基于Arduino的多功能六足仿生机器人
基于Arduino的多功能六足仿生机器人
如今这个时代人们对地球的探索进行的越来越深入，探索的区域越来越不适合人类工作，因此探索方式由传统的人工探测改为较为先进的机器人探测。然而传统的轮式机器人已不能满足人类的需求，严重的受于地形限制，尤其是工作环境不稳定的废墟、丛林、山洞等特殊场合。因此仿生学引起普遍重视，仿生学机器人被大量生产制作。
我们此次设计采用仿生学原理，制作了这个仿生学六足机器人。六足仿生机器人就可以很好地克服普通轮式机器人的缺点，可以很好地适应各种工作环境不稳定的废墟、丛林、山洞等，使得其工作区域增大。
该仿生机器人以arduino作为主控，用24路舵机控制板控制18路舵机以实现机器人的平稳运行，用PS2无线手柄控制机器人运动。有关机器人运动方式，采用传统的三角步态。三角步态（或交替三角步态），是β =1/2 时的波形步态，运动时六条腿成两组三角形交替支撑迈步前进。“六足纲”昆虫（蟑螂、蚂蚁等）步行时，一般不是六足同时直线前进，而是将三对足分成两组，以三角形支架结构交替前行。身体左侧的前、后足及右侧的中足为一组，右侧的前、后足和左侧的中足为另一组，分别组成两个三角形支架。当一组三角形支架中所有的足同时提起时，另一组三角形支架的三只足原地不动，支撑身体，并以其中足为支点，前足胫节的肌肉收缩，拉动身体向前，后足胫节的肌肉收缩，将虫体往前推，因此身体略作以中足为支点的转动，同时虫体的重心落在一另一组“三角形支架”的三足上，然后再重复前一组的动作，相互轮换周而复始。这种行走方式使昆虫可以随时随地停息下来，因为重心总是落在三角支架之内。这就是典型的三角步态行走法，其行走轨迹并非是直线，而是呈“之”字形的曲线前进。
采用ADXL335模块进行运动姿态步伐的检测，判断其运动中躯干是否平稳。超声波红外模块结合以实现大角度区域内完美避障，有PS2无线手柄控制，采用将人工控制与自主控制相结合的方式，确保其运动的稳定性。机器人上还有GSM通信模块，可以将其搭载的数据采集系统的数据实时传输回PC端，并在PC端进行数据分析。
本次设计创新点在于它所带的无线充电模块，使它还可以作为小型机站，前期搭载小型无人机进行工作，当运动至陆地机器人无法通过的地带时，启用无人机继续工作。但无人机由于体积质量的限制，使得其不能长时间工作，被迫返航回到此六足机器人上。此时则可采用其设计的无线充电模块为无人机提供电能补给，使得无人机可以多次工作，采集更多组数据，供PC端进行分析处理。
一种独轮车式球形六足机器人结构设计
一种独轮车式球形六足机器人结构设计
作者：于楠 王文晴 黄芮 王禹心 李博远
来源：《现代信息科技》2020年第18期
摘 要：以Arduino UNO R3開发板为主控制板，研究一种独轮车式滚动的球形六足机器人的结构设计和控制平台。以球形形状为基础，结合独轮车滚动运动与六足机器人的结构和运动特点，设计球形六足机器人模型，同时适应多种复杂地形的变化。通过搭载样机对机器人的六足行走和自主滚动进行了实验研究，结果证明了机器人具有一定的承载、越障以及自主滚动且不发生倾覆的能力，具有稳定性强、灵活度高等优点，能够应用在多种复杂地形，例如山地、沙漠等。
关键词：机器人;球形;六足;滚动;独轮车式
中图分类号：TH128;TP24 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）18-0157-05 Abstract：Using Arduino UNO R3 development board as main control board，the project
studies control platform and wheelbarrow-like rolling spherical hexapod robot structure design. Based
on spherical shape and combined structures with movements of hexapod and wheelbarrow-like
rolling，designing spherical hexapod robot model adapting to complex terrains. The six legged
walking and autonomous rolling of the robot are studied by carrying a prototype. The results show that
基于单片机控制的新型六足机器人毕业设计
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精品doc 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
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
