六足机器人设计参考解析
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。
六足机器人设计
摘要以六足机器人结构套件为基础，搭建移动测控平台，包括设计总体方案和各个模块实现方案，设计和制作伺服电机（即舵机）主控制板和传感器电路板，设计机器人行走方案并编程实现，实现超声波避障。
采用细化的八步行走算法来实现行走控制，采用轴向舵机序号确定其他舵机运动方式和次序的方法进行行走方向的控制，这样完成了对18个舵机的控制任务，使得机器人能够比较协调、流畅地行走，并且可以控制其任意的行进方向。
主控制板能够基本满足需要，但还需进一步改善其稳定性和可靠性，并增加功能组件如引导程序下载接口以及键盘等交互器件。
进一步研究指南针和超声波模块在移动测控平台上有效利用，并开发图像处理及远程信息传输等技术，使六足野外机器人测控平台有更广阔的应用空间。
可应用于户外环境参数监测、特殊任务执行、家庭助理等领域。
关键词：舵机 msp430单片机行走算法超声波传感器AbstractSix feet robot is based on special robotic configuration including 18 servo-electro motors. My task is driving it to move, for I must first design the PCB, weld the PCB when it comes back, connect wires to the PCB and programme. The robot at last moves smoothly, glidingly, in each direction I want it to, of its six. Before programming, arithmetic of eight-step is used to push the robot to go forward in one fixed direction. To make it generalization, I conclude the very arithmetic by which movements of every servo-electromotor can be computed if the number of the direction servo-electromotor is given. The next task is that the robot can move in the direction which is judged as the best one after checking the environment by ultrasonic. Having a pair of eyes, the robot can see where the block is and where it can march over. The main controlling board is all right but it can be better if more steady and reliable, and if more functional parts is added as keyboards and the interface with Boot Strap Loader. It deserves to do further research at the moving measure-control plat of six feet robot on the use of sensors as ultrasonic, compass modules. It is useful to develop the technologies of image management and remote info-transmission at the plat, too. The measure-control plat of six feet robot is widely used in measuring weather, doing special tasks, and as an assistant in house.Key word: servo-electromotor msp430 stepped arithmetic ultrasonic sensor目录目录绪论 (1)第一章机械结构改装及设计 (3)1.1 原机械基础上的改装................................ 错误！未定义书签。
六足仿生机器人的视觉及步态稳定性分析
六足仿生机器人的视觉及步态稳定性分析六足仿生机器人的视觉及步态稳定性分析人类一直以来都将生物作为创新设计的灵感源泉之一。
仿生学就是基于生物学原理来研究人造系统的学科领域，其目标是将生物系统的特征与功能应用到工程设计中。
六足仿生机器人是仿生学最经典的研究对象之一，以其在复杂环境中的优秀适应能力而闻名。
本文将重点分析六足仿生机器人的视觉感知与步态控制，以及其相关的稳定性问题。
