四足机器人设计报告
《2024年具有串并混联结构腿的四足机器人设计》范文
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言随着科技的不断发展，四足机器人因其卓越的稳定性和灵活性，在复杂地形中的适应能力越来越受到关注。
本文旨在设计一款具有串并混联结构腿的四足机器人，以提高机器人的运动性能和适应性。
首先，我们将对四足机器人的研究背景和意义进行概述，然后详细介绍其设计原理、结构特点及优势。
二、四足机器人研究背景及意义四足机器人是一种模仿生物四足动物运动方式的机器人，具有较高的地形适应性。
其研究意义在于为军事侦察、环境探测、救援等复杂地形条件下的作业提供有效工具。
在近年来，随着串并混联机构技术的发展，具有串并混联结构腿的四足机器人在运动性能和稳定性方面表现出巨大的潜力。
三、设计原理本设计采用串并混联结构腿，即将串联机构与并联机构相结合，以实现机器人腿部的高效、灵活运动。
其中，串联机构负责腿部的大范围运动，并联机构则负责提高运动的精确性和稳定性。
此外，我们还采用先进的控制算法，实现机器人的实时控制和协调运动。
四、结构特点1. 腿部结构：本设计采用具有串并混联结构的腿部，包括大腿、小腿和足部。
大腿和小腿采用串联机构，实现大范围的运动；足部采用并联机构，提高运动的精确性和稳定性。
2. 驱动系统：采用电机驱动，实现腿部各关节的独立控制。
同时，配备传感器，实时监测机器人的运动状态和环境信息。
3. 控制系统：采用先进的控制算法，实现机器人的实时控制和协调运动。
通过上位机发送指令，控制机器人完成各种动作。
五、优势1. 运动性能：具有串并混联结构腿的四足机器人，能够在大范围运动和精确运动之间实现良好的平衡，提高机器人的运动性能。
2. 适应性：该设计使四足机器人在复杂地形条件下具有较高的适应性，能够完成各种复杂动作，如爬行、跳跃、奔跑等。
3. 稳定性：并联机构的使用提高了机器人的运动稳定性，减少了因地形变化导致的机器人姿态失衡问题。
4. 维护性：模块化设计使得机器人各部分易于维护和更换，降低了维护成本。
四足仿生机器人毕业设计
四足仿生机器人毕业设计毕业设计背景随着科技的飞速发展，机器人技术在工业、医疗、军事等领域发挥着重要作用。
而仿生机器人技术尤为吸引人们的注意，它借鉴了生物学中的智慧，通过模仿动物的结构和行为来实现各种功能。
四足仿生机器人是一种模拟四足动物的机器人，具有行动灵活、稳定性强等优点。
它可以在不平坦的地形上自由移动，拓展了机器人的应用范围。
本毕业设计将设计和制作一款四足仿生机器人，通过对其机身结构、运动控制和智能算法等方面的研究，提高机器人的稳定性、灵活性和智能性能，为未来机器人技术的发展做出贡献。
毕业设计目标本毕业设计的目标是设计和制作一款具备以下特点的四足仿生机器人：1.机身结构紧凑、轻量化，以增加机器人的灵活性和运动速度；2.采用先进的运动控制算法，提高机器人的稳定性和动态能力；3.集成各种传感器和感知技术，使机器人具备环境感知和自主导航的能力；4.具备一定的智能化能力，可以完成基本的任务，如物品搬运、巡逻等。
毕业设计内容1. 机身结构设计与制作1.1 机身结构设计通过研究四足动物的骨骼结构和运动方式，设计一种紧凑而稳定的机身结构。
考虑材料的选择、关节的设计以及机身部件的连接方式等因素，使机器人能够灵活自如地在各种地形上行走。
1.2 机身结构制作根据机身结构设计，制作出机体骨架、关节部件和外壳等，并进行组装和测试。
通过优化机身结构，提高机器人的运动效率和结构强度，达到设计要求。
2. 运动控制算法研究与实现2.1 运动学分析通过对四足仿生机器人的运动学进行建模和分析，推导出机器人的运动学方程，为后续的运动控制算法设计提供依据。
考虑机器人的步态、关节角度和身体姿态等因素，实现机器人的平稳运动和姿态控制。
2.2 动力学分析基于运动学分析的基础上，进一步进行机器人的动力学分析，推导出机器人的动力学方程。
根据机器人的质量、惯性和外部力矩等因素，实现机器人的动态行走和冲击抗性。
2.3 控制算法设计与实现根据运动学和动力学分析的结果，设计机器人的运动控制算法。
《2024年具有串并混联结构腿的四足机器人设计》范文
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言随着科技的不断发展，四足机器人因其卓越的稳定性和灵活性，逐渐在众多领域展现出巨大的应用潜力。
为了进一步增强四足机器人的运动性能和适应能力，本文提出了一种具有串并混联结构腿的四足机器人设计。
该设计通过综合串联和并联结构的优势，旨在实现更高效、更灵活的移动方式。
二、四足机器人总体设计1. 机械结构本四足机器人采用模块化设计，主要由机身、四条腿以及控制系统等部分组成。
机身负责承载和控制核心部件，四条腿则采用串并混联结构，以实现更好的运动性能。
2. 串并混联结构腿的设计每条腿由串联结构和并联结构混合组成。
串联结构负责实现腿部的直线运动，而并联结构则提供额外的支撑和稳定性。
这种设计使得四足机器人在行走过程中能够更好地应对复杂地形。
三、串联部分设计串联部分主要由大腿、小腿和足部组成。
大腿和小腿采用轻质高强度的材料制成，以减轻整体重量并提高运动速度。
足部设计为可调节的形状，以适应不同地形。
四、并联部分设计并联部分主要起到支撑和稳定作用。
通过多个液压缸或电机驱动的连杆机构，实现腿部在不同方向上的微调，从而提高机器人的稳定性和灵活性。
此外，并联部分还可以帮助四足机器人在行走过程中更好地应对冲击和振动。
五、控制系统设计控制系统是四足机器人的核心部分，负责实现各种运动控制和协调。
采用高性能的微处理器和传感器，实现对机器人运动的实时监测和控制。
通过预设的算法和程序，使四足机器人能够自主完成各种复杂的运动任务。
六、仿真与实验验证为验证设计的可行性和性能，我们进行了仿真和实验验证。
通过在仿真环境中模拟四足机器人的运动过程，分析其运动性能和稳定性。
同时，在实验过程中对四足机器人进行实际测试，以验证其在不同地形和环境下的运动能力和适应性。