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
六足机器人的设计,毕业论文
六足行走运动平台结构设计
I 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六足仿生机器人，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。
六足仿生机器人地形适应能力强,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，适应能力强，结构设计
六足行走运动平台结构设计
II 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
仿生六足机器人的发展现状与应用
仿生六足机器人的发展现状与应用
仿生六足机器人是一种具有人型协调运动能力的机器，可以为研究者提供在室内外环境中进行自由运动的机会，也能实现复杂环境下多参数感知和模仿有智能的行为。
近年来，人们在仿生六足机器人的发展方面取得了许多突破。例如，最近一些机器人已经能够实现外部环境下的高速、大范围行走；他们也能够识别和跟踪动态实例，实现抓取物品；此外，还可以模仿人的行为，成为具有一定的社会意识的机器人。在研究方面，传感器、机械控制、运算处理、人机交互等技术的发展优化也取得了很大的进步。
从应用的角度来看，仿生六足机器人已经用于自主开发、家庭智能辅助照料服务、调查、巡查、负责人员教学等多个场合。作为一种携带多种传感器、具有微米精度的机器，它们也可以应用于野外环境的危险焊接任务、生物多样性研究、地形信息采集以及建筑物的搜索与救援等，以及更多的用途等等。例如，目前KHR-1机器人正在被用于教学研究、加工制造及服务机器人，以及护理行业服务，而ASIMO机器人则被用于接待与安全服务。
综上所述，随着技术的不断进步，仿生六足机器人仍在向着更快、更多样化的发展趋势不断推进，由于其优异的性能和广泛的应用范围，仿生六足机器人拥有广阔的发展前景。
仿生六足机器人研究报告
项目研究报告 北京理工大学机电学院 20081043 吴帆
——小型仿生六足探测机器人
一、课题背景：
仿生运动模式的多足步行机器人具有优越的越障能力，它集仿生学原理、机构学理论、自动控制原理与技术、计算机软件开发技术、传感器检测技术和电机驱动技术于一体。
不论在何种地面上行走，仿生六足机器人的运动都具有灵活性与变化性，但其精确控制的难度很大，需要有良好的控制策略与精密的轨迹规划，这些都是很好的研究题材。
二、项目创新点：
作为简单的关节型伺服机构，仿生六足机器人能够实现实时避障，合理规划行走路线。
简单的关节型机器人伺服系统不仅具有可批量制造的条件，作为今后机器人群系统的基本组成，也可以作为探索复杂伺服机构的研究对象。
三、研究内容：
1.仿生学原理分析：
仿生式六足机器人，顾名思义，六足机器人在我们理想架构中，我们借鉴了自然界昆虫的运动原理。
足是昆虫的运动器官。昆虫有3对足，在前胸、中胸和后胸各有一对，我们相应地称为前足、中足和后足。每个足由基节、转节、腿节、胫节、跗节和前跗节几部分组成。基节是足最基部的一节，多粗短。转节常与腿节紧密相连而不活动。腿节是最长最粗的一节。第四节叫胫节，一般比较细长，长着成排的刺。第五节叫跗节，一般由2-5个亚节组成﹔为的是便于行走。在最末节的端部还长着两个又硬又尖的爪，可以用它们来抓住物体。
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向后蹬时，另外三条腿即抬起向前准备替换。
前足用爪固定物体后拉动虫体向前，中足用来支持并举起所属一侧的身体，后足则推动虫体前进，同时使虫体转向。
这种行走方式使昆虫可以随时随地停息下来，因为重心总是落在三角支架之内。并不是所有成虫都用六条腿来行走，有些昆虫由于前足发生了特化，有了其他功用或退化，行走就主要靠中、后足来完成了。
仿生六足机器人机构的设计设计说明书论文
仿生六足机构的设计设计说明书论文
仿生六足机构的设计设计说明书论文
1.引言
本文档旨在介绍和详细说明仿生六足机构的设计。该旨在模拟昆虫的运动和行为，并具有良好的运动稳定性和适应性。本文将涵盖的整体设计、机械结构设计、传感器布局、动力系统、控制系统以及的性能评估等方面。
2.的整体设计
在本节中，将详细描述的整体设计。包括的尺寸和重量限制、机械结构布局、传感器布置和控制系统要求等。
2.1 尺寸和重量限制
的尺寸和重量限制是设计过程中的重要考虑因素。根据应用需求，确定的总体尺寸和重量范围。
2.2 机械结构布局
的机械结构布局是实现结构稳定和运动灵活性的关键。本节将介绍的骨架设计、六足机构设计和连接机构设计。
2.2.1 骨架设计 骨架设计是整体结构的基础。根据的尺寸和重量限制，确定骨架材料和结构形式，保证的稳定性和强度。
