六足爬虫机器人设计说明
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。
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。
六脚爬虫机器人机械结构设计和控制系统搭建.doc
六脚爬虫机器人机械结构设计和控制系统搭建摘要本文详细介绍了六脚爬虫机器人的机械结构以及控制程序的编写。
机械结构采用了对称式设计，结构简单；其行走功能由六只脚、18个舵机实现，自由度较高，稳定性、灵活性较好。
控制程序的主体是C语言。
包括基本步态的编写，以及传感器的在机器人上的高级应用，这样，机器人在满足基本行走运动的同时，也能感知外界环境，并通过控制器对接收到的外界信号进行处理，并控制机器人运动。
关键词对称式结构，舵机控制器，步态，传感器Abstract The thesis describes in detail that the mechanic design of Hexcrawler and the compiling of control program. The structure of the robot is in symmetric expression, a simple mechanism; the function of walking is supported by six legs, and eighteen motors, with multiple degrees of freedom. Besides, it is of high stability and flexibility. The program to control the robot is written in C language, including basic gait, the advanced application of sensors. Thereby, the robot can walk in several gaits. At the same time, it can sense the condition around it. Then, it will process the data it received, and control themotion of the robot. Keywords symmetric expression，PSCU, gait, sensor 目录摘要I AbstractII 目录III 1 绪论- 1 - 1.1课题来源- 1 - 1.2本课题的目的及其意义- 1 - 1.3国内外发展现状- 1 - 1.4本课题的研究内容- 5 - 2 机械结构设计介绍- 6 - 2.1 功能需求与分析- 6 - 2.2 材料选择与结构设计介绍- 6 - 3 舵机控制板原理与应用- 9 - 3.1 舵机原理介绍- 9 - 3.2 舵机控制板原理介绍- 10 - 3.3 如何使用舵机控制板- 12 - 3.4 控制板程序编写- 14 - 4 STM32开发板介绍与程序编写- 18 - 4.1 STM32F107芯片简介- 18 - 4.2 软件与编程初始准备- 18 - 4.3 GPIO与AFIO设置与应用- 18 - 4.31 GPIO设置与应用..18 4.32 AFIO-----I/O口重映射...22 4.4 USART设置与应用- 22 - 4.5外部中断设置与应用- 26 - 4.6 系统时钟设置与应用- 29 - 4.61 系统时钟简介与应用..29 4.62 定时器配置31 4.7 机器人行走步态程序编写- 32 - 4.71 机器人行走步态简介33 4.72 三脚步态.35 4.73 四脚步态.37 4.74 单脚（波动）步态....38 4.75 转弯与横爬步态.40 4.8 多传感器应用与程序编写- 43 - 4.81 指南针传感器.43 4.82 红外、光敏传感器.45 4.83 柔性力传感器.46 4.84 温湿度、发声、射频识别（RFID）传感器..48 4.85 无线（Zigbee）传感器..49 4.86 超声传感器52 5总结- 55 - 致谢- 56 - 参考文献- 57 - 1 绪论1.1课题来源本项目来源于华中科技大学与伍斯特理工学院合作的WPI项目。
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。
六脚机器人总说明文档
一、 机械部分：
参考目前市面上的六脚仿真机器人， 本课题选用 5052 铝合金作为机器人身架的主要材 料，这样机器人既能满足强度要求，也能满足轻便性要求。同时，对外表进行烤漆处理，显 得厚实而稳重，富有质感。如图为机械结构的总三维图：