七、结论本文提出了一种具有串并混联结构腿的四足机器人设计，通过综合串联和并联结构的优势，实现了更高效、更灵活的移动方式。
经过仿真和实验验证，该设计在运动性能和稳定性方面表现出色，具有广泛的应用前景。
智能四足机器人设计
四足机器人设计与总结报告指导老师：麦文学生：陈伟内容摘要本设计中，机器人的行走是根据四足动物的步行原理，将其运动过程分解，再结合实际模型，抽象出四足运动的基本原理，并制作出结构模型，通过对向前行走、原地左转弯、原地右转弯的控制，从而实现直行的行走。
本设计采用采用MCU控制机器人的步态设计，通过CPLD强大的信号处理功能实现PWM从而对每个舵机进行控制，实现机器人的直行行走。
同时预留了大量的端口，为以后实现寻路、显示、语音等功能提供条件。
关键词：四足步行 PWM 步态规划AbstractThis design, the robot is walking quadruped walking under the principle of decomposition of their movement, combined with the actual model, to abstract the basic principles of four-legged movement, and create structural models, by walking forward, the original to turn left, turn right to control in situ, in order to achieve straight walking.The design uses the robot gait control by MCU design, by CPLD realization of a powerful signal processing functions to each servo PWM control, the robot walk straight. At the same time a large number of ports reserved for the future find its way to achieve, display, voice and other features provide the conditions.Key words:QUADRUPED WALKING GAIT PLANNING PW M目录引言 (3)一、方案设计与论证 (4)二、肢体的结构设计 (5)2.1、舵机的结构 (6)2.2、舵机的控制方法 (7)2.3、舵机安装 (8)2.4、构件的级联 (9)2.5、整体结构介绍 (9)三、步行原理及步态、路径规划 (11)3.1、行走原理 (11)3.2、行走步态及动作时序 (12)3.2.1、初始化 (12)3.2.2、向前行走 (13)四、电路设计 (14)4.1、主控板设计 (14)4.1.1、MCU配置 (14)4.1.2、CPLD配置 (16)4.2、PWM脉宽调制（P ULSE W IDTH M ODULATION）信号产生 (16)4.3、程序流程图 (17)4.4、程序 (18)4.4.1单片机程序 (18)4.4.2、CPLD程序 (19)总结 (25)引言自从人类发明机器人以来，各种各样的机器人日渐走入我们的生活。
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》范文
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言随着科技的进步和人工智能的快速发展，四足机器人因其出色的地形适应性和稳定性成为了研究热点。
本文将详细介绍一种具有串并混联结构腿的四足机器人设计，旨在提高机器人的运动性能、灵活性和环境适应性。
二、设计目标本设计的核心目标是创造一种四足机器人，其腿部采用串并混联结构，以提高机器人的运动性能、灵活性和环境适应性。
具体目标包括：1. 提高机器人的运动速度和负载能力；2. 增强机器人在复杂地形环境中的适应性和稳定性；3. 降低机器人的制造成本和维护成本。
三、设计原理本设计采用串并混联结构腿，即腿部既包含串联机构，又包含并联机构。
串联机构使得腿部能够实现大范围的运动，而并联机构则提高了运动的精确性和稳定性。
此外，该设计还采用了高强度、轻量化的材料，以降低机器人的重量和制造成本。
四、具体设计1. 腿部结构设计腿部结构采用串并混联结构，包括大腿、小腿和足部。
大腿和小腿通过串联机构连接，实现大范围的运动。
同时，在小腿和足部之间采用并联机构，提高运动的精确性和稳定性。
此外，腿部还设有驱动装置和传感器，以实现机器人的自主运动和环境感知。
2. 驱动系统设计驱动系统采用电机和传动装置，通过控制电机的转速和转向，实现机器人的运动。
为提高运动性能，驱动系统还采用了先进的控制算法，如PID控制和模糊控制等。
3. 控制系统设计控制系统采用微处理器和传感器，实现对机器人的自主控制和环境感知。
传感器包括速度传感器、力传感器和位置传感器等，用于获取机器人的运动状态和环境信息。
微处理器则根据传感器数据和控制算法，实时调整电机的转速和转向，实现机器人的自主运动。
五、性能分析本设计的四足机器人具有以下优点：1. 高运动速度和负载能力：采用串并混联结构腿，使得机器人具有更高的运动速度和负载能力；2. 良好的环境适应性：机器人能够在复杂地形环境中稳定运动，具有较强的环境适应性；3. 降低制造成本和维护成本：采用高强度、轻量化的材料，降低了机器人的重量和制造成本，同时简化了维护过程。
《2024年具有串并混联结构腿的四足机器人设计》范文
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言四足机器人是当前机器人技术研究的热点之一，具有较高的灵活性和环境适应性。
随着技术的进步，对于机器人性能的要求也在不断提高。
具有串并混联结构腿的四足机器人设计，不仅提高了机器人的灵活性和运动性能，同时也为复杂环境下的应用提供了可能性。