六足仿生机器人的视觉感知是其能够感知周围环境和障碍物的关键能力。
为了实现视觉感知，研究者们通常会使用多个摄像头或激光传感器来获取周围环境的信息。
这些传感器通过采集环境中的图像或深度信息，进而构建出机器人所处环境的模型。
然而，在复杂且不确定的环境中，如何准确地获取环境信息成为了一个挑战。
一种常见的方法是使用机器学习算法来进行环境模型的构建和识别。
例如，可以使用卷积神经网络（CNN）来对环境中的物体进行分类和识别。
同时，也可以结合深度学习技术，实现对物体的定位和跟踪。
通过这些方法可以提高六足仿生机器人的感知能力，使其能够更准确地识别和避免障碍物。
六足仿生机器人的步态控制是保持其稳定性的关键因素之一。
步态控制旨在实现机器人在不同地形上的平稳行走和高效运动。
在步态控制中，研究者们通常采用中枢模式产生器（CPG）来实现机器人的运动控制。
CPG是一种仿生学概念，它模拟了生物系统中神经元之间的相互作用方式，从而实现了机器人的步态控制。
为了保持稳定性，六足仿生机器人需要遵循一些基本原则。
首先，机器人需要保持足底的接触力平衡。
通过动态调整每个足底的接触力分布和施加力矩，机器人可以实现平稳的行走。
其次，机器人需要根据环境中的障碍物和地形的变化，动态调整步态。
例如，在攀爬陡峭坡度时，机器人可以通过增加对角足底的接触力来增加附着力。
最后，机器人还需要实时监测自身姿态和外部力的变化，并进行相应的调整以保持稳定性。
除了步态控制外，机器人的结构设计也对稳定性有着重要影响。
六足移动机器人的结构设计与分析
多足机器人灵活性好，对环境的适应能力强，从20世纪60年代开始，就成为了国际学者们争相研究的重要课题，六足机器人作为多足机器人的一种，有其独有的特性，它既比二足、四足稳定，又比八足控制简单，尤为受到广大学者的青睐[5-7]。目前，多数六足移动机器人的机械腿结构采用串联机构，串联机构的研究相对来说较为成熟，其结构简单，控制简单，成本较低，运动空间大。
六足
摘
为应对在特殊地形或者特殊环境的作业困难情况，人们设计开发了移动机器人使其替代人类进行作业，而事实证明移动机器人在复杂环境下进行工作时表现极佳。相对于轮式移动机器人，足式移动机器人在移动机器人领域内有着广阔的应用前景，尤其是较为典型的六足移动机器人，以其较强的地形适应能力、优秀的载重能力以及较高的运行稳定性在足式移动机器人中颇受欢迎。因此，在对六足移动机器人的知识加以学习并且阅读文献后，本文将对六足移动机器人的结构进行设计，目的是设计一款控制简单具有一定承载能力的移动机器人，并制作实验样机验证其移动性能。
ABSTRACT
In order to dealing with all kinds of complex terrain environments and adverse working conditions, people devised mobile robot for working replace human, and it proved that itisdoing very wellin it’s work. Compared withthoserobots which move by wheels, legged robot has broad application prospect in the mobile robot field, especially the hexapod mobile robot, it has good adaptability to complex terrain, load capacity and high operation stability. After studying the hexapod mobile robot structure and reading literature, a new structure hexapod mobile robot has been designed, in order to design a hexapod robot whitch can easily control and possesses load-carrying. Then made a principle prototype to validate the performance.
六足机器人的运动分析及路径规划
六足机器人的运动分析及路径规划
引言：
一、六足机器人的运动分析
1.静态平衡：
2.步态：
3.动态平衡：
二、六足机器人的路径规划
1.全局路径规划：
全局路径规划是指六足机器人在未知环境中通过规划整个路径来达到目标地点。
常见的算法有A*算法和Dijkstra算法等。
这些算法可以通过地图信息确定机器人需要经过的路径，从而避免障碍物和陷阱。
2.局部路径规划：
局部路径规划是指六足机器人在行进过程中根据当前环境实时规划行进路径，以避开障碍物和克服地形等不利因素。
常见的算法有避障算法，如B样条算法和虚拟力场算法等。
这些算法可以根据传感器信息进行实时调整路径，以避免碰撞和陷入困境。
3.速度规划：
速度规划是指六足机器人在行进过程中根据当前环境和任务要求来规划移动速度。
