部分的制作相对复杂，又由于每个舵机都要有单独的信号控制，电路控制部分变得复杂了，控制程序也相应的变得复杂。 方案二：六足爬虫式机器人采取三腿为一组的运动模式，且同一侧的前腿、后腿的前后转动由同一侧的中腿进行驱动。采用三腿为一组(一侧的前足、后足与另一侧的中足为一组)的运动方式，各条腿能够协调的进行运动，机器人的运动相对平稳。 此方案特点：相比上述方案，个腿能够协调运动，在满足运动要求的情况下，舵机使用数量少，节约成本。机器人运动平稳，控制、驱动部分都得到相应的简化，控制简单。选择此方案，机器人还可进行横向运动。 两方案相比，选择方案二更合适。 1.2 六足爬虫式机器人运动状态分析 1.2.1 机器人运动步态分析 六足爬虫式机器人的行走是以三条腿为一组进行的，即一侧的前、后足与另一侧的中足为一组。这样就形成了一个三角形支架结构，当这三条腿放在地面并

红外遥控六足爬虫机器人设计(单片机)

六足爬虫机器人设计 设计人：李海鹰 日期：2004年9月30日

目录 前言 (3) （一）、机器人的大脑 (3) （二）、机器人的眼睛耳朵 (3) （三）、机器人的腿——驱动器与驱动轮 (4) （四）、机器人的手臂——机械传动专制 (5) （五）、机器人的心脏——电池 (5) 一、AT89S51单片机简介 (6) （一）、AT89S51主要功能列举如下： (6) （二）、AT89S51各引脚功能介绍： (6) 二、控制系统电路图 (9) 三、微型伺服马达原理与控制 (10) （一）、微型伺服马达内部结构 (10) （二）、微行伺服马达的工作原理 (10) （三）、伺服马达的控制 (11) （四）、选用的伺服马达 (11) 四、红外遥控 (12) （一）、红外遥控系统 (12) （二）、遥控发射器及其编码 (12) （三）、红外接收模块 (13) （四）、红外解码程序设计 (13) 五、控制程序 (14) 六、六足爬虫机器人结构设计图 (21)

前言 今年年初，学校为参加中央电视台举办的第三届全国大学生机器人电视大赛，组建了机器人制作小组。我积极参加，有幸成为了其中的一员。因为我们以前没有参加过类似的比赛，也没有制作机器人的经验。可以说我们什么都是从零开始，边学习边制作。通过这半年多的制作过程，我从中学到了很多书本上学不到的东西，也得到了很好的学习与锻炼的机会。 最初，我们组建了机器人制作实验室。到五金机电市场购买了必要的工具和一些制作材料。然后开始制作实验机器人的身体——框架。 实验机器人的框架我们是使用轻型万能角钢制作的，这种角钢的两侧都有间隔均匀的孔槽，可以很方便的用螺栓进行连接。用不同长度的角钢组合后，就可以得到不同大小的立方体和长方体及多边形。机器人身体的框架就搭建好了。在它的上面将装上：机器人的大脑——可编程控制器、机器人的眼睛耳朵——传感器、机器人的腿——驱动轮、机器人的手臂——机械传动专制、机器人的心脏——电池……之所以使用轻型万能角钢，主要是因为是在制作试验机型，而轻型万能角钢安装拆卸方便和便于修改长度，调整设计。 实验机器人定型后，就照其尺寸用不锈钢方管焊接制作机器人的身体。再在上面进行打孔等工作，后就可以将机器人的其它部分安装上去。这样一个机器人就制作好了。 下面我介绍一下机器人的基本组成部分： （一）、机器人的大脑 它可以有很多叫法，可以叫做：可编程控制器、微控制器，微处理器，处理器或者计算器等，不过这都不要紧，通常微处理器是指一块芯片，而其它的是一整套控制器，包括微处理器和一些别的元件。任何一个机器人大脑就必须要有这块芯片，不然就称不上机器人了。在选择微控制器的时候，主要要考虑：处理器的速度，要实现的功能，ROM和RAM的大小，I/O端口类型和数量，编程语言以及功耗等。 其主要类型有：单片机、PLC、工控机、PC机等。 单有这些硬件是不够的，机器人的大脑还无法运行。只有在程序的控制下，它才能按我们的要求去工作。可以说程序就是机器人的灵魂了。而程序是由编程语言所编写的。 编程语言是一个控制器能够接受的语言类型，一般有C语言，汇编语言或者basic语言等，这些通常能被高级一点的控制器直接执行，因为在高级控制器里面内置了编译器能够直接把一些高级语言翻译成机器码。微处理器将执行这些机器码，并对机器人进行控制。 （二）、机器人的眼睛耳朵 传感器，是机器人的感觉器官，是机器人和现实世界之间的纽带，使机器人