机器人整体上采用对称式结构，由六只脚和底架（身体）组成。每只脚有三个关节， 每个关节处采用舵机连接，所用舵机型号为：HS-645MG，可在固定平面内旋转 180°。 其中舵机 1 控制机器人脚前后摆动；舵机 2 控制机器人上下摆动；舵机 3 控制机器人 内外伸缩。三个舵机配合即可实现机器人腿部在三位平面内的摆动。
图 3.5 PSCI 控制界面 图中每个channel的进度条，可发现对应舵机会向相应方向发生一定度数的旋转。这可 用来进行舵机控制调试，从而获取舵机位置值，来书写步态。注意：图中数据在编入ARM程 序中时，应先除以2倍，才是实际数据，即图中的中心处1500对应实际的750。 更多功能可参照PARALLAX公司提供的Propeller Servo Controller USB说明文档。 当使用双块板时，其连接方式为：首先将主板的Serial In（两排，选上排）引出按高低 电平信号线要求插在主控制板（STM32板）上，其中红色线接5V电源，黑色线接地，白色线 接信号线，即PA9。然后将副板的Serial In（上排）引出插在主板的Serial In处（下排） 。最后 通上电源即可。 了解了PSCI的基本功能，并按要求连接好电路后，首要做的就是将舵机位置的初始值找 出。通过拖动进度条，并观察机器人各腿的位置，从而确定舵机初值。笔者提供的舵机初始 值均为六脚与身体垂直时的值，且2、3关节夹角近似为90°。对于要求的机器人的每一个动 作值都可以事先用这个界面调试， 观察机器人的位置并记下相应的舵机脉冲值以备编程时使 用。另外，可以通过算法运算来标定各个舵机的角度值，详细请参考附录。
【信息化-精编】红外遥控六足爬虫机器人设计
红外遥控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。
六足爬行机器人设计
南昌航空大学学士学位论文
如图1.3所示， 通过上下两组脚的相互运动就可以满足机器人多方位移动的需要： 即上下板前后相互交替着地实现前后运动； 上下板以三角形中点为轴相互转动交替着 地实现转弯运动。运动如图2.3及2.4所示。
图2.3 机器人水平移动示意图
图2.4 机器人转动运动示意图
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[3]
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南昌航空大学学士学位论文
2 机械结构与芯片简介
2.1 机器人机械结构
图 2.1 是本文设计和加工的微型六足爬行机器人的三维结构示意图。 其中 2、 4、 6 分别为转动、竖直、水平驱动舵机，只要控制这三个舵机就可以控制上板和下板相 对上下、前后、水平面转动。 1—上板 2—转动舵机 3—竖直移动排齿 4—竖直移动舵机和齿轮 5—水平移动排齿 6—水平移动舵机和齿轮 7—下板 8—上板足 9—下板足 10—水平定位齿轮
图2.1 机器人机构图
2.2 机器人运动原理
机器人6只足分别均分布在两个等边三角形的顶点上[4]。机器人在行走过程中， 两组足交替支撑。 两组足中的任一组三足可独立支撑起整个机器人身体，机器人重心 始终落在A组或B组三足的三角形区域内，因此在平面爬行中没有倾覆的危险。
图 2.2 机器人组合图
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南昌航空大学学士学位论文
也足以令人惊叹不已，智能型战斗机器人、自动汽车、植入电脑芯片的动物等等令人 联想起扣人心弦的科幻电影——这一切都有可能在未来的高科技战场上大显身手。 目前， 多足仿生机器人的研究基本上是基于模仿自然界中昆虫的运动步态（如蚂 蚁）来设计的，通常都会选择周期规则步态作为仿生多足机器人的步态规划依据。 虽 然该类多足仿生机器人的脚具有较大的自由度，但是其控制起来较为烦琐，并且不能 精确的定位。
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。
爬虫机器人设计1
红外遥控六足爬虫机器人设计设计人：李海鹰日期：2004年9月30日笨笨工作室网络搜刮： 电子磨刀室：（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。
下面我将就几种常用传感器进行介绍：1、光电传感器：光电传感器的原理是光电效应。
其主要用途是颜色识别（机器人就可以沿着地上的线条行进了）和光电编码等。
2、红外传感器：红外传感器是用来测量距离和感知周围情况的。
因为发射出去的红外信号在一定距离内遇到物体就会反射回来。