本文将详细介绍这种四足机器人的设计思路、结构特点及优势。
二、设计思路1. 确定应用场景：首先，根据应用场景的需求，确定四足机器人的运动范围、负载能力等要求。
2. 确定结构类型：根据需求，选择串并混联结构作为四足机器人的腿部结构。
这种结构结合了串联和并联结构的优点，既具有较高的灵活性和运动范围，又具有良好的稳定性和承载能力。
3. 设计基本参数：根据应用场景和结构类型，确定四足机器人的基本参数，如腿部长度、关节数量及类型等。
三、结构特点1. 腿部结构：采用串并混联结构，即腿部由串联和并联部分组成。
串联部分负责实现腿部的伸缩和弯曲，并联部分则提高稳定性和承载能力。
2. 关节设计：关节采用模块化设计，便于维护和更换。
同时，关节内含有传感器，实现运动状态的实时监测和反馈。
3. 驱动系统：采用电机驱动，通过控制器实现精确控制。
驱动系统与关节相连，驱动机器人完成各种动作。
四、串并混联结构优势1. 灵活性：串并混联结构使四足机器人具有较高的灵活性，能够在复杂环境中自由移动。
2. 稳定性：并联部分的设计提高了机器人的稳定性，使得在运动过程中能够保持良好的姿态。
3. 承载能力：由于结合了串联和并联的优点，机器人具有较强的承载能力，可适应不同负载要求。
五、控制策略1. 运动规划：根据任务需求，对四足机器人的运动进行规划，包括步态规划、轨迹规划等。
2. 控制算法：采用先进的控制算法，如模糊控制、神经网络控制等，实现机器人的精确控制。
3. 传感器融合：利用多种传感器（如视觉传感器、力传感器等）实现信息融合，提高机器人的环境感知能力和自主导航能力。
四足机器人设计报告
四足机器人设计报告摘要：本文介绍了四足机器人（walking dog）的设计过程，其中包括控制系统软硬件的设计、传感器的应用以及机器人步态的规划。
一、本体设计：walking dog的单腿设置髋关节和踝关节两自由度，能在一个平面内自由运动（见图1.1）。
采用舵机作为机器人的关节驱动器，其单腿结构图见（图1.2）。
为了便于步态规划，设计上下肢L1、L2长均为65mm。
四肢间用铝合金框架连接，完成后照片见（图1.3）。
walking dog 的每只脚底均有一个光电传感器，能有效检测脚底环境的变化。
walking dog的头部为一个舵机，携带光电反射式传感器，能探测前方180度75cm内的障碍物。
图1.1 四足机器人模型图1.2 单腿结构图1.3：完成后照片二、控制系统设计为了使机器人能灵活地搭载各种传感器以及实现不同的步态，将底层驱动单元与上层步态算法平台分开。
因为walking dog的各关节均为舵机，特设计了16路舵机驱动器作为底层驱动单元，用来驱动机器人全身各关节。
并设计了上层算法平台，将各关节参数通过UART 实时地发送到底层驱动单元。
图2.1为系统框图。
图2.1：系统框图1、底层驱动单元设计图2.2给出了舵机的工作原理框图，电动机驱动减速齿轮组,并带动一个线性的电位器作位置检测,控制电路将反馈电压与输入的控制脉冲信号作比较,产生偏差并驱动直流电动机正向或反向转动,使齿轮组的输出位置与期望值相符。
图2.2：舵机工作原理框图针对舵机这一特性，设计底层驱动器的系统结构图见图2.3。
Mage8的16位定时器分时产生16次定时中断，中断子程序产生移位脉冲，通过4N25光偶隔离输入到移位寄存器，实现各路PWM信号高电平部分的分时产生。
图2.4为定时产生脉冲的中断处理流程，图2.5例举了产生4路PWM信号的波形图。
实际电路原理图见附录1。
图2.3：16路舵机驱动器结构图图2.4：定时中断服务流程 图2.5：产生4路PWM 的波形信号2、算法平台的设计步态机器人要求对各个关节实施快速准确的位置控制，因此对控制系统提出了比较高的要求：1、具有大量数据存储能力用来存储大量的步态数据。
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》范文
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言四足机器人是当前机器人技术研究的热点之一，具有较高的稳定性和良好的适应性，因此在工业、军事、救援等多个领域都有着广泛的应用前景。
随着科技的不断进步，机器人腿部的结构设计也在不断地进行创新和改进。
本文旨在探讨一种具有串并混联结构腿的四足机器人设计，以提高机器人的运动性能和适应性。
二、四足机器人设计概述四足机器人是一种基于仿生学的机器人，其设计灵感来源于自然界中的四足动物。
在四足机器人的设计中，腿部结构是关键部分之一。
传统的四足机器人腿部结构多采用串联或并联结构，但这些结构在运动过程中存在一些局限性，如运动范围小、稳定性差等问题。
因此，本文提出了一种具有串并混联结构腿的四足机器人设计。
三、串并混联结构腿的设计1. 结构设计本设计的腿部结构采用串并混联结构，即在串联结构的基础上增加了并联结构的支撑。
该结构可以使机器人在行走过程中更加稳定，同时也扩大了机器人的运动范围。
具体来说，该结构由大腿、小腿和脚掌等部分组成，各部分之间通过关节相连。
大腿和小腿之间采用串联结构，而小腿和脚掌之间则采用并联结构，通过弹簧等弹性元件提供支撑和缓冲。
2. 运动学分析串并混联结构腿的运动学分析是设计的关键之一。
通过对机器人腿部各关节的角度、速度和加速度等参数进行分析，可以确定机器人的运动轨迹和运动性能。
在本设计中，我们采用了逆运动学分析方法，通过给定机器人的目标位置和姿态，计算出各关节的角度和力矩等参数，从而实现机器人的精确控制。
四、控制系统设计控制系统是四足机器人的核心部分，它负责机器人的运动控制和协调。
在本设计中，我们采用了基于微处理器的控制系统，通过传感器和执行器等设备实现机器人的实时控制和监测。
具体来说，控制系统包括以下几个部分：1. 传感器：用于检测机器人的位置、姿态、速度等信息，以及环境信息等。
2. 执行器：用于控制机器人的运动和姿态，包括电机、液压缸等设备。
3. 微处理器：负责处理传感器信号，控制执行器的运动，实现机器人的控制和协调。