常见的算法有PID控制算法和模糊控制算法等。
这些算法可以根据机器人的位置和目标位置以及环境信息来调整机器人的运动速度，以达到更加平滑和高效的运动。
三、总结
六足机器人的运动分析及路径规划是使机器人能够进行正常运动和完
成任务的关键。
静态平衡、步态和动态平衡是六足机器人运动分析的重点，全局路径规划、局部路径规划和速度规划是六足机器人路径规划的关键。
通过对六足机器人运动特点的深入分析和合理的路径规划算法的选择，可
以实现六足机器人的稳定运动和高效任务执行，从而提高机器人的实际应
用性能。
一种六足仿生机器人的避障和防跌落功能设计
一种六足仿生机器人的避障和防跌落功能设计引言：六足仿生机器人是一种模仿昆虫行走方式的机器人，具有较好的地面适应性和移动能力。
在实际应用中，避障和防跌落是六足仿生机器人非常关键的功能。
本文将设计一种六足仿生机器人的避障和防跌落功能。
一、传感器选择1.摄像头：安装在六足仿生机器人的顶部，用于实时感知周围环境。
2.超声波传感器：安装在六足仿生机器人的前方和两侧，用于探测前方和侧方的障碍物。
3.倾斜传感器：安装在六足仿生机器人的底部，用于感知机器人的倾斜角度。
二、避障功能设计1.障碍物检测：通过摄像头和超声波传感器实时感知周围的障碍物。
当检测到障碍物时，机器人将根据障碍物的距离和位置，选择合适的动作进行回避，例如停下来、绕过或者倒退。
2.动态避障：六足仿生机器人可以通过摄像头进行视觉感知，并利用计算机视觉算法实时识别障碍物的类型和位置。
根据不同的障碍物，机器人将采取不同的动作进行避开，提高避障效果。
3.增量式避障：当六足仿生机器人在行走过程中发现障碍物时，可以通过避障算法进行动态调整行进方向，以避免与障碍物发生碰撞。
1.倾斜检测：通过底部的倾斜传感器实时感知机器人的倾斜角度。
当检测到机器人的倾斜角度超过一定阈值时，机器人将启动防跌落机制。
还可以根据倾斜角度的大小，调整机器人的行进方向，以保持机器人的稳定。
2.底部接触传感器：安装在六足仿生机器人的底部，用于感知机器人与地面的接触情况。
当检测到没有接触到地面时，机器人将立即停止行走，防止机器人跌落。
四、控制策略设计1.基于反馈控制的避障和防跌落：通过传感器实时感知环境，并将感知结果传输给控制系统。
控制系统根据传感器的反馈信息，进行实时控制，使机器人能够快速反应并避免障碍物和跌落。
2.机器学习控制：通过使用机器学习算法，机器人可以在实际环境中自主学习和适应，提高避障和防跌落的效果。
机器人可以通过与环境的交互，不断优化自身的行为策略。
结论：通过选择合适的传感器以及设计避障和防跌落的控制策略，六足仿生机器人可以实现较好的避障和防跌落功能。
仿生六足机器人的结构设计及运动分析
仿生六足机器人的结构设计及运动分析一、结构设计1.机体结构：仿生六足机器人的机体结构通常采用轻型材料如碳纤维和铝合金制作，以保证机器人整体重量轻，同时具备足够的强度和刚度。
机体一般采用箱型结构，保证机器人整体稳定。
2.足部结构：仿生六足机器人的足部结构是其中最重要的部分，直接关系到机器人的运动能力和适应性。
足部结构通常由刚性材料制成，具有良好的强度和刚度。
每个足部通常由三个关节驱动，分别是髋关节、膝关节和脚踝关节。
这些关节的设计对机器人的运动能力和足部适应性有着重要影响。
3.关节驱动方式：仿生六足机器人的关节驱动方式通常采用电机驱动和传动装置。
电机驱动可以提供足部的力和扭矩，使机器人能够进行各种运动，传动装置则用来将电机的运动传递到足部关节。
可以采用齿轮传动、连杆传动、带传动等方式，根据实际需求进行合理选择。
二、运动分析1.步态规划：步态规划是确定六足机器人各个足部的步态序列，以实现机器人的稳定行走。
常用的步态有三角步态、扭摆步态和螳臂步态等。
步态规划需要考虑机器人的稳定性和适应性，结合地面情况和环境要求进行合理选择。
2.动力学模拟：动力学模拟是对仿生六足机器人的运动进行分析和仿真，以优化机器人的运动能力和稳定性。
通过建立六足机器人的运动学和动力学模型，可以预测机器人的运动轨迹、步态设计和稳定性评估等。
动力学模拟可以帮助改善机器人的设计和控制策略。
3.控制策略：仿生六足机器人的控制策略采用了分布式控制和自适应控制的方法。
分布式控制通过将机器人的控制任务分配给多个子控制器，使得机器人具备较好的容错性和适应性。
自适应控制方法则通过对机器人的运动进行实时监测和反馈调整，使机器人能够自主学习和适应不同环境和任务。
综上所述，仿生六足机器人的结构设计和运动分析是实现机器人稳定行走和适应环境的重要环节。
正确的结构设计和合理的运动分析可以有效提高机器人的运动能力和稳定性，从而使机器人在实际应用中具备良好的适应性和操作性能。
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。
机器人等级考试搭建-六足步行机器人
第11章六足步行机器人仿生六足机器人又叫蜘蛛机器人，顾名思义，六足机器人架构中惜鉴了自然界中昆虫的行走方式，是多足机器人的一种。
11.1探索六足的行走方式是多样的，其中最典型的行走方式就是模仿六足纲昆虫的三角步态。