2.2.2 六足机构设计
六足机构是行走和运动的主要部件。在本节中，将介绍六足机构的设计原理、关节设计和运动学分析。
2.2.3 连接机构设计
连接机构设计是各个部件之间连接和传递力的重要环节。根据的布局和运动需求，设计合适的连接机构，保证各部件的稳定性和运动性能。
2.3 传感器布置
传感器布置是感知外部环境和自身状态的关键。本节将介绍传感器的种类、布置位置和工作原理，保证的感知性能。
2.4 控制系统要求
控制系统是实现自主运动和行为的核心。在本节中，将详细说明的控制系统要求，包括控制算法、实时性要求和通信方式等。
3.机械结构设计
机械结构设计是实现运动和行为的基础。本节将详细介绍的机械结构设计，包括骨架设计、关节设计和运动学分析等。 3.1 骨架设计
根据前文中的骨架设计要求，进行骨架结构的具体设计。确定骨架材料、尺寸和连接方式等。
3.2 关节设计
关节设计是六足行走和运动的关键。在本节中，将介绍关节设计的原则和方法，并确定关节的结构和参数。
3.3 运动学分析
运动学分析是运动和姿态控制的重要环节。本节将对的运动学进行详细分析，包括正运动学和逆运动学，并计算的运动空间和姿态范围。
基于Arduino开发板的微型仿生昆虫机器人
龙源期刊网
基于Arduino开发板的微型仿生昆虫机器人
作者：王艺翔 张浩然 罗敬涛
来源：《科学与财富》2017年第26期
摘 要：微型仿生机器人体积小，质量轻，使用高集成度小型Arduino Leonardo开发版为主控装置，下方高扭矩舵机为行进装置，并由舵机带动腿部和足部进行移动，锂电池供电。通过头部的红外对管传感器，舵机两旁火焰传感器模块对周边环境情况进行检测，若接近发生火灾空间，可以通过携带的蜂鸣报警器进行报警，即可以实现通过仿生机器人进入狭小空间，让空间外部的人们了解空间内部的火势情况。
关键词：Arduino，高扭矩舵机，火焰传感器，模数转换
Project 20161824 supported by Double E project， School of electrical engineering， Northwest
University For Nationalities.
1、前言
近年来，有不少操作机器人开始广泛应用于工厂的各个生产过程，足移动方式的机器人可以相对较易地跨过比较大的障碍（如沟、坎等），并且机器人的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[1]。本文提出通过Arduino
Leonardo高集成小型开发板为主板，集合高扭矩舵机，红外传感器，火焰探测模块及蜂鸣报警器为主要部件，使该微型仿生机器人能够进入密闭狭小空间进行小范围环境探测，能够在消防救援领域给救援人员带来方便。
2、Arduino主控与各项传感器模块的硬件设计
这一部分讲解各传感器跟主板之间的连接。所有部分由3.7V/ 180mAh锂电池供电，将头部的红外传感器接到Arduino主控板的数字量IO口，红外模块发射管发出红外线，接收管接收，使机器人能够避开前方的障碍物；将舵机两旁的火焰传感器接到主控板的模拟量IO口实时将传感器获取的模拟量数据接收回来，利用Arduino开发板的A/D转换功能将收回的模拟量数据转化成数字量数据与所设阈值范围进行比较，从而判断机器人周围环境情况；如果转化成的数字量超出了所设阈值范围，则启动与数字量IO口相连的蜂鸣报警器报警，若在此阈值范围内，则不会报警，继续监测。
新型六足机器人
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
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
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
基于Arduino开源平台智能机器人教育培养科技创新人才的探索
基于Arduino开源平台智能机器人教育培养科技创新人才的探索
作者：梁永根
来源：《师道（教研）》 2021年第2期
文/广州市番禺区市桥德兴小学 梁永根
我校以培养未来科技创新人才为目标，针对学校科技实践教育活动中的实际情况，以智能机器人及AI（人工智能）教育研究为核心开展科技实践教育活动，围绕广州市教育局主持、广州大学协办的智能服务垃圾分类机器人竞赛教育活动，对四到六年级学生进行科技创新知识及素养方面的教育。通过以Arduino开源平台为基础的智能机器人教育实践活动和有关教育，探索培养未来科技创新人才的策略。
一、完善智能机器人培训活动的软硬件设施建设
1.硬件活动环境
开展机器人教学对硬件环境要求较高，为更好地开展课题研究，学校更新了电脑教室和机器人活动室。
2.软件技术环境
在信息技术课程基础上组织进行Arduino智能技术机器人探索，建立机器人学习资源平台，收集一些机器人相关资料，建立机器人学习资源库，培养学生资源自主学习、搜集与整合能力，促进他们系统创新思维的发展。