《2024年具有串并混联结构腿的四足机器人设计》范文
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言随着科技的不断发展，四足机器人因其优秀的地形适应性和运动灵活性，在军事、救援、勘探等领域得到了广泛的应用。
而具有串并混联结构腿的四足机器人，更是以其高稳定性、高运动性能和良好的负载能力，成为了当前研究的热点。
本文将详细介绍这种四足机器人的设计思路、结构特点及其实现过程。
二、设计思路在四足机器人的设计中，串并混联结构是一种常见的腿部结构形式。
该结构能够结合串联机器人和并联机器人的优点，使得机器人在运动过程中既具备较高的灵活性，又保持了良好的稳定性。
因此，本设计的核心思路是采用串并混联结构的腿部设计，以提高四足机器人的运动性能和稳定性。
三、结构设计1. 腿部结构设计本设计的四足机器人采用串并混联结构的腿部设计。
腿部主要由串联部分和并联部分组成。
串联部分包括大腿、小腿和脚掌等部分，负责机器人的主要运动功能；并联部分则通过多个液压缸或电动推杆等驱动装置，实现腿部的弯曲和伸展，提高机器人的灵活性和稳定性。
2. 身体结构设计四足机器人的身体结构采用模块化设计，以便于组装、维护和升级。
主要包括底盘、电机控制器、电源等部分。
底盘采用高强度材料制成，以承受机器人在复杂地形上的运动压力。
电机控制器负责控制各个电机和驱动装置的运作，实现机器人的各种动作。
电源则提供机器人所需的电能。
四、运动学分析在四足机器人的运动过程中，需要考虑到各个关节的协调性和运动范围。
通过建立运动学模型，可以对机器人的运动进行精确控制。
本设计的四足机器人采用逆运动学方法，根据目标位置和姿态，计算出各个关节的转动角度和驱动装置的伸缩量。
同时，考虑到机器人在运动过程中的动力学特性，如惯性力、摩擦力等，进行合理的动力学分析和优化。
五、控制系统设计四足机器人的控制系统是保证其正常运作的关键。
本设计的四足机器人采用基于微处理器的控制系统，通过传感器实时获取机器人的位置、速度、姿态等信息，并根据预设的算法计算出各个电机和驱动装置的控制指令。
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言随着科技的不断发展，四足机器人因其卓越的稳定性和灵活性，在复杂地形中的适应性日益受到关注。
本文旨在设计一种具有串并混联结构腿的四足机器人，以提高机器人的运动性能和适应能力。
本文将详细介绍该四足机器人的设计思路、结构特点及优势。
二、设计思路1. 总体设计本设计的四足机器人采用模块化设计思想，将机器人分为上位机、驱动系统、腿部结构和控制系统等部分。
其中，腿部结构采用串并混联结构，以提高机器人的运动性能和稳定性。
2. 串并混联结构串并混联结构是指在一个机械结构中同时存在串联和并联的元素。
在四足机器人的腿部设计中，我们采用此结构以提高机器人的灵活性和稳定性。
在腿部关节处，我们采用并联结构以提高关节的承载能力和运动范围；而在腿部驱动和传动部分，我们采用串联结构以提高传动效率和动力传递的准确性。
三、结构特点1. 腿部设计四足机器人的腿部采用串并混联结构，包括大腿、小腿和足部等部分。
大腿和小腿通过关节进行连接，并在关节处采用并联结构以提高承载能力和运动范围。
此外，我们还设计了弹簧减震系统，以吸收机器人运动过程中的冲击和振动。
2. 驱动系统驱动系统采用电机和传动装置的串联结构，将电机的动力传递给腿部各关节。
我们选用高性能的直流无刷电机，以保证机器人具有足够的动力和运动速度。
此外，我们还设计了传动装置的润滑系统，以减少传动过程中的摩擦和磨损。
3. 控制系统控制系统是四足机器人的核心部分，我们采用先进的控制算法和传感器技术，实现对机器人运动的精确控制。
我们选用高性能的微处理器作为控制核心，通过传感器实时获取机器人的状态信息，并根据预设的算法对机器人进行控制。
此外，我们还设计了人机交互界面，以便用户对机器人进行操作和监控。
四、优势1. 运动性能优越：采用串并混联结构的腿部设计，使机器人具有较高的灵活性和稳定性，能在复杂地形中实现高效的运动。
2. 承载能力强：在关节处采用并联结构，提高了机器人的承载能力，使其能承载更重的负载。
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》范文
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言四足机器人是现代机器人技术中的重要组成部分，其在多种领域，如科研、军事、工业等领域均有广泛的应用。
其关键部分为具有灵活和适应性强的腿机构，使得四足机器人可以稳定、有效地移动于不同的复杂环境中。
为了解决这个问题，本篇论文提出了具有串并混联结构腿的四足机器人设计，这一设计方案能够在不同地面上灵活地实现行进、爬行和跨越障碍等动作。
二、四足机器人设计概述本设计的四足机器人采用串并混联结构腿的设计理念，即腿部结构既包含串联机构也包含并联机构。
这种设计方式可以有效地提高机器人的运动灵活性和稳定性。
1. 串联机构：串联机构在机器人腿部设计中主要起到支撑和驱动的作用。
通过串联的多个关节，可以实现腿部的弯曲和伸展，从而使得机器人能够进行各种复杂的动作。
2. 并联机构：并联机构则主要起到增强稳定性和负载能力的作用。
通过多个并联的连杆和驱动器，可以增加机器人在复杂环境中的运动能力和负载能力。
三、四足机器人设计详细方案1. 腿部结构设计：在腿部设计中，我们采用一种串并混联的组合方式。
这种设计方式使得腿部在拥有足够强度的同时，又保持了足够的灵活性。
我们采用高强度的材料制作连杆和关节，以增强机器人的负载能力和耐用性。
2. 关节设计：在关节设计中，我们采用电机驱动的方式。
电机通过传动装置（如齿轮或皮带）驱动关节的转动，从而实现腿部的运动。
此外，我们还设计了阻尼装置，以减少运动过程中的冲击和振动。
3. 控制策略：我们采用基于反馈的控制策略，通过传感器实时获取机器人的运动状态和环境信息，然后根据这些信息调整机器人的运动策略。