图 11.1六足步行机器人三角步态是什么样子呢？六足昆虫行走时，一般不是六足同时直线爬行，而是将三对足分成两组，每组三只足，以三角形支架结构交替前进，如图11.2所示。
分组情况是这样的：身体左侧的前后、足及右侧的屮足为一组，右侧的前足、后足和左侧的中足为另一组，分别组成两个三角形支架。
行走时接触地而的腿如绿方块所示，形成稳定的三角结构，这样模型通常会保持直立平稳的走姿而不会走路时跌跟头了。
这种六足机器人控制简单，不过动作单一，因为他的毎个关节都是通过机械连接完成，最后由一个统一的动力源控制。
另外，我们还能看到很多杂的六足机器人每一个关节都足分开控制的。
参照关节类动物的运动形式，这个六足机器人的每条腿的关节都是相对独立的，每个关节都是用180度的舵机来实现的，每条腿上三个关节，对应就是3个舵机，六条腿就是18个舵机。
不过这种用18个舵机支搾起来的机器人控制复杂，对电源的要求太高，还需要通过程序来控制，调试时间长。
我们综合以上的知识内容，制作一个六足移动机器人，即保证了机器人的控制苟单，也能实现机器人前后左心、左转右转的移动效果。
11.2制作7倍10倍这里要注意的是2倍的梁圆孔部分要朝上，和对面的正好相反10倍和12倍11.3六足运动方式六足机器人的运动方式为三角步态，上面我们简单介绍过，三角步态就是六足机器人的六只足分成了两组，组成了两个三角支架。
当一组三角形支架所有的足同时提起，另一机三角形的足原地不动，支撑身体并以中足为支点。
这一组的三脚架抬起到下落的过程中，前肢的构件向前迈进拉动身体向前，后足的构件将机器人向前推。
这一组落地，另一组的三只足抬起，重心落在这一组三角形支架的三足上，然后重复前—组的动作，之后互相轮换周而复始。
红外遥控六足机器人设计
六足机器人设计前言 2（一）、机器人的大脑 2（二）、机器人的眼睛耳朵 2（三）、机器人的腿——驱动器与驱动轮 3（四）、机器人的手臂——机械传动专制 4（五）、机器人的心脏——电池 4一、AT89S51单片机简介 5（一）、AT89S51主要功能列举如下： 5（二）、AT89S51各引脚功能介绍： 5二、控制系统电路图 7三、微型伺服马达原理与控制 8（一）、微型伺服马达内部结构 8（二）、微行伺服马达的工作原理 8（三）、伺服马达的控制 9（四）、选用的伺服马达 9四、红外遥控 11（一）、红外遥控系统 11（二）、遥控发射器及其编码 11（三）、红外接收模块 11（四）、红外解码程序设计 11五、控制程序 12六、六足爬虫机器人结构设计图 18前言（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，使机器人能感知周围的环境情况。
其主要有：光电传感器、红外传感器、力传感器、超声波传感器、位置和姿态传感器等等。
六足仿蜘蛛机器人的结构设计与仿真分析
六足仿蜘蛛机器人的结构设计与仿真分析一、概述随着科技的飞速进步，机器人技术已经逐渐渗透到各个领域，特别是在仿生机器人领域，其研究与应用更是取得了显著的成果。
六足仿蜘蛛机器人作为仿生机器人的一种，其结构设计与仿真分析是当前研究的热点之一。
六足仿蜘蛛机器人是一种模拟蜘蛛行走方式的机器人，具有适应性强、稳定性高、运动灵活等优点。
通过模拟蜘蛛的六足行走机制，该机器人能够在复杂环境中实现高效、稳定的运动，具有重要的应用价值。
在结构设计方面，六足仿蜘蛛机器人需要考虑多个因素，包括机械结构、驱动方式、运动学分析等。
机械结构是机器人的基础，需要合理设计各部件的尺寸、形状和连接方式，以实现机器人的稳定行走和灵活运动。
驱动方式的选择直接影响到机器人的运动性能和效率，常见的驱动方式包括电机驱动、液压驱动等。
运动学分析则是研究机器人运动规律的重要手段，通过对机器人运动学模型的建立和分析，可以预测和优化机器人的运动性能。
在仿真分析方面，通过建立六足仿蜘蛛机器人的虚拟样机，可以在计算机环境中进行各种实验和测试，以验证机器人设计的合理性和有效性。
仿真分析可以帮助研究人员快速发现设计中存在的问题，并进行相应的优化和改进。
仿真分析还可以为机器人的实际制造和测试提供重要的参考依据。
本文旨在探讨六足仿蜘蛛机器人的结构设计与仿真分析方法，为该类机器人的研究和应用提供有益的参考和借鉴。
1. 机器人技术的发展趋势随着科技的飞速进步，机器人技术正迎来前所未有的发展机遇。
从简单的自动化操作到复杂的智能决策，机器人技术正逐步渗透到我们生活的方方面面。
在当前的科技浪潮中，机器人技术的发展趋势呈现出以下几个显著特点。
人工智能技术的深度融合是机器人技术发展的重要方向。
随着深度学习、神经网络等技术的不断发展，机器人逐渐具备了更强的感知、理解和决策能力。
这使得机器人能够更好地适应复杂多变的环境，实现更高级别的自主操作。
机器人技术的集成化趋势日益明显。
传统的机器人往往只具备单一的功能，而现代机器人则更倾向于将多种功能集成于一体，实现一机多用。
六足机器人设计参考
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。
毕业设计论文--六足机器人
摘要本文介绍了一种应用两个电机驱动的六足式步行机器人,并对该机器人的运动机理与步态进行了分析,经样机实验,所设计的机器人可实现前进、后退、遇障转弯等功能,具有结构简单,控制便捷,行走稳定的特点。