六足仿生机器人实验室开放项目结项报告

淮北师范大学实验室开放项目
总结报告
基于 STC12C5A60S2 单片机的六足机器人
学
院： 物理与电子信息学院 韩润 陆家双
负 责 人：
小组成员： 史浩东 史良东 张莹莹 指导老师： 方 振 康强强 国

一 、项目重述
1.1 项目名称：智能六足机器人 1.2 项目背景及意义：
背景：在社会迅速发展的今天,单片机的的运用已经渗透到我们生活的每个 角落,也似乎很难找到哪个领域没有单片机的足迹。智能仪表、医疗器械,导弹的 导航装置, 智能监控、通讯与数据传输 ,工业自动化过程的实时控制和数据处理 , 广泛使用的各种智能 IC 卡, 汽车的安全保障系统, 动控制领域的机器人 , 数码像 机、电视机、全自动洗衣机的控制,电话机以及程控玩具、电子宠物等等,这些都 离不开单片机。 意义:单片机的学习、开发与应用将对于现代社会的发展,经济的繁荣,和提高 满足人类日益增长的物质文化需求有着至关重要的作用。 也成就了一批又一智能 化控制的工程师和科学家。科技越发达,智能化的东西就越多。学习单片机是社 会发展的必然需求,也是我们现代高级技工所必须要掌握的技能。
1.3 项目内容：
以 51 单片机为控制器的核心， 利用单片机内部中断产生 PWM 波控制舵机。 利用开环函数组成的动作组使六足做仿生动作，制作出了动作灵活、价格低廉以 及模块化结构的六足机器人。该机器人能够严格按三角步态进行行走,实现诸如 直线、转弯、躲避障碍物和追踪物体等行走功能。

二、方案简介
本项目可细分为控制部分、机械部分、恒流源部分、超声波检测部分。 控制部分采用 STC12C5A60S2 单片机为核心处理器。通过 PWM 波使舵机 转动，机械部分采取合理的机械构造，实现机器人在行走的情况下的平稳。恒流 源部分采取 LM7805 稳压芯片为单片机和舵机供电， 由于舵机在运转的过程中会 有较大的电流波动。 因此采用恒流电路进行恒流。超声波壁障采用超声波遇故障 反射的原理。实现对物体识别和规避。

六足步行机器人的毕业设计说明书

本科毕业设计（论文） 六足步行机器人设计与仿真 燕山大学 2012年6月

本科毕业设计（论文） 六足步行机器人设计与仿真 学院（系）：里仁学院 专业：机械电子工程 学生姓名：牛智 学号： 0811******** 指导教师：田行斌 答辩日期： 20012.6.17