此外，我们还采用了优化算法，以提高机器人在复杂环境中的运动效率和稳定性。
四、实验与结果分析我们通过实验验证了设计的有效性。
实验结果表明，具有串并混联结构腿的四足机器人在各种复杂环境中均能实现稳定、有效的移动。
在行进、爬行和跨越障碍等动作中，该机器人均表现出较高的灵活性和适应性。
四足机器人实验报告
四足机器人实验报告四足机器人实验报告--报告人：郑泽丰施定邦严肖朋 2014年9月13日目录一、实验目的 (1)二、实验设备 (1)三、实验原理 (2)四、实验步骤 (2)五、调试与改进 (3)六、实验总结 (3)七、专业规划 (4)附录 (5)一、实验目的将所给器材组装成四足机器人，然后对其进行调试（硬件和软件），使其能在尽可能短的时间内穿越曲线形赛道，到达终点。
二、实验设备硬件部分：老师所配的一套器材（一个AVR控制主板，一个下载器，八个数字舵机，一套Lego机器人组件，两个红外电子眼，若干螺丝螺帽，一把电工钳）软件部分：North-star和用于程序调试三、实验原理通过North-star对数字舵机进行编程，确定四足机器人各个脚的初末位置，然后使其循环往复，通过红外的传感功能使得机器人在遇上障碍物时能调整步伐并拐弯，实现避障功能，最终到达终点，完成任务。
四、实验步骤1.将所给Lego组件组装成四足机器人，在身体四周对称分布四只机器脚，在身体前方对称分布两只红外电子眼，组成四足机器人雏形。
之后自由发挥，对不满部分进行拆卸和重新安装。
2.先构想机器人的行进步态，然后上机用North-star对四足进行调试，取得合适的角度和速度，然后下载程序到主板上，拆除导线后接通电源观察其直行方式，反复试验后，取得较好步态。
3.之后在赛道上借助于红外眼调试拐弯步态，不断调整电子眼的识别最大距离，获得理想步态。
4.最后在实验赛道上测试走完全程的时间，根据机器人表现规范其动作方式，尽量缩短所用时长，达到最佳状态。
五、调试与改进1.由于接线顺序的不规范，导致烧毁一个舵机，损失较大，之后注意到接线的低级错误，舵机没有被再次烧毁。
2.在设计机器人行进步态时，我们设想的步态与实际步态相差过大。
我们预期想将机器人设计成为螃蟹的行走方式，但是步态难于调节，加上这样的步态会使电子眼一直对着赛道一侧，导致机器人经常碰撞赛道，所以不可取，最后采取两侧脚交替行进方式。
四足步行机器人的结构设计开题报告
（1）实现腿机构的高能，高效性；
（2）轮，足运动相结合；
（3）步行机器人微型化；
（4）增强四足步行机器人的负载能力；
（5）机器人仿生的进一步深化；
三、设计内容与要求
作为一种四足步行机器人的设计，我的主要任务就是设计四足步行机器人的结构，并完成四足机器人的步态规划与仿真，使它能够平稳行走并且具有一定的越障能力。
目前最具代表性的四组步行机器人是美国Boston dynamics实验室研制的BigDog,它能以不同的步态在恶劣的地形上攀爬，可以负载高达52KG的重量，爬升斜坡可达35°。其腿关节类似动物腿关节，安装有吸收震动部件和能量循环部件。同时，腿部连有很多传感器，其运动通过伺服电机控制。该机器人机动性和反应能力都很强，平衡能力极佳。但由于汽油发电机需携带油箱，故工作时受环境影响大，可靠性差。另外，当机器人行走时引擎会发出怪异的噪音。
国内四足机器人研制工作从20世纪80年代起步，取得一定成果的有上海交通大学、清华大学、哈尔滨工业大学等。
上海交通大学机器人研究所于1991年开展了JTUWM系列四足步行机器人的研究。1996年该研究所研制成功了JTUWM-III，该机器人采用开式链腿机构，每个腿有3个自由度，具有结构简单，外形轻巧，体积小，质量轻等特点。它采用力和位置混合控制，脚底装有PVDF测力传感器，利用人工神经网络和模糊算法相结合，实线了对角动态行走。但行走速度极慢，极限步速仅为1.7KM/h,另外其负重能力有限，故在实际作业时实用性较差。
（8）第12周：准备毕业答辩。
指导教师签名： 日期：
世界上第一台真正意义的四组步行机器人是由Frank和McGhee于1977年制作的。该机器人具有较好的步态运动稳定性，但缺点是，该机器人的关节是由逻辑电路组成的状态机控制的，因此机器人的运动受限制，只能呈现固定的运动形式。
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言随着科技的不断发展，四足机器人因其卓越的稳定性和灵活性，在复杂地形适应、救援、军事等领域得到了广泛的应用。
本文将详细介绍一种具有串并混联结构腿的四足机器人设计，旨在提高机器人的运动性能和适应能力。
二、设计目标本设计的目标是创建一个具有高效运动性能、良好稳定性和环境适应能力的四足机器人。
通过采用串并混联结构腿的设计，使机器人能够在各种复杂地形中灵活运动，同时保证机器人的运动速度和负载能力。
三、结构设计1. 整体结构四足机器人的整体结构包括机身、四条腿和控制系统。
机身负责承载和控制整个机器人的运动，四条腿通过关节与机身相连，实现机器人的行走功能。
2. 腿部结构设计腿部结构采用串并混联结构，即腿部关节由串联和并联结构组成。
串联结构保证了腿部的直线运动，提高了运动的精确性；并联结构则增强了腿部的承载能力和运动范围。
腿部结构包括大腿、小腿和足部，各部分通过关节相互连接，实现弯曲、伸展和旋转等动作。
3. 关节设计关节是四足机器人运动的关键部分，本设计采用伺服电机驱动的关节，具有高精度、高效率的特点。
关节内部装有传感器，可以实时监测关节的运动状态，为控制系统的调整提供依据。
四、运动控制1. 控制策略采用基于行为的控制策略，通过分析环境信息和机器人状态，制定合适的行走策略。
同时，利用模糊控制算法对机器人进行控制，提高机器人在复杂环境中的适应能力。
2. 步态规划步态规划是实现四足机器人稳定行走的关键。
本设计采用基于动态规划的步态规划方法，根据机器人的运动状态和环境信息，制定合理的步态序列。
同时，通过调整步态参数，使机器人在不同地形中都能保持稳定的行走。
五、性能分析1. 运动性能具有串并混联结构腿的四足机器人在运动性能方面表现出色，能够在复杂地形中灵活运动，同时保持较高的运动速度。
