六足爬行机器人设计
六足爬行机器人总体设计方案
本文旳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旳控制，机器人可以实现前进、后退等运动方式，三足着地运动方式保证了机器人可以平稳运行。
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 旳PWM 波形，通过软件改写脉冲旳占空比，从而到达变化伺服电机角度旳目旳。
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旳每条腿都能单独完毕抬腿、前进、后退运动。
此方案旳特点：每条腿都能自由活动，每条腿都能单独进行二自由度旳运动。
每条腿旳灵活性好，更轻易进行仿生运动，六足爬虫机器人可以完毕除规定外旳诸多动作，运动旳视觉效果更好。
由于每条腿能单独完毕二自由度旳运动，因此每条腿上要安装两个舵机，舵机使用数量大，舵机旳安装难度加大，机械构造部分旳制作相对复杂，又由于每个舵机都要有单独旳信号控制，电路控制部分变得复杂了，控制程序也对应旳变得复杂。
方案二：六足爬虫式机器人采用三腿为一组旳运动模式，且同一侧旳前腿、后腿旳前后转动由同一侧旳中腿进行驱动。
采用三腿为一组(一侧旳前足、后足与另一侧旳中足为一组)旳运动方式，各条腿可以协调旳进行运动，机器人旳运动相对平稳。
此方案特点：相比上述方案，个腿可以协调运动，在满足运动规定旳状况下，舵机使用数量少，节省成本。
机器人运动平稳，控制、驱动部分都得到对应旳简化，控制简朴。
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旳行走是以三条腿为一组进行旳，即一侧旳前、后足与另一侧旳中足为一组。
这样就形成了一种三角形支架构造，当这三条腿放在地面并向后蹬时，此外三条腿即抬起向前准备轮换。
这种行走方式使六足爬虫式机器人运动相称稳定，任何时刻有三足着地，可以保持良好旳平衡，并可以随时随地停息下来，由于其重心总是落在三角支架之内。
六脚柱状爬行机器人 大学毕业设计
六脚柱状爬行机器人第一章准备安装机器人必需的工具下面是安装该机器人时需要的工具：●螺丝刀●钻子●1/8英寸钻头●小活动扳手或套筒扳手●剪线钳●少量的白色油脂或类似的润滑油柱状机器人套件装箱清单全套柱状机器人包含下面的元器件：电子/电器类：●1个BASIC Stamp 2 控制器●1块USB接口的教学板●12个型号为HiTec HS-322HD 伺服电机●一根USB连接线●1个USB电机控制器●4条6英寸电机延长线铝质部件：●1根主梁（Channel）●6个电机固定支架（Servo Holders）●6个腿部活动关节（Leg Actuators ）●6个活动关节支撑件（Leg Actuator Supports）●6个腿部的前半部分（Front Legs）●6腿部的后半部分（Rear Legs）●6电机支架（Servo Brackets）●4个电路板支架（Circuit board brackets）螺母、螺钉、垫圈和螺杆●12个#2 弹垫●28个#4-1/4英寸螺钉●12个#4-3/8英寸螺钉●6个#4-7/16英寸螺钉●6个#4-1/2英寸螺钉●6个#4-1/4尼龙取间支柱●40个#4螺母●15个#4锁紧螺母●40个# 4弹垫●3个#4-1.50螺钉●6个#4垫圈●24个#6-3/8英寸螺钉●24个#6弹垫●24个#6螺母●6个#8-1.5英寸螺钉●6个#8锁紧螺母●12个#8平垫●6个#8-9/16英寸尼龙取间支柱●6个#8-7/16英寸尼龙取间支柱●12个1/4SAE平垫其他●机器人手册●6个2/56英寸螺杆●6个橡胶脚●12个圆头塑料连接件●12个球形连接头●12条扎带你自己需要准备的东西和装配其他机器人一样，完成六脚柱状爬行机器人需要你自己提供一些额外的工具：●输出电压为5-7.2V的镍肽电池或镍膈电池为电机供电。
它为输出电流在1800mAH到3300mAH的标准电池组合，通常用在无线遥控车上。
六足机器人行走机构设计
题
目： 六足式机器人的行走机构设计
小组成员：
班
级：
指导教师： 成 绩：
1
六足是机器人的行走机构设计
目 录
摘 要.........................................................................................................................................4 第一章 绪 论....................................................................................................................... 1
2.1 步态分类.....................................................................................................................7 2.1.1 三角步态.........................................................................................................7 2.1.2 跟导步态..........................................................................................................7 2.1.3 交替步态..........................................................................................................7 2.2 步态规划概述.............................................................................................................8 2.3 六足仿生机器人的坐标含义.....................................................................................9 2.4 三角步态的稳定性分析..........................................................................................12 2.4.1 稳定性分析...................................................................................................12 2.4.2 稳定裕量的计算............................................................................................12 2.5 三角步态行走步态设计...........................................................................................13 2.5.1 直线行走步态规划........................................................................................13 2.5.2 转弯步态分析................................................................................................15 2.6 六足机器人的步长设计...........................................................................................15