通过发送红外线信号，并接收反射回来的信号，机器人就可以感知前方或身体周围的情况，做出相应的调整（如：倒退或绕行等）。
3、力传感器：力传感器是用来检测碰撞或者接触信号的，比如机械手的应用，当你放一个东西到机械手的时候，机械手自动抓住它，它就需要力传感器检测东西抓的紧不紧。
六足爬行机器人使用说明
教学型六足爬行机器人参考手册
串ห้องสมุดไป่ตู้口
（2）舵机控制器实物图
接舵机
3．电子接线及控制：
2
充电接口 接控制器专用电源
MT-U 机器 人串行接口 （UART）
1
控制结构原理图
教学型六足爬行机器人参考手册
通讯接口
伺服舵机 控制器
控制接口
接口 模块
PC 机串行接口 （RS-232）
八自由度双足机 器人专用控制软
型号：MT－SERVO－20 数量：8 个 尺寸：40mmX20mmX36.5mm 重量：62g 技术参数：无负载速度 0.17 秒/60 度(4.8V) 0.13 秒/60 度(6.0V) 扭矩：10KG 使用温度:-30~~+60 摄氏度 死区设定:4 微秒 工作电压:3.0V-7.2V
1
2．实物装配图：
2：第二种方式需要在 AT89C2051 中进行控制，既使用单片机控制 8 个舵机。
特别提醒：
图片显示的控制器为我公司新开发的舵机控制器，控制核心为 AT89C2051,此控制器 核心功能为对八个舵机控制端口的分时控制。 原始工作状态是：在上电状态下（舵机控制器不和其他的控制部件进行通讯），8 个 舵机控制端口分别输出周期为 20ms,宽度为 1.5ms 的脉宽调制波。因此，按照舵机
教学型六足爬行机器人参考手册
教学型六足爬行机器人参考手册
1．主要技术参数：
包括 ： 1） 六足爬行机器人机器人：
主控制器为 MT-U 控制盒 12 自由度 独立驱动电源/电池供电：6V，2000 mAH， 专用充电器，自动检测充电状态，过流过热保护 控制方式：独立控制芯片，最多可达 12 自由度控制 通讯方式：串口控制（UART），可直接与 MT-U 机器人通讯； 2） 舵机控制 PC 机专用通讯接口模块：（选配） 采用 RS232 通讯方式； 光电隔离； 独立电源供电。 3） 舵机调试 PC 机控制软件：（选配） 可以通过 PC 机直接控制各个关节； 开放 PC 机控制的函数接口及控制协议； 可以通过编程实现运动规划设计。 4） 伺服电机技术指标
红外遥控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 (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）、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 (13)五、控制程序 (14)六、六足爬虫机器人结构设计图 (20)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。
六足爬行机器人设计--第4章 六足爬行机器人机械部分的设计
舵机的输入线共有三条，中间红色的是电源线，旁边黑色的是地线，这两根线给舵机提供最基本的能源供应，主要是电机的转动消耗，电源有两种规格，一种是4.8V，另一种是6.0V，分别对应不同的转矩标准，6.0V的相应要大一些；另外一根线是控制信号线。
舵机的工作原理是：控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速一定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为0，电机停止转动。
本设计根据机器人的技术要求和机器人的运行环境，选择了直接连接传动的传动方式。这种方式可以适应此次设计的六足爬行机器人。
3、材料的选择
结构件材料选择是机器人机械系统设计中的重要问题之一，与一般机械设备相比，机器人结构的动力特性是十分重要的，这是选材的出发点。六足爬行机器人材料选择的基本要求是：强度可靠、重量轻、弹性模量大、材料价格低。综合以上各个要求，选择铸造铝ZL101（铝硅合金）作为此次六足爬行机器人腿部结构的材料，机体底板也采用铸造铝ZL101（铝硅合金），但机体其他非重要位置则采用工程塑料（聚氯乙烯），腿部结构与地面的接触材料则选择普通橡胶。
图4.9FUTABA S3001标准舵机实物图
机器人的机体底板是安放机器人腿结构和其他零件的载体，机体底板承受机器人大部分的重量，所以机器人机体底板的设计将直接影响机器人质量的好坏，
由前面的计算可以知道机器人各个腿间的间距如图4.10所示。
图4.10 机器人腿间尺寸