燕山大学毕业设计（论文）任务书

摘要 摘要 基于仿生学原理，在分析六足昆虫运动机理的基础上，采用了仿哺乳类的腿部结构，并针对这种腿部结构设计了六足的行走方式，通过对18个直流伺服电机的控制，采用三角步态，实现了六足机器人的直行功能。仿真证明，这种结构能较好地维持六足机器人自身的平衡，并且对今后更深入地研究六足机器人抬腿行走姿态及可行性，具有较高的参考价值。 针对仿生六足步行机器人关节较多，其步态轨迹规划和关节控制量计算都较为复杂的现状，采用Solidworks软件与UG软件相结合的方式对六足仿生步行机器人的样机模型进行了运动学仿真与分析。通过仿真，验证了所设计的三角步态的适用性。 关键词六足机器人；步行；三角步态；运动学仿真

燕山大学本科生毕业设计（论文） Abstract A bionic leg structure which is similar to the legs of mammals was used，and a hexapod walking mode was designed according to this structure．By controlling 18 step motors straight walking function of the hexapod robot has been implemented with tripod gait movement．Simulation and experiment show that this structure can keep the hexapod robot balance better，providing high reference value to research the advantage and feasibility of leg raising walking gesture． As there are many joints in the bionic hexapod walking robot and the calculation of its walking track and joints control unit are comparatively comp- licated，the kinematical simulation and analysis of the model of bionic hexapod walking robot have been done by using solidworks and UG．Through simulation，the applicability of designed tripod gait are validated． Keywords Hexapod robot；Walking；Tripod gait；Kinematics simulation

六足机器人的制作(模拟电路DIY项目)

模拟电路DIY项目报告基于单片机控制的多关节仿生机器人 题目基于单片机控制的多关节仿生机器人姓名肖翔天(组长) 贾潇郑家雄雄杨波闵 浩迪张鸣远赵政舒张泽中 专业电子工程学类 指导教师张利君王小静

基于单片机控制的多关节仿生机器人 摘要：随着人类探索自然界步伐的不断加速，各应用领域对具有复杂环境自主移动能力机器人的需求，日趋广泛而深入。理论上，足式机器人具有比轮式机器人更加卓越的应对复杂地形的能力，因而被给予了巨大的关注，但到目前为止，由于自适应步行控制算法匮乏等原因，足式移动方式在许多实际应用中还无法付诸实践。另一方面，作为地球上最成功的运动生物，多足昆虫则以其复杂精妙的肢体结构和简易灵巧的运动控制策略，轻易地穿越了各种复杂的自然地形，甚至能在光滑的表面上倒立行走。因此，将多足昆虫的行为学研究成果，融入到步行机器人的结构设计与控制中，开发具有卓越移动能力的仿生机器人，对于足式移动机器人技术的研究与应用具有重要的理论和现实意义。 在此我们对一种基于单片机控制的多关节仿生机器人——六足机器人进行研究。其地形适应能力强，具有冗余肢体，可以在失去若干肢体的情况下继续执行一定的工作，适合担当野外侦查、水下搜寻以及太空探测等对自主性、可靠性要求比较高的工作。 关键词：六足机器人，运动，结构设计，红外避障 Abstract：With the increasingly rapid step of human exploration of nature, the demand for robots with autonomous mobility under complex environment has been getting broader and deeper in more and more application areas. Theoretically, legged robot offers more superior performance of dealing with complicated terrain conditions than that provided by wheeled robot and therefore has been given great concern, however up to now, for the reason of absence of adaptive walk control algorithm, legged locomotion means still could not be put into practice in many practical applications yet. While on the other hand, as the most successful moving creature on the earth, multi-legged insect has facilely managed to surmount various complex natural landforms and even to walk upside down on smooth surfaces by right of its sophisticated limb structure and dexterous locomotion control strategies. Accordingly, it contains great theoretical and practical significance for the research and application