六足机器人系统设计
郭从良等：六足机器人系统设计ｌ特罐Ｐ图表３抗干扰交流信号传感器电路发光管通的是脉冲电流，发出交流脉冲光，而接收部分只对持续一段时间且超过一定频率的脉冲光敏感．接收部分是这样工作的：传感器信号先经过ｃＲ高通网络去掉直流和低频成分，并加入一个直流ｏｆｆｓｅｔ，也就是一个稳定的直流分量叠加一个交流分量，再与一个设定的直流分量进行比较，如果交流分量的峰值超过ｏｆｆｓｅｔ与设定值之差，比较器就会输出一个方波脉冲，否则输出０：然后通过Ｒｃ低通网络，使方波脉冲的交流分量尽可能的减小，变成某个直流电压Ｖ（＞０），再与另一个设定值（＜ｖ）比较，输出低电平．如果没有交流输入，第一级比较器输出０，第二级比较器输出高电平，如下表所示：低通滤波器的通带太宽，输出会有较多的振荡（如右图）；通带太窄响应太慢，于是选取Ｒ＝ＩＯＯＫ，Ｃ＝Ｏ．１ｕＦ．在程序中，接收到信号后要延迟一段时间再确认一次，以消除抖动．控制程序是机器人的灵魂，六足机器人由ＡＴ８９Ｃ５１单片机控制，程序用汇编语言编写，采用模块化设计思想，分为直流电机和步进电机两大部分．首先分析机器人的动作特点，将整体的动作分解为基本动作元素，再通过编写通用的子程序实现各种基本动作，将这些基本元素作为动作库零件．在编写整个动作时。
按照要求调用不同的元素即可，如果动作有了变化，程序修改也相当容易．这种编程思想为我们在短时间里编写程序和编排动作以及程序的调试修改带来了很大的方便．我们提出一种寄存器循环移位奇偶位分别作两个步进电机的驱动端的做法，简化了代码长度，但缺点是两个步进电机只能以相同的速度动作．事实上每个电机的动作是不同的，为此我们在Ｒ枷中为每个电机开辟一个ｂｙｔｅ的状态字节用以循环移位．在每个电机周期里，根据需要对每个电机的ｂｙｔｅ进行移位，并用ＡＮＬ指令将两个电机的状态合成到一个字节里输出，使得可以同时控制两个电机．步进电机的速度由驱动脉冲的频率决定，移位的周期不同，电机的速度也就不同了．同时使用了基于定时器中断的双进程和使用ＲＡＭ／寄存器的进程间通信．而单进程程序里步进电机和直流电机是不可能同时运动的，为此我们采用中断来实现步进电机和直流电机Ｉ一１７。
六足爬虫机器人设计
六足爬虫机器人设计引言六足爬虫机器人是一种多足机器人，通过模仿昆虫和节肢动物的运动方式，能够在不平坦的地形上移动。
本文将介绍六足爬虫机器人的设计概念、机械结构、传感技术和控制系统。
设计概念六足爬虫机器人的设计概念是模仿昆虫的运动方式，并结合机器人技术，实现在复杂地形上的高效移动。
六足机器人的六条腿能够保持稳定的支撑面积，使机器人能够在不稳定的地面上保持平衡。
同时，六足爬虫机器人具有最小的接地面积，在狭窄的空间中也能自由运动。
机械结构六足爬虫机器人的机械结构主要由六条腿、身体和连接部件组成。
每条腿由多个关节连接，使机器人能够具备多自由度的运动能力。
身体部分包括能够容纳电源、传感器和控制器的空间。
连接部件起到连接腿和身体的作用，确保机器人的结构牢固。
机器人的材料选择需要兼顾强度和重量。
常用的材料包括轻质金属合金和碳纤维复合材料。
机器人的外形应减少空气阻力，提高机器人的运动效率。
传感技术六足爬虫机器人的传感技术包括视觉传感器、力传感器和惯性传感器。
视觉传感器能够感知周围环境，并获取地形信息，识别障碍物。
通过计算机视觉算法，机器人能够做出相应的决策，选择最优的路径。
力传感器可以测量机器人与地面的接触力，以克服地形的不平坦性。
力传感器还可以检测机器人是否受到外部碰撞，保护机器人和提供安全性。
惯性传感器用于测量机器人的加速度、角速度和姿态信息。
通过与其他传感器数据的融合，机器人可以实现高精度的姿态控制和运动轨迹规划。
控制系统六足爬虫机器人的控制系统由硬件控制单元和软件控制算法组成。
硬件控制单元包括微处理器、驱动电路和通信模块。
微处理器负责接收传感器数据、执行控制算法，并输出控制信号。
驱动电路用于驱动机器人的电动关节。
通信模块可与外部设备进行数据传输和远程控制。
软件控制算法包括路径规划、动力学模型和运动控制。
路径规划算法根据环境信息和目标位置，生成机器人的移动路径。
动力学模型可以模拟机器人的运动特性，并优化运动参数。
六足爬虫机器人设计
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 (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）、A T89S51主要功能列举如下： (6)（二）、A T89S51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 (14)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。
新型六足爬行机器人设计
第24卷第6期2007年6月机 电 工 程M ECHAN I CA L &ELECTR IC A L ENG I NEER I NG M AGAZ I N EV o.l 24N o .6Jun .2007收稿日期:2007-01-08作者简介:金 波(1971-),男,江苏常州人,副教授,博士,主要从事电液控制系统和机电一体化系统的研究。
新型六足爬行机器人设计金 波1,胡 厦1,俞亚新2(1.浙江大学流体传动与控制国家重点实验室,浙江杭州310027;2.浙江理工大学机械与自动控制学院,浙江杭州310018)摘 要: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12个步进电机的控制,采用三角步态,实现了六足机器人的直行功能。
仿真及试验证明,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。
关键词:六足机器人;步行;腿机构;电机控制中图分类号:TP242 文献标识码:A 文章编号:1001-4551(2007)06-0023-04D esign of novel hexapod w al k ing robotJI N Bo 1,HU Sha 1,YU Ya -x in2(1.T he State K ey Labora t ory of F l u i d Pow er T rans m iss i on and C ontrol ,Zhej i ang Un i vers it y,H angzhou 310027,China ;2.Co llege of M echanical E ngineer i ng and A u t oma tion,Zhejiang Sci -T ech Uni ver sity,H angzhou 310018,China )Abstrac t :A b i on i c l eg struc t ure w hich is si m il ar to t he legs of m a mm a l s w as used ,and a hexapod w alki ng mode w as desi gned accord i ng to t h is struc t ure .By contro lli ng 12step m oto rs straigh tw a l k i ng functi on o f the hexapod robot has been i m ple m ented w i th tripod ga it m ove m ent .Si m ulation and experi m ent sho w that th i s structure can keep the hex apod robot body p s balance bette r ,providi ng hi gh reference va l ue to research t he advantage and feasi b ilit y o f leg -raisi ng w a l ki ng gesture .K ey word s :hexapod robo t ;w alki ng ;leg structure ;driver ;mo tor contro l0 前 言多足步行机器人能够在不平的路面上稳定地行走,可以取代轮式车完成复杂环境中的运输、探测作业,因此在军事运输及探测、矿山开采、海底工作、核工业、星球探测、农业及森林采伐等许多行业有着非常广阔的应用前景。