此外，机器人的负载能力也得到了显著提高。
2. 稳定性通过精确的步态规划和关节控制，机器人能够保持稳定的行走状态，即使在崎岖不平的地形中也能保持较好的平衡。
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言随着科技的不断发展，四足机器人因其卓越的稳定性和灵活性，在复杂地形中的适应性得到了广泛的关注。
本文将详细介绍一种具有串并混联结构腿的四足机器人设计，旨在提高机器人的运动性能和适应能力。
二、设计概述本设计的四足机器人采用串并混联结构腿，这种结构融合了串联和并联机构的优点，能够提高机器人的运动灵活性和稳定性。
机器人的每条腿由驱动系统、传动系统、控制系统和执行机构等部分组成。
三、串并混联结构腿设计1. 串联部分设计：串联部分主要负责腿部的大范围运动，包括髋关节和膝关节等部位的移动。
采用高精度、高强度的材料制作，确保机器人在运动过程中能够保持稳定。
2. 并联部分设计：并联部分主要负责腿部的精细调整和稳定性增强，如踝关节的调整等。
通过并联机构的平行连接，可以实现腿部的多方向运动，提高机器人的灵活性和适应性。
3. 混联结构：混联结构结合了串联和并联机构的优点，使机器人既能够进行大范围运动，又能够进行精细调整。
这种结构使得机器人在复杂地形中具有更好的适应能力。
四、驱动系统设计驱动系统是四足机器人的核心部分，采用电机和传动装置等组成。
电机负责提供动力，传动装置则负责将动力传递到执行机构。
为保证机器人的运动性能和稳定性，驱动系统需具备高精度、高效率的特点。
五、控制系统设计控制系统是四足机器人的大脑，负责协调各个部分的工作。
采用先进的控制算法，实现机器人的自主运动、路径规划、避障等功能。
同时，控制系统还需要与上位机进行通信，实现远程控制和监控。
六、执行机构设计执行机构是四足机器人运动的关键部分，包括腿部和足部等。
采用轻质、高强度的材料制作，确保机器人在运动过程中能够保持轻便和灵活。
同时，执行机构的设计还需考虑与驱动系统和控制系统的配合，确保机器人能够顺利地完成各种任务。
七、实验与测试为验证本设计的四足机器人的性能和适应性，进行了大量的实验和测试。
实验结果表明，具有串并混联结构腿的四足机器人在复杂地形中具有出色的运动性能和稳定性。
四足机器人毕业设计
四足机器人毕业设计四足机器人毕业设计毕业设计是每个大学生学习生涯中的重要一环，它不仅是对所学知识的综合运用，更是对学生综合素质的考验。
在我即将毕业的大四年级，我选择了一个独特而有挑战性的课题——四足机器人。
四足机器人，顾名思义，是一种能够像动物一样使用四条腿行走的机器人。
它的设计灵感来源于大自然中的动物，如狗、猫等。
通过模仿动物的行走方式，四足机器人能够在复杂的环境中灵活移动，具备更好的平衡性和适应性。
我的毕业设计旨在设计和制造一台能够模仿狗的行走方式的四足机器人。
首先，我需要对狗的行走方式进行深入研究。
通过观察和分析，我发现狗的行走过程是通过前后左右四条腿的协同运动实现的。
这种协同运动使得狗能够在不同地形上行走，并保持平衡。
基于这一发现，我开始设计四足机器人的机械结构。
我选择了轻量化的材料，以确保机器人的机动性和灵活性。
同时，我采用了一种特殊的机械结构，使得机器人能够像狗一样前后左右移动。
为了实现这一目标，我使用了多个电机和传感器，通过精确的控制，使得机器人的四条腿能够协同工作。
接下来，我开始着手设计四足机器人的控制系统。
控制系统是整个机器人的大脑，它负责接收传感器的数据，并根据需要做出相应的动作。
在设计控制系统时，我选择了一种先进的算法，能够根据传感器数据实时调整机器人的动作。
这样，机器人就能够根据外部环境的变化做出相应的反应，保持平衡并完成指定的任务。
随着设计的完成，我开始进行实验和测试。
我利用不同的地形和环境条件对机器人进行测试，以验证其性能和稳定性。
通过不断的调整和改进，我最终成功地制造出一台能够模仿狗的行走方式的四足机器人。
在整个毕业设计的过程中，我不仅学到了很多关于机器人设计和控制的知识，更重要的是培养了创新思维和解决问题的能力。
通过不断地尝试和实践，我不断克服困难，最终取得了成功。
四足机器人毕业设计不仅仅是一个学术项目，更是对我的职业生涯的启蒙。
在未来的工作中，我将继续深入研究机器人技术，并将其应用于实际工程中，为人类社会的发展做出自己的贡献。
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》范文
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言四足机器人是一种仿生学技术的产物，模仿真实生物的行走方式，具有较高的灵活性和适应性。
在众多四足机器人设计中，具有串并混联结构腿的四足机器人因其独特的结构优势，在复杂地形中表现出色。
本文将详细介绍这种四足机器人的设计理念、结构设计、运动控制以及其应用前景。
二、设计理念具有串并混联结构腿的四足机器人设计，主要遵循了以下几点理念：一是要仿生真实生物的行走方式，以提高机器人的灵活性和适应性；二是要优化机器人的结构，使其在复杂地形中能够稳定行走；三是要考虑机器人的运动控制，使其能够快速响应并完成各种任务。
三、结构设计1. 腿部结构设计该四足机器人的腿部采用串并混联结构，即在腿部关节处采用串联结构，而在某些部分则采用并联结构。
这种结构既保证了机器人的灵活性和适应性，又提高了机器人的稳定性和承载能力。
2. 驱动系统设计驱动系统是四足机器人的核心部分，采用电机和传动装置的组合，实现对机器人的精确控制。
电机通过传动装置驱动腿部关节的转动，从而实现机器人的行走。
3. 控制系统设计控制系统是四足机器人的大脑，负责接收传感器信号、处理信息并发出指令。
控制系统采用模块化设计，包括主控制器、传感器模块、执行器模块等。
主控制器负责处理传感器信息并发出指令，传感器模块负责感知外部环境信息，执行器模块则负责执行主控制器的指令。
四、运动控制四足机器人的运动控制主要基于动态步态规划算法和实时控制算法。