基于仿生学原理,应用连杆机构学中的Robert原理,设计出一连杆轨迹能较好地近似于机器人理想足部轨迹的四杆机构，选择足部运动曲线并在图谱上找到该曲线，以确定四杆机构的各个参数。
由参数和电动机的输出转矩就能确定足部的线速度和加速度。
并通过PRO/E软件,对用这一连杆机构作为腿部机构的六足机器人进行了前进和转弯步态建模，并对它进行了稳定裕量分析，包括静力学分析和动力学分析。
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；行走步态；运动原理；稳定性；四杆机构abstractThis paper introduced a six-legged walking robot propelled by two electromotors,and analyzed the robot's kinetic mechanism and walking style.Proved by the model test,the robot is capable of actions such as forwarding,backwarding and veering in the case of obstruction.The robot demonstrates such advantages as simple structure,comfortable control and stable performance of pacing.Based on the principle of bionics,this paper designs a four-linked mechanism using Robert principle,which can approximate the ideal trace of robot's leg ,choose the sport curve of the foot department, then check to find out that curve on the diagram, the old ability but locations can make sure four each parameters of the pole structure, can make sure the line speed and accelerations of the foot department from the exportation dint of the parameter and electric motor. Some simulations about the hexapod robot which uses the six-linked mechanism as its leg are made，and carried on the stability to it analysis, include the quiet mechanics analysis and dynamics analysis.A hexapod walking mode was designed according to this structure.By controlling 12 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 body's balance better,providing high reference value to research the advantage and feasibility of leg-raising walking gesture.Keyword: six foot robot; Tread the appearance of walk; The sport principle; Stability; Four pole organizations目录摘要 (I)abstract .............................................................................................................. I I 1 绪论. (1)1.1国内外机器人的研究现状 (1)1.2机器人的主要研究问题 (3)1.3机器人的发展趋势 (5)1.4本课题所研究的主要内容 (6)2 机械机构设计 (6)2.1机构分析 (6)2.2 设计方法 (12)2.3四连杆机构的设计 (13)2.4四个钣金零件设计 (28)2.5 躯体部分机构设计 (33)2.6 机构设计总结 (34)参考文献 (35)致谢 (37)附录一 (50)附录二 (61)1 绪论1.1国内外机器人的研究现状1.1.1机器人的定义机器人是上个世纪人类最伟大的发明之一，而从机器人的角度来讲，21世纪将是一个自治机器人的世纪。
六足机器人行走机构设计
国际机械设计制造及其自动化专业课程设计（论文）