舵机轴穿过的尺寸为10mm，为了便于安装舵机，在每边留20mm的间距，所以机体底板的尺寸为240mm×340mm。
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。
六足机器人设计说明书
六足机器人设计说明书摘要本次毕业设计是关于六足机器人的设计。
首先对六足机器人作了简单的概述；接着分析了各部分元件、零件的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的各主要零部件进行了校核。
本次设计由四个主要部件组成：支撑腿升降装置、支撑腿摆动装置、支撑轮转动装置、主体钢结构。
最后简单的说明了说明书的安装与维护。
目前，六足机器人正朝着适应复杂地形、应对恶劣天气、采集多元信号的方向发展，近年来各种特殊功能机器人。
在特种机器人设计方面,目前我国与国外先进水平相比仍有较大差距,国内在设计制造特种机器人过程中存在着很多不足。
本次六足机器人设计代表了设计的一般过程, 难免存在各种纰漏、失误；权当一次难得的实践过程，希望对今后的选型设计工作有一定的参考和借鉴价值。
关键词：六足机器人；选型设计；主要部件；养护维修。
AbstractThis graduation design is a design of six legged robot. The first of the six legged robot is summarized; then analyzed the selection principle and calculation method of each part of components, parts; then calculated based on these design criteria and abase type design; then check the major components of the selected. Finally, a simple description of theinstallationand maintenance manual.At present, six legged robot is moving to adapt to the development direction of complex terrain, bad weather, acquisition of multiple signals, in recent years a variety of special function of the robot. The design of the six legged robot represents the general process of design, will inevitably exist various flaws, mistakes; when the right to a rare practiceprocess, want to have certain reference and reference value for the selection of the design work in the future.Keyword: :Six legged robot; type selection design ; main parts; maintenance and repair.目录摘要 (1)Abstract (1)目录 (2)一、绪论 (4)二、六足机器人设计概述 (6)2.1.六足机器人的工作原理 (6)三、六足机器人的设计计算 (8)3.1 已知原始数据及工作条件 (8)3.2 计算步骤 (8)3.2.1 外形尺寸的确定: (8)3.3.2 主要阻力计算 (9)3.3.3 主要特种阻力计算 (10)3.3.4 附加特种阻力计算 (10)3.3.5 倾斜阻力计算 (11)3.4传动功率计算 (11)P）计算 (11)3.4.1 走行轮功率（A3.5 传动链张力计算 (12)3.6 传动链轮最大扭矩计算 (12)3.7 走行轮及轴 (13)3.7.1 走行轮的作用及类型 (13)3.7.2轴的作用及类型 (16)3.7.3轴与轮的配合结构 (21)3.8电机的选用 (32)3.9减速器的选用 (33)3.9.1 传动装置的传动比： (33)3.10制动装置 (35)3.10.1制动装置的作用 (35)3.11 转向装置 (35)四、电气及安全保护装置 (37)结论 (38)致谢 (39)参考文献 (39)一、绪论六足机器人是连续运行的设备，在探测、抢险、侦查、负重等领域都有着闪光的表现。
六足爬虫机器人设计