（1）资讯类：主要以收集整理机器人相关知识为主，如Arduino中文社区、B站、个人专业博主等。
（2）教学辅助类：A.Arduino语法、子程序；B.图形化编程方法与实例；C.主要针对教学内容自制的课件；D.Arduino技术参考著作。
（3）专题应用类：Arduino平台智能机器人大赛参赛项目收集整理资料，包括规则、程序、培训课件、视频等。
二、培训的组织管理
1.搭建方案组织实施机构。
2.实践活动过程管理：根据电脑设备、机器人器材、报名情况，以小组协作学习为主开展。
3.学校制定了相关制度加强了对活动过程的管理：①定时活动。每周安排三天的课后活动时间。②定期总结。小组活动交流协作要积极，勤分析，勤总结，多交流，及时改，共同提高。③后勤保障。凡是活动需要使用的资源，尽量申请优先使用。④做好活动成果检测，收集数据，不断调整、深化活动研究。⑤学校教导处直接指导，校长直接管理，统一安排活动。
基于Arduino的六轴舞狮机器人
本栏目责任编辑：谢媛媛软件设计开发ComputerKnowledgeandTechnology电脑知识与技术第13卷第8期(2017年3月)基于Arduino的六轴舞狮机器人梁巧仪1，郑誉煌1,2，李国豪1，林焕然1，亚梅1，肖俊杰1（1.广东第二师范学院物理与信息工程系，广东广州510303；2.广东省精密装备与制造技术重点实验室，广东广州510641）摘要：六轴舞狮机器人采用Arduino平台控制六个数字舵机，每个舵机分别牵引带动机器人腰部、大臂、小臂、小臂旋转、腕部、爪部动作。根据舞狮子的运动特点，这台机器人实现了一套完整的机器人舞狮动作。关键词：舞狮；机器人；Arduino中图分类号：TP18文献标识码：A文章编号：1009-3044(2017)08-0090-02舞狮文化源远流长并且深得广大人民群众的喜爱，每逢佳节喜事，舞狮是用来活跃气氛很好的选择。当今舞狮主要是由人穿上舞狮服来舞动，需要多个人来配合。舞狮属于高强度运动，对人的体力消耗很大，人不可能长时间不停歇进行。另外有些小型庆祝活动或临时节目需要舞狮子助兴，请舞狮队的成本较高。为此本文研究了采用基于Arduino的六轴舞狮机器人，这台机器人便于携带，而且能够实现常见的舞狮动作。1六轴舞狮机器人的硬件构造本文提出的六轴舞狮机器人的工作原理框图如图1所示。将支架和舵机进行组装、电路连接以及舞狮模型固定，即完成六轴舞狮机器人的硬件安装，其外观如图2所示。图1六轴舞狮机器人原理框图六轴舞狮机器人的核心部件功能介绍如下：1）舵机：又称伺服马达，是程序的执行器，也是机器人的动力来源，本系统采用六个舵机分别来驱动机器人的六个关节，从而控制机器人底部、大臂、小臂、小臂旋转关节、腕部、爪部六个部位的运动。舵机的输入信号为周期为20ms的脉冲信号，信号脉冲宽度0.5ms～24ms对应0°～180°。我们选用的是辉盛MG-996r舵机。2）Arduino上位机：整个机器人的控制中心，根据编程输出脉冲信号来控制六个舵机的转动角度、速率、时间点，从而达成机器人的运动达成一整套舞狮动作。Arduino上位机的程序由ArduinoIDE编译器编译烧录，我们选用的型号是ArduinoUNO。3）ArduinoUNO扩展板:为上位机和舵机提供电压，承载舵机的电流，同时对Arduino上位机的接口进一步扩展以及排列，以便电路进行连接。4）开关电源：将220V交流电转换为5V直流电源，为Ardui⁃no上位机和舵机提供额定5V电压。5）机械臂支架：整个的机器人主体支架，为六轴结构。6）舞狮模型：分为头和身两部分，头固定在机器人爪部、身披在机器人小臂上。图2六轴舞狮机器人外观图2舞狮机器人的控制原理2.1程序关键函数Arduino上位机的编程是在ArduinoIDE上进行编译，其语言开发环境与Java和C语言近似。在程序的最开始会调用舵机库文件，其调用语句为#in⁃clude，该库文件是ArduinoIDE中自带的针对舵机使用的库文件，该库文件中包含的函数可以使舵机的使用更加简易快捷。本机械人编程所使用到的函数如下：1)Servo.attach()：该函数的参数有(pin,min,max),pin参数设收稿日期：2017-02-10基金项目：2017年度广州市高校创新创业教育项目“多机器人协同作业研究”（编号：2017194214）；2016年广东第二师范学院大学生创新创业训练计划项目（编号：201614278068）；2016年广东省精密装备与制造技术重点实验室开放基金项目（编号：PEM201604）作者简介：梁巧仪，女，大学生，研究方向为工业机器人；郑誉煌（通信作者），男，博士，研究方向为机械电子工程。E-mail:xsjl@Tel:+86-551-6569096365690964ISSN1009-3044ComputerKnowledgeandTechnology电脑知识与技术Vol.13,No.8,March2017