2.7 六足机器人着地点的优化.......................................................................................16 第三章 六足机器人的机构分析....................................................................................... 18
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。
六轴机器人本体设计分析
六轴机器人本体设计分析目前国内工业机器人应用大部分用到的是六轴机器人本体，设计六轴机器人时要考虑到应用的情况和其它一些情况综合，那么六轴机器人本体设计具体要考虑的内容。
一、根据机器人本体的工作对象，工作任务与环境，确定设计要求目前主流的工业机器人分为弧焊，点焊，搬运，喷涂，铸造，码垛，装配机器人等，根据其不同的应运场合确定其不同的手腕负载级别，精度级别，工作速度，防护等级。
设计新型机器人时，要充分考虑以上诸多因素，在遵循可靠性原则下，控制成本，并应多参考国内外同类产品的先进机型，参考其设计参数，经过反复研究和比较，确定出所要机械部分的特点，定出设计方案。
二、六轴机器人本体设计要考虑机器人手臂的平衡针对负载较大的机器人，平衡其手臂自身的重力矩，使驱动器基本上只需克服机器人运动时的惯性力，而忽略重力矩的影响。
从而可以减小驱动器的功率和体积，改善机器人的动力学特性，提高机器人的总体性能。
工业机器人的平衡方式主要有重力式，弹簧式，液压和气动式。
1.配重平衡式，结构简单，易于调整，工作可靠，但增加了关节负载和自身惯量，适合于不平衡力较小的情况；2.弹簧平衡式，结构简单，效果好，工作可靠，但平衡范围小，适合于中小负载；3.液压和气动平衡式，其最大的特点是压力可调，平衡力大，体积小巧，可实现不同负载下的平衡。
适合于中高负载；三、设计六轴机器人本体要对机器人动力学分析机器人各轴的重力矩均已基本平衡，故在这些轴运转时，电机主要需克服的是由各轴转动惯量所带来的动力矩。
计算各轴的转动惯量时，以各轴可能出现的最大转动惯量位置作为计算基准，在没有具体设计出各零部件及材料时，可以参考国内外相关机型的参数，进行一个大概的计算，以便减速机及电机的选型。
毕业设计论文--六足机器人
毕业设计论文--六足机器人【摘要】本文设计了一种六足机器人，主要目的是能够在复杂的环境中进行移动和执行任务。
采用了ROS系统进行编程，结合外部传感器获取环境信息，控制机器人进行运动和动作控制。
在实验测试中，机器人成功完成了几个简单任务。
【关键词】六足机器人；ROS系统；任务执行【Abstract】This paper designs a hexapod robot which is designed to move and perform tasks in complex environments. ROS system is used for programming and external sensors are combined to obtain environmental information and control robot for motion and action control. In experimental testing, the robot successfully completed several simple tasks.【Keywords】Hexapod robot; ROS system; task execution一、前言机器人技术一直是人类追求的目标之一，机器人能够通过编程和传感器技术来执行任务，不但可以减轻人的工作负担，而且可以在危险环境中取代人的工作。
本文设计了一种六足机器人，采用了ROS系统进行编程，能够在复杂的环境中移动和执行任务。
机器人的有效载荷为5kg，机器人搭载了多个传感器，包括超声波传感器、红外传感器和陀螺仪等。
二、六足机器人的设计本文设计的六足机器人采用了六条悬架机构，能够使机器人在不平衡的地面上行走。
机器人的身体采用了金属材料，具有较强的抗压性和抗摔性。
机器人的尺寸为50cm x 50cm x 20cm，机器人的有效载荷为5kg。
仿生六足昆虫机器人新
FR
实物图
添加页脚
7
三维模型
FR
三维结构
添加页脚
8
FR
5.设计创新点
1.同一边的腿关节由曲柄与蜗轮联接，通过调节曲柄角度控制各腿相位的异同以 及相位差，可以达成不同的步态。
2.交替三角步态行走方式，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，右侧的前、后足和左侧的中足分别组成两个三 角形支架。
4
六足步行机器人步态示意图
三角步态运动原理 FR
• 机器人的六条腿采用 “三脚行走步态”的 行走方式,以保持其直立平稳的走姿,就是在 行走时,其中三条腿总是同时离开地面,它们 是一侧的前、后腿和另外一侧的中间腿。
• 接触地面的腿,形成了稳定的三角形结构.根 据三脚行走步态安装、调整好驱动腿部运动 的六个曲柄,使之带动六只脚协调移动.即要 使同时接触地面的三只脚保持曲柄位置相同, 这时离开地面的三只脚的曲柄做180°旋转。
谢谢观看!