六足爬虫机器人设计六足爬虫机器人设计日期：2004年9月30日目录前言2（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要紧功能列举如下：6（二）、AT89S51各引脚功能介绍：6二、操纵系统电路图10三、微型伺服马达原理与操纵11（一）、微型伺服马达内部结构11（二）、微行伺服马达的工作原理11（三）、伺服马达的操纵12（四）、选用的伺服马达12四、红外遥控13（一）、红外遥控系统13（二）、遥控发射器及其编码13（三）、红外接收模块14（四）、红外解码程序设计14五、操纵程序15六、六足爬虫机器人结构设计图30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气器人电视大赛，组建了机器人制作小组。
我主动参加，有幸成为了其中的一员。
因为我们往常没有参加过类似的竞赛，也没有制作机器人的体会。
能够讲我们什么差不多上从零开始，边学习边制作。
通过这半年多的制作过程，我从中学到了专门多书本上学不到的东西，也得到了专门好的学习与锤炼的机会。
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躯体——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平均的孔槽，能够专门方便的用螺栓进行连接。
用不同长度的角钢组合后，就能够得到不同大小的立方体和长方体及多边形。
机器人躯体的框架就搭建好了。
在它的上面将装上：机器人的大脑——可编程操纵器、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……之因此使用轻型万能角钢，要紧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躯体。
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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。
下面我将就几种常用传感器进行介绍：1、光电传感器：光电传感器的原理是光电效应。
其主要用途是颜色识别（机器人就可以沿着地上的线条行进了）和光电编码等。
2、红外传感器：红外传感器是用来测量距离和感知周围情况的。
因为发射出去的红外信号在一定距离内遇到物体就会反射回来。
通过发送红外线信号，并接收反射回来的信号，机器人就可以感知前方或身体周围的情况，做出相应的调整（如：倒退或绕行等）。
3、力传感器：力传感器是用来检测碰撞或者接触信号的，比如机械手的应用，当你放一个东西到机械手的时候，机械手自动抓住它，它就需要力传感器检测东西抓的紧不紧。
典型的力传感器是微动开关和压敏传感器。
微动开关其实就是一个小开关，通过调节开关上的杠杆长短，能够调节触动开关的力的大小。
用来做碰撞检测这是最好不过了。
但是这种传感器必须事先确定好力的阀值，也就是说只能实现硬件控制（开还控制）。
而压敏传感器是能根据受力大小，自动调节输出电压或者电流，从而可以实现软件控制（闭环控制）。
4、超声波传感器：超声波传感器是从蝙蝠那里学来的，通过把发射出的信号与接收到的信号进行对比，就可以测定周围是否有障碍物，及障碍物的距离，也属于距离探测传感器，能提供交远的探测范围，而且还能提供在一个范围内的探测而不是一条线的探测。
5、位置和姿态传感器：机器人在移动或者动作的时候必须时时刻刻知道自己的姿态动作，否则就会产生控制中的一个开环问题，没有反馈，无法获知运动是否正确。
位置传感器和姿态传感器就是用来解决这个问题的。
常用的有光电编码器，由于机器人的执行机构一般是电机驱动，通过计算电机转的圈数，可以得出电机带动部件的大致位置，编码器就是这样一种传感器，它一般和电机轴或者转动部件直接连接，电机或者转动部件转了多少圈或者角度能够通过编码器读出，控制软件再根据读出数据进行位置估计计算。
还有一种是陀螺仪，这是利用陀螺原理制作的传感器，主要可以测得移动机器人的移动加速度，转过的角度等信息。
（三）、机器人的腿——驱动器与驱动轮驱动器就是驱动机器人的动的部件。
最常用的是电机了。
当然还有液压，气动等别的驱动方式。
一个机器人最主要的控制量就是控制机器人的移动，无论是自身的移动还是手臂等关节的移动，所以机器人驱动器中最根本和本质的问题就是控制电机，控制电机转的圈数，就可以控制机器人移动的距离和方向，机械手臂的弯曲的程度或者移动的距离等。
所以，第一个要解决的问题就是如何让电机能根据自己的意图转动。
一般来说，有专门的控制卡和控制芯片来进行控制的。
有了这些控制卡和芯片，我们所要做的就是把微控制器和这些连接起来，然后就可以用程序来控制电机了。