最新六足爬虫机器人

本文的设计为六足爬虫机器人，机器人以锂电池为动力源，单片机为控制元件，伺服电机为执行部件，机器人采用三足着地进行运动，通过单片机对伺服电机的控制，机器人能够实现前进、后退等运动方式，三足着地运动方式保证了机器人能够平稳运行。伺服电机具有力量大，扭矩大，体积小，重量轻等特点。单片机产生20ms 的PWM 波形，通过软件改写脉冲的占空比，从而达到改变伺服电机角度的目的。 1 机器人运动分析 1.1 六足爬虫式机器人运动方案比较 方案一：六足爬虫式机器人的每条腿都能单独完成抬腿、前进、后退运动。 此方案的特点： 每条腿都能自由活动，每条腿都能单独进行二自由度的运动。每条腿的灵活性好，更容易进行仿生运动，六足爬虫机器人可以完成除要求外的很多动作，运动的视觉效果更好。由于每条腿能单独完成二自由度的运动，所以每条腿上要安装两个舵机，舵机使用数量大，舵机的安装难度加大，机械结构部分的制作相对复杂，又由于每个舵机都要有单独的信号控制，电路控制部分变得复杂了，控制程序也相应的变得复杂。 方案二：六足爬虫式机器人采取三腿为一组的运动模式，且同一侧的前腿、后腿的前后转动由同一侧的中腿进行驱动。采用三腿为一组(一侧的前足、后足与另一侧的中足为一组)的运动方式，各条腿能够协调的进行运动，机器人的运动相对平稳。 此方案特点：相比上述方案，个腿能够协调运动，在满足运动要求的情况下，舵机使用数量少，节约成本。机器人运动平稳，控制、驱动部分都得到相应的简化，控制简单。选择此方案，机器人还可进行横向运动。 两方案相比，选择方案二更合适。 1.2 六足爬虫式机器人运动状态分析 1.2.1 机器人运动步态分析

六足机器人行走与运动仿真分析

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/7b18843383.html, 六足机器人行走与运动仿真分析 作者：詹广强赵基伟谢磊超 来源：《无线互联科技》2014年第06期 摘要：虚拟仿真设计方法在现代机械设计中占有重要地位，针对目前虚拟仿真软件存在的不足之处，在设计时往往需要选用多个仿真软件组合使用才能达到所需的仿真目的。本文设计了一个六足双斗机器人，应用建模和仿真功能较齐全的Inventor对其进行虚拟分析，检查机器人在行走和爬坡过程中的行走步态，获得机器人在不同工作状态下重心的变化曲线，分析机器人设计的合理性，为更好的设计新型六足机器人提供设计依据。并制造了小型物理样机，检验仿真设计的可靠性，通过物理样机试验，验证Inventor仿真的可靠性和正确性。 关键词：虚拟仿真设计；六足机器人；Inventor；运动仿真Inventor是一种全面的可视化 设计工具，用于创建和验证完整的数字样机，可以检验机械产品的外型、结构和功能，也可以对其进行运动仿真和应力分析，设计师应用这种软件可对数字化样机进行优化，并预测机械产品在未来的实际工作情况[1]。 本文设计了六足双斗机器人，机器人采用足式移动方式优点在于控制简单，移动比较迅速，同时可以相对较容易地跨过比较大的障碍，但是当机器人在行走时，整个物体的重心会发生变化，各个关节受到的速度及加速度也不同，在不行走，进行挖掘工作，不同部位受到的力也不一样。本文应用Inventor对六足机器人在平地行走和爬坡过程中重心的位置、速度加速度变化进行仿真分析，Inventor集设计、建模和仿真于一体，且操作简单，这给设计工作带 来了许多方便，节约了研究时间和研制费用，实现了高质量、高速度、高效率、低成本的整体设计。 本文所应用的软件为虚拟设计方法又提供了一个方便可行的办法，同时，设计的六足机器人为足类机器人的设计也提供了一些思路。在Inventor的虚拟仿真下，得到所设计的六足机器人的一些有用信息，为更好的设计新型六足机器人提供了参考依据。小型物理样机试验，行走和利用双斗夹取物体。 1六足机器人整体结构 Inventor非常注重产品外观设计，同时其渲染功能也易于操作，效果良好，应用Inventor 对六足机器人进行整体结构造型和渲染，结果如图1所示，其中腿部结构放大图如图2所示。图2(a)图是腿部结构运动简图，输入旋转运动，在滑块和曲柄的作用下转化为腿部摇摆运动[2]，腿部机构的摇摆幅度为[-24°~+24°]，由于该机器人的腿部关节是铰接和滑动副,因而在步行时即使出现失稳现象也具有较强的姿态恢复能力[3]，足部使用减震和缓冲作用的橡胶材 料。