• 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。
5
3.步态规划方法及分析
FR
步态规划基本原理
典型的步态分析
• 步态规划的核心要义就是在行走过程 中，始终有三条腿支撑在地面上，构 成稳定的三角形结构支撑身体运动。
• 六足机器人的纵向行走包括前进、后 退、转弯等运动，六足机器人的横向 行走是一种类似螃蟹步态的行走运动， 因此可采用重心随动的三角步态规划 方法来设计机器人的运动步态。
仿生六足昆虫机器人
目录
FR
1.机械结构
2.结构设计
3.步态运动原理及设计
4.实物器人的整机结构包括三大部分：机械部分、传感器部分和控制部分。机 械部分主要由机体、两个直流电机、齿轮——蜗杆传动机构、六套四连杆机 构组成。直流电机驱动电机轴上套接直齿轮，通过齿轮联接带动蜗杆轴的转 动。其中电机轴是输出轴，蜗杆轴是工作轴。蜗杆转动带动其一侧的三个蜗 轮转动，继而带动腿部运动来控制模型的移动。电机逆向转动来实现模型前 进。传感器用机械限位开关可检测前方的障碍物。 由于同一边的腿关节由曲轴与蜗轮联接。可以通过调节曲轴角度来控制各腿 相位的异同以及相位差，故可以达成不同的步态。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
轮行机器人的不足之处在于对于未知的复杂自然地形，其适应能力很差，而步行机器人可以在复杂的自然地形中较为容易的完成探测任务。
因此多足步行机器人有广阔的应用前景，如军事侦察、矿山开采、核能工业、星球探测、消防及营救、建筑业等领域。
在步行机器人中，多足机器人是最容易实现稳定行走的。
在众多步行机器人中，模仿昆虫以及其他节肢动物们的肢体结构和运动控制策略而创造出的六足机器人是极具代表性的一种。
六足机器人与两足和四足步行机器人相比，具有控制结构相对简单、行走平稳、肢体冗余等特点，这些特点使六足机器人更能胜任野外侦查、水下搜寻以及太空探测等对独立性、可靠性要求比较高的工作。
国内外对六足机器人进行了广泛的研究，现在已有70多种六足机器人问世，由于六足仿生机器人多工作在非结构化、不确定的环境内，人们希望其控制系统更加灵活，并且具有更大的自主性。
同时六足仿生机器人肢体较多，运动过程中需要实现各肢体之间的协调工作，如何方便可靠的实现这种协调，也是六足仿生机器人结构设计研究的一个热点。
1.2 多足机器人的机构类型一般来说，腿的构造形式可分为昆虫类和哺乳动物类两种不同形式。
昆虫类生物其腿的数目较多，一般在四足以上;其腿分布于身体的两侧，身体重心低，稳定性好，且运动灵活，但过低的重心不利于昆虫的越障能力;喃乳动物的行走腿则通常为两足或四足，且腿多分布于身体下方，重心高，便于快速奔跑和越障，但在转向等需要灵活性的场合不如昆虫类有优势。
无论是昆虫类亦或哺乳动物类的腿的构造方式，在机器人机构中的具体实现形式上，一般有以下几种方式:1.2.1 单连杆式出于简易灵活、价格低廉的角度考虑，一些功能单一、以娱乐性为主机器人的六条腿采用单连杆机构设计，并以较少的自由度实现了基本的步行功能，减少了执行电机，简化了设计。
目前市面上有很多诸如此类的爬虫玩具，如图所示为常见的单杆式腿结构的机器人。
但是，过于简单的腿部结构以及较少的自由度导致此类机器人难以完成复杂的动作，实用性较差。
不过这类机器人也可以通过简单的控制完成倒退、转弯等功能，只是无法实现精确定位。
1.2.2 关节式出于简易灵活、价格低廉的角度考虑，一些功能单一、以娱乐性为主机器人的六条腿采用单连杆机构设计，并以较少的自由度实现了基本的步行功能，减少了执行电机，简化了设计。
目前市面上有很多诸如此类的爬虫玩具，如图2一1所示为常见的单杆式腿结构的机器人。
但是，过于简单的腿部结构以及较少的自由度导致此类机器人难以完成复杂的动作，实用性较差。
不过这类机器人也可以通过简单的控制完成倒退、转弯等功能，只是无法实现精确定位。
1.3 多足机器人的控制策略通俗地说，步态是行走系统抬腿和放腿的顺序。
从1899年Muybridge用连续摄影法研究动物的行走开始，人们对步行行走机构的步态进行了大量的研究工作，尤其是近二三十年来，关于步态研究的重要成果不断涌现。
下面介绍的是目前应用较广的几种多足机构行走方式。