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AbstractBionic 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 ofsix-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 processorS3C2440, 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目录1. 绪论2. 六足机器人的硬件搭建3. 操作系统的搭建4. 六足机器人的步态分析与实现5. 总结与展望1. 绪论1.1 多足机器人的发展状况目前，用于在人类不宜、不便或不能进入的地域进行独立探测的机器人主要分两种，一种是由轮子驱动的轮行机器人，另一种是基于仿生学的步行机器人。
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参考文献.................................................................................................. 30
本文六足机器人是一种基于仿生学原理研制开发的新型足式机器人。新型机器人 比传统的轮式机器人有更好的移动性，它采用类拟生物的爬行机构进行运动 ,自动化 程度高，具有丰富的动力学特性。此外，足式机器人相比其它机器人具有更多的优点： 它可以较易地跨过比较大的障碍（如沟、坎等），并且机器人足所具有的大量的自由 度可以使机器人的运动更加灵活，对凹凸不平的地形的适应能力更强；足式机器人的 立足点是离散的，跟地面的接触面积较小，因而可以在可达到的地面上选择最优支撑 点，即使在表面极度不规则的情况下，通过严格选择足的支撑点，也能够行走自如。
致 谢...................................................................................................... 31
南昌航空大学学士学位论文
新型六足机器人 1 引言
1.1 新型六足机器人研究目的和意义
3 控制系统结构设计
3.1 上位机控制............................................................................................................16 3.1.1 程序语言及串口通讯.......................................................................................16 3.1.2 人机交互界面...................................................................................................17 3.2 基于无线的智能控制...........................................................................................19 3.2.1 无线发射模块...................................................................................................19 3.2.2 无线接收模块...................................................................................................23
因此，足式步行机器人的研究已成为机器人学中一个引人注目的研究领域，由于 六足机器人强大的运动能力，可以提供给运动学、仿生学和机械构造原理研究有力的 工具[1]。在研究昆虫运动方式、关节承力、稳定姿态调整的过程中，可以运用本机器 人对设想的虫体姿态、运动过程进行模拟，最大程度地接近真实，将理论和实践联系 起来，从而更好地观察昆虫运动模式的优点，以及探究哪些现象能够运用到机械设计 的实践中去。这对于以上学科的研究和探索都是十分有意义的。
2 机械结构与芯片简介
2.1 机器人机械结构......................................................................................................3 2.2 机器人运动原理......................................................................................................3 2.3 驱动装置选择..........................................................................................................5 2.4 机器人实物图..........................................................................................................6 2.5 硬件结构介绍..........................................................................................................7 2.6 单片机芯片介绍......................................................................................................8 2.7 编码解码芯片介绍................................................................................................13
目录
1 引言
1.1 新型六足机器人研究目的和意义..........................................................................1 1.2 新型六足机器人研究概况及发展趋势..................................................................1 1.3 课题研究内容..........................................................................................................2