动态步态规划算法负责规划机器人的行走轨迹和步态，实时控制算法则负责根据传感器信息实时调整机器人的行走状态。
通过这两种算法的结合，四足机器人能够在复杂地形中稳定行走，并快速响应各种任务。
五、应用前景具有串并混联结构腿的四足机器人在军事、救援、勘探等领域具有广泛的应用前景。
在军事领域，四足机器人可用于侦察、排雷等任务；在救援领域，四足机器人可用于灾区搜救、物资运输等任务；在勘探领域，四足机器人可用于地形勘测、样品采集等任务。
《2024年具有串并混联结构腿的四足机器人设计》范文
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言四足机器人作为一种具有高机动性、稳定性和适应性的机器人系统，在科研、工业和军事等领域具有广泛的应用前景。
本文将详细介绍一种具有串并混联结构腿的四足机器人设计，通过对机器人的设计思路、技术要点及实际应用的分析，展现该机器人在不同领域中的潜力与价值。
二、四足机器人设计的整体框架在四足机器人的设计过程中，我们需要明确整体的框架，这主要涉及动力系统、感知系统、控制系统和腿部结构的设计。
本设计中，我们采用了串并混联结构的腿部设计，以提高机器人的运动性能和稳定性。
1. 动力系统设计：动力系统是四足机器人的核心部分，我们采用了高效、低噪音的电机作为驱动源，配合齿轮传动系统，为机器人提供稳定、可靠的动力。
2. 感知系统设计：感知系统是四足机器人实现自主导航和避障的关键。
我们采用了多种传感器，包括视觉传感器、距离传感器和加速度传感器等，以实现对环境的全面感知。
3. 控制系统设计：控制系统是四足机器人的大脑，我们采用了先进的嵌入式系统作为核心处理器，结合高级的算法和软件编程技术，实现对机器人运动的精确控制。
4. 腿部结构设计：腿部结构是四足机器人的基础，直接决定了机器人的运动性能和稳定性。
我们采用了串并混联结构的腿部设计，使机器人能够在各种复杂地形中稳定行走。
三、串并混联结构腿的设计与实现1. 串并混联结构的特点：串并混联结构是一种结合了串联和并联结构的优点的新型结构设计。
该结构能够有效地平衡机器人运动的灵活性和稳定性，使机器人在各种复杂地形中都能保持良好的运动性能。
2. 腿部结构设计：在四足机器人的腿部设计中，我们采用了串并混联结构的关节设计。
这种设计使得机器人在行走过程中能够更好地适应地形的变化，提高机器人的运动稳定性和灵活性。
同时，我们还采用了高强度的材料和轻量化的设计，以降低机器人的能耗和提高运动速度。
3. 运动学与动力学分析：在完成腿部结构设计后，我们需要对机器人的运动学和动力学进行分析。
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言随着科技的进步，四足机器人逐渐成为研究热点。
为了提升机器人的运动性能和适应能力，本文提出了一种具有串并混联结构腿的四足机器人设计。
该设计结合了串联和并联结构的优点，使得机器人能够更好地适应复杂地形，提高运动稳定性和灵活性。
本文将详细介绍该四足机器人的设计思路、结构特点及其实现方法。
二、设计思路1. 串联与并联结构的结合：串联结构具有结构简单、易于控制的特点，而并联结构则具有较高的刚度和承载能力。
因此，我们将这两种结构相结合，以提高机器人的运动性能和承载能力。
2. 模块化设计：为了方便后续的维护和升级，我们采用模块化设计，将机器人的各个部分进行拆分和组合。
3. 多功能性：机器人应具备适应复杂地形的能力，以及一定的抓取和操作功能。
三、结构设计1. 腿部结构：腿部采用串并混联结构，包括大腿、小腿和足部。
大腿和小腿采用串联结构，以保证运动的灵活性和稳定性。
在膝关节和踝关节处采用并联结构，以提高机器人的承载能力和刚度。
2. 驱动系统：驱动系统采用电机和传动装置，通过控制器实现精确控制。
电机驱动器采用高效率、低噪音的直流无刷电机，传动装置采用齿轮和皮带等，以保证传动的可靠性和效率。
3. 控制系统：控制系统采用中央控制器和多个伺服控制器，实现机器人的运动控制和协调。
中央控制器负责整体控制和协调，伺服控制器则负责各个关节的控制。
四、实现方法1. 机械设计：根据设计思路和结构特点，进行机械部件的设计和制造。
包括腿部结构、驱动系统和控制系统的机械部件。
2. 电路设计：设计电机驱动器和控制电路，实现电机和伺服控制器的连接和控制。
3. 软件编程：编写控制程序，实现机器人的运动控制和协调。
包括运动规划、轨迹跟踪、传感器数据处理等功能。
4. 测试与调试：对机器人进行测试和调试，确保其性能达到设计要求。
包括静态测试、动态测试、耐久性测试等。
五、结论本文提出了一种具有串并混联结构腿的四足机器人设计，该设计结合了串联和并联结构的优点，提高了机器人的运动性能和适应能力。
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》范文
《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言随着科技的进步，四足机器人逐渐成为研究热点。
为了提升机器人的灵活性和运动性能，设计具有串并混联结构腿的四足机器人显得尤为重要。
本文将详细介绍这种四足机器人的设计思路、技术特点以及实现过程。
二、设计思路1. 结构选择本设计采用串并混联结构腿，即将串联机构与并联机构相结合，以实现更好的运动性能和稳定性。
其中，腿部关节采用串联机构，而足部则采用并联机构以提高抓地力和适应性。
2. 运动性能需求四足机器人需要具备快速、灵活的运动能力，以适应各种复杂地形。
因此，设计过程中需考虑机器人的步态规划、动态稳定性以及负载能力。
三、技术特点1. 串并混联结构串并混联结构腿具有较高的灵活性和稳定性。
串联机构使腿部关节运动更为灵活，而并联机构则能提高足部的抓地力和适应性，使机器人能够在各种地形中稳定行走。
2. 模块化设计采用模块化设计，便于后期维护和升级。
每个模块都具有独立的功能，如驱动、传感器、控制等，方便进行替换和扩展。
3. 动力系统动力系统采用高效、轻量的电机和电池组合，以确保机器人具有较长的续航能力和快速的运动性能。