1.3.1 三角步态三角步态也称交替三角步态，是“六足纲”昆虫最常使用的一种步态，也被誉为最快速有效的静态稳定步态。
大部分六足机器人都是从仿生学的角度出发使用这一步态。
昆虫三角步态的移动模式较简单，非常适合步行架构的机器人的直线行走，行进速度也比较快。
本论文也采用这种步态实现机器人的直线行走，该步态的具体方式将会在后文中具体给出。
1.3.2 跟导步态通常，三角步态的研究通常都局限在平坦地面，并且假设对于不平地面也是合理的。
然而随着1974年Sun首先提出了跟导步态的概念，并于1983年由Tsai 成功地把这种步态应用于俄亥俄州立大学的电动六足机器人中，这些为跟导步态的研究和发展，为提高机器人在不平地面上的行走速度奠定了基础。
对于六足机器人来说，跟导步态的重点是选择前两足下一步的落点，而一对中足和一对后足的下一步落点由当前前足和中足的立足点决定。
跟导步态每次只需要选择前两足的立足点，因而具有控制简单，稳定性较好，越沟能力强等特点，所以特别适合多足步行机在不平地面行走时采用。
1.3.3交替步态与跟导步态类似，为了充分发挥六足机器人相对于轮式机器人在复杂地形的行走优势，交替步态成为新兴的六足机器人研究的重点。
这种单腿交替行走步态，也被称为五角步态。
在交替步态中，各腿的运动可分为抬升和前进两个部分。
当某腿的相邻各腿均已触地时，该腿开始运动，并给其相邻各腿发出信号。
同样，在该腿触地时，也会给相邻各腿发出触地信号。
这样，一旦整个六足系统进入行走状态，这种顺次的步态运行状态就可以一直维持下去。
由于各腿等待其相邻腿触地的时间取决于其相邻腿的动作及其触地位置，因而，对于崎岖不平的地面而言，这种步态本身是不可预测的。
然而，对于理想的平整地面而言，各腿的运动周期应该是一致的，故而此时的交替步态实质上等同于三角步态。
2 六足机器人的硬件搭建2.1 机器人部分2.1.1 主控芯片机器人主控芯片采用先进的ARM Cortex M4架构的STM32F407芯片。
具有浮点型运算能力，增强型的DSP处理指令，主频高达168MHz，拥有高达1M字节的片上内存。
本设计所选用封装为LQFP100封装，有多达80个IO口，9个通用定时器，20路以上的PWM输出通道，因此有足够的硬件资源满足本系统的设计需要。
2.1.2 结构设计六足机器人每条腿有三个自由度，前两个自由度的转动轴线相互垂直，后两个自由度的转动轴线相互平行，分别由三个独立的舵机驱动。
根据所需扭力和成本，选择辉盛MG995舵机。
2.2 遥控器部分遥控器部分使用基于ARM920T核心的S3C2440A微处理器，主频可达400MHz，并且包含MMU内存管理单元提供了对Linux，Windows CE等操作系统的支持。
2.3 RF射频通信部分nRF24L01是一款工作在2.4~2.5GHz世界通用ISM频段的单片无线收发器芯片。
无线收发器包括:频率发生器、增强型SchockBurstTM模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器、解调器。
输出功率、频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进行设置。
3 操作系统的搭建3.1 μc/OSII系统的移植与搭建μC/OS-II，作为一个优秀的实时系统，不仅代码短小精悍，在实时性方面也非常优秀。
μC/OS-II的各种服务都以任务的形式来出现的。
在μC/OS-II中，每个任务都有一个唯一的优先级。
它是基于优先级可剥夺型内核，适合应用在对实时性要求较高的地方。
现在介绍各个方框内的部分。
从上往下看，可以看到应用程序在整个μC/OS-II的构架的最上方。
这点也很容易理解，因为μC/OS-II作为一个很优秀的嵌入式操作系统，它最基础的功能就在底层驱动支持下屏蔽硬件的差异性，来为用户提供一个不需要考虑硬件的多任务平台。
因此和其他的操作系统一样用户程序都是建立在μC/OS-II内核基础之上的。
这样非常方便应用程序的编写。
中间层左边方框内的这些代码是与处理器及其他硬件都无关的代码。
可以看到，这些代码占了整个μC/OS-II的绝大部分。
作为嵌入式操作系统，易于移植是一个优秀操作系统必不可少的特性之一。
为了使μC/OS-II易于移植，它的创始人花费了大量的心血，力求与硬件相关的代码部分占整个系统内核的比例降到最小。