第二个问题是控制电机的速度，在机器人上的实际表现就是机器人或者手臂的实际运动速度了，机器人走的快慢全靠电机的转速，这样，我们就要求控制卡对电机有速度控制。
电机目前常用的有两种，步进电机和直流电机。
下面我将就这两种电机进行介绍：1、直流电机：这是最最普通的电机了。
直流电机最大的问题是你没法精确控制电机转的圈数，也就前面所说的位置控制。
你必须加上一个编码盘，来进行反馈，来获得实际转的圈数。
但是直流电机的速度控制相对就比较简单，用一种叫PWM（脉宽调速）的调速方法可以很轻松的调节电机速度。
现在也有很多控制芯片带调速功能的。
选购时要考虑的参数是电机的输出力矩，电机的功率，电机的最高转速。
2、步进电机：看名字就知道了，它是一步一步前进的。
也就是说，它可以一个角度一个角度旋转，不象直流电机，你可以很轻松的调节步进电机的转角位置，如果你发一个转10圈的指令，步进电机就不会转11圈，但是如果是直流电机，由于惯性作用，它可能转11圈半。
步进电机的调速是通过控制电机的频率来获得的。
一般控制信号频率越高，电机转的越快，频率越低，转的越慢。
选购时要考虑的参数是电机的输出力矩，电机的功率，每个脉冲电机的最小转角。
还有就是关于输出的动力，要说明一下：一般情况下，电机都没法直接带动轮子或者手臂，因为速度过高力矩不够大，所以我们需要加上一个减速箱来增加电机的输出力矩，但是代价是电机速度的减小，比如一个1：250的齿轮箱，会让你电机的输出力矩增大250倍，但是速度只有原来的1/250了。
首先计算出机器人所需要的速度与力矩大小，然后根据速度与力矩去选择电机与减速器。
（四）、机器人的手臂——机械传动专制机械传动专制就是，由电机驱动的一些杆件和机构（如：凸轮机构、螺杆机构等），用以实现机械手臂的上升、下降、伸缩、弯曲等动作。
通常运用的机构有四杆机构、凸轮机构、螺杆机构、摇臂等。
（五）、机器人的心脏——电池电池为机器人的控制系统与驱动系统提供能源供应。
主要有：电瓶及可充电电池、电池。
前面介绍了机器人的一些基本知识，但这是远远不够的。
机器人学科，是在多学科基础上发展起来的综合性技术。
机器人技术涉及机械、电子、计算机、语言学和人工智能等许多学科。
现在机器人已经应用在人类社会生活的各个领域，发挥着越来越重要的影响。
我利用暑假的时间设计了一个六足爬虫机器人，用日立（HITACHI）的录像机遥控器来对它进行控制。
基本原理是：遥控器发出红外学号，机器人通过红外接收器接收倒红外信号后，对信号进行解码，并以存储的代码进行比较，确定指令的含义，后可以实现前进、后退、左转、右转及发声等功能。
控制系统我使用的是AT89S51单片机，编程语言使用的是汇编语言，动力系统使用的是微型伺服马达，能源系统使用的是9V电池。
下面我将就具体设计进行介绍。
一、AT89S51单片机简介AT89S51 为 ATMEL 所生产的可电气烧录清洗的 8051 相容单芯片，其内部程序代码容量为4KB（一）、AT89S51主要功能列举如下：1、为一般控制应用的 8 位单芯片2、晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至 12MHz）3、内部程式存储器（ROM）为 4KB4、内部数据存储器（RAM）为 128B5、外部程序存储器可扩充至 64KB6、外部数据存储器可扩充至 64KB7、32 条双向输入输出线，且每条均可以单独做 I/O 的控制8、5 个中断向量源9、2 组独立的 16 位定时器10、1 个全多工串行通信端口11、8751 及 8752 单芯片具有数据保密的功能12、单芯片提供位逻辑运算指令（二）、AT89S51各引脚功能介绍：VCC：Array AT89S51 电源正端输入，接+5V。
VSS：电源地端。
XTAL1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端。
XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一20PF 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。
RESET：AT89S51的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S51便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。
EA/Vpp："EA"为英文"External Access"的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部EPROM中）来执行程序。