同时，采用先进的能量回收技术，提高能量利用效率。
四、实现过程1. 机械结构设计根据设计思路和技术特点，进行机械结构设计。
包括腿部关节、足部结构、驱动装置等部分的详细设计。
在设计中，需考虑结构的稳固性、轻量化和制造工艺等因素。
2. 控制系统设计控制系统是四足机器人的核心部分，负责协调各部分的运动。
采用先进的控制算法和传感器技术，实现机器人的步态规划、动态稳定性和负载能力。
同时，为便于后期维护和升级，控制系统采用模块化设计。
3. 制造与测试制造过程中需严格按照设计图纸进行加工和组装。
完成制造后，进行严格的测试，包括静态稳定性测试、动态行走测试、负载能力测试等。
确保四足机器人在各种工况下都能稳定、灵活地运动。
五、结论本文介绍了一种具有串并混联结构腿的四足机器人设计。
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四足机器人设计报告
摘要：本文介绍了四足机器人（walking dog）的设计过程，其中包括控制系统软硬件的设计、传感器的应用以及机器人步态的规划。
一、本体设计：
walking dog的单腿设置髋关节和踝关节两自由度，能在一个平面内自由运动（见图1.1）。
采用舵机作为机器人的关节驱动器，其单腿结构图见（图1.2）。
为了便于步态规划，设计上下肢L1、L2长均为65mm。
四肢间用铝合金框架连接，完成后照片见（图1.3）。
walking dog 的每只脚底均有一个光电传感器，能有效检测脚底环境的变化。
walking dog的头部为一个舵机，携带光电反射式传感器，能探测前方180度75cm内的障碍物。
图1.1 四足机器人模型图1.2 单腿结构
图1.3：完成后照片
二、控制系统设计
为了使机器人能灵活地搭载各种传感器以及实现不同的步态，将底层驱动单元与上层步态算法平台分开。
因为walking dog的各关节均为舵机，特设计了16路舵机驱动器作为底层驱动单元，用来驱动机器人全身各关节。
并设计了上层算法平台，将各关节参数通过UART 实时地发送到底层驱动单元。
图2.1为系统框图。
图2.1：系统框图
1、底层驱动单元设计
图2.2给出了舵机的工作原理框图，电动机驱动减速齿轮组,并带动一个线性的电位器作位置检测,控制电路将反馈电压与输入的控制脉冲信号作比较,产生偏差并驱动直流电动机正向或反向转动,使齿轮组的输出位置与期望值相符。
图2.2：舵机工作原理框图
针对舵机这一特性，设计底层驱动器的系统结构图见图2.3。
Mage8的16位定时器分时产生16次定时中断，中断子程序产生移位脉冲，通过4N25光偶隔离输入到移位寄存器，实现各路PWM信号高电平部分的分时产生。
图2.4为定时产生脉冲的中断处理流程，图2.5例举了产生4路PWM信号的波形图。
实际电路原理图见附录1。
图2.3：16路舵机驱动器结构图
图2.4：定时中断服务流程 图2.5：产生4路PWM 的波形信号
2、算法平台的设计
步态机器人要求对各个关节实施快速准确的位置控制，因此对控制系统提出了比较高的要求：
1、具有大量数据存储能力用来存储大量的步态数据。
2、实时地采集、处理传感器的数据，以便在控制系统的信号综合中使用。
3、具有良好的控制结构和接口，便于高层控制软件的开发。
4、有一定的预留接口、良好的兼容性和扩展性，以便进行功能扩展和二次开发
根据以上要求，采用ATmega16作为控制核心，将规划好的步态参数存入单片机，单片机根据定时器产生的时钟将相应关节数据发送到底层驱动单元。
同时单片机通过传感器返回的信号感知周围环境，并及时对运动状态进行调整。
三、步态参数化设计
1、离线轨迹规划
为了使机器人行走平缓，要求足底轨迹有二阶光滑度，即有二阶连续导数。
数学上的三次样条插值曲线即可满足上述条件。
设步长λ=40，摆动腿离地最高H=20，可求得：踝关节的轨迹函数()x y f =
323()220(2608*10)8*10
x f x x =-+- [20,0]x ∈- 323()220(2608*10)8*10x f x x =-
-+- [0,20]x ∈ 由踝关节的轨迹函数可得踝关节关于时间的函数：
()()()*,()2
t t t t x y f x T λλ=-= 其中：λ为步长 髋关节关于时间的函数：
2()2,2t x t y Hk T λ
== Hk 为髋关节离地高度，取122.6
用MATLAB 仿真得到：
图3.1：踝关节轨迹坐标
图3.2：踝关节一阶导数
图3.3：踝关节二阶导数
由以上仿真结果可知，在行走过程中机器人的踝关节轨迹、踝关节轨迹的一阶导数和踝关节轨迹的二阶导数都是连续的。
而且摆动腿着地时的速度为零，大大减小了冲击，保证了机器人行走的稳定性。
根据上述髋关节和踝关节关于时间的轨迹函数，可求得各关节角度关于时间的函数：
22
221()()arcsin x x y y θ-+-=
2122222arccos 22()()x x x x y y θπθ-=-+-+-
2、步序规划
目前主要有两类步态机器人的稳定性：静态稳定性和动态稳定性。
静态稳定性忽略机器人的动态性能，采用重心(COG)作为稳定性标准，适用于移动较慢的机器人。
而动态稳定性一般采用零力矩点(ZMP)作为稳定性判定标准，即考虑重力、惯性力及地面反力三者合力矢的延长线与地面的交点。
在对角小跑（Trot ）、溜蹄（Pace ）、跳跃（bounding ）等有较多应用。
由于舵机性能及机械加工精度等方面的限制，WALKING DOG 采用静态稳定性作为约束步态的条件。
静态稳定性约束的步态任一时刻至少应有3条腿与地面接触支撑机体，且机体的中心必须落在3足支撑点构成的三角形区域内，据此设计步态图如下：
图3.4：四足一周期内的步态图
实验结果表明这种步序能使机器人连续稳定地行走。
四、结论
采用模块化设计的方法设计了四足机器人，使其控制简便灵活，可升级性强。
并用步态规划的方法使机器人能稳定连续地行走，并对环境作出简单的感知与反应。
通过实验发现机器人实际行走轨迹与规划的轨迹有较大差别，这对行走的稳定性和速度都造成了较大影响。