六足爬虫机器人设计说明

六足爬虫机器人设计

目录 前言 (3) （一）、机器人的大脑 (3) （二）、机器人的眼睛耳朵 (4) （三）、机器人的腿——驱动器与驱动轮 (4) （四）、机器人的手臂——机械传动专制 (5) （五）、机器人的心脏——电池 (5) 一、AT89S51单片机简介 (6) （一）、AT89S51主要功能列举如下： (6) （二）、AT89S51各引脚功能介绍： (6) 二、控制系统电路图 (9) 三、微型伺服马达原理与控制 (10) （一）、微型伺服马达内部结构 (10) （二）、微行伺服马达的工作原理 (10) （三）、伺服马达的控制 (11) （四）、选用的伺服马达 (11) 四、红外遥控 (12) （一）、红外遥控系统 (12) （二）、遥控发射器及其编码 (12) （三）、红外接收模块 (13) （四）、红外解码程序设计 (13) 五、控制程序 (14) 六、六足爬虫机器人结构设计图 (21)

前言 今年年初，学校为参加中央电视台举办的第三届全国大学生机器人电视大赛，组建了机器人制作小组。我积极参加，有幸成为了其中的一员。因为我们以前没有参加过类似的比赛，也没有制作机器人的经验。可以说我们什么都是从零开始，边学习边制作。通过这半年多的制作过程，我从中学到了很多书本上学不到的东西，也得到了很好的学习与锻炼的机会。 最初，我们组建了机器人制作实验室。到五金机电市场购买了必要的工具和一些制作材料。然后开始制作实验机器人的身体——框架。 实验机器人的框架我们是使用轻型万能角钢制作的，这种角钢的两侧都有间隔均匀的孔槽，可以很方便的用螺栓进行连接。用不同长度的角钢组合后，就可以得到不同大小的立方体和长方体及多边形。机器人身体的框架就搭建好了。在它的上面将装上：机器人的大脑——可编程控制器、机器人的眼睛耳朵——传感器、机器人的腿——驱动轮、机器人的手臂——机械传动专制、机器人的心脏——电池……之所以使用轻型万能角钢，主要是因为是在制作试验机型，而轻型万能角钢安装拆卸方便和便于修改长度，调整设计。 实验机器人定型后，就照其尺寸用不锈钢方管焊接制作机器人的身体。再在上面进行打孔等工作，后就可以将机器人的其它部分安装上去。这样一个机器人就制作好了。 下面我介绍一下机器人的基本组成部分： （一）、机器人的大脑 它可以有很多叫法，可以叫做：可编程控制器、微控制器，微处理器，处理器或者计算器等，不过这都不要紧，通常微处理器是指一块芯片，而其它的是一整套控制器，包括微处理器和一些别的元件。任何一个机器人大脑就必须要有这块芯片，不然就称不上机器人了。在选择微控制器的时候，主要要考虑：处理器的速度，要实现的功能，ROM和RAM的大小，I/O端口类型和数量，编程语言以及功耗等。 其主要类型有：单片机、PLC、工控机、PC机等。 单有这些硬件是不够的，机器人的大脑还无法运行。只有在程序的控制下，它才能按我们的要求去工作。可以说程序就是机器人的灵魂了。而程序是由编程语言所编写的。 编程语言是一个控制器能够接受的语言类型，一般有C语言，汇编语言或者