仿生爬虫机器人实验指导书

工业机器人基础

实验指导书及试验报告

实验名称

系别

专业

班级

姓名

指导教师

年月日

仿生爬虫机器人实验

一、实验目的

多足爬行机器人是一种典型的仿生机器人。这类机器人使用多条腿交替地移动来完成爬行，通常采用仿生的结构和运动步态。在本实践中，我们将搭建一个较复杂的，每条腿都有2 个自由度，一共具有9个自由度（头部有 1 自由度）的仿生机械爬虫。

了解：

多足类仿生概念和进一步了解四足机器人运动步态规划的相关知识；

熟悉：

9 自由度的仿生机器爬虫；

掌握：

掌握“创意之星”机器人套件的搭建和装配技巧，尤其是如何使用螺栓、螺母

进行连接，如何提高组装机器人的结构刚度；在UP-MRcommander 软件中，熟悉舵机的控制，写入动作程序，让仿生机器爬虫运动起来；

二、“创意之星”实验设备介绍

“创意之星”结构件介绍

“创意之星”机器人套件提供了400 多个结构部件，其中包括以下几大类：

1）I 型结构件，共有4 种、40 个，都是白色，聚碳酸酯（PC）材质，结构特点是长条状，具有多个标准孔，零件边缘有加强肋。零件以大孔的数量命名。

2）L 型结构件，字母L 形状，共有6 种，54 个，都是白色，聚碳酸酯（PC）材质，结构特点是字母“L”状，具有多个标准孔，零件边缘内侧有加强肋。零件以两侧的大孔数量命名。

3）U 型结构件共有7 种，70 个，都是橙色，聚碳酸酯（PC）材质，结构特点是字母“U”状，具有多个标准孔，零件边缘内侧有加强肋。零件以三侧面的大孔数量命名。4）V 型结构件，共有2 种，20 个。白色，聚碳酸酯（PC）材质，结构特点是字母“V”状，具有多个标准孔，零件边缘内侧有加强肋。零件以两侧的大孔数量命名。

5）舵机支撑构件，共有2 种，20 个。白色，聚碳酸酯（PC）材质，结构特点是字母“V”状，具有多个标准孔：

以上各件依次如下图所示：

6）基础构件，共有3 种，4个；

7）机械手组件共有5 种，18 个。这部分零件是组装机械手爪专用的零件；

8）连接件共有18 种，210 个。连接件的种类非常丰富。使用这些零件来连接其他结构件，可以大大减少螺钉的使用，缩短装配时间。

9）辅助零件：包括螺钉、螺母、垫片及其它辅助零件若干。

三、试验步骤

1 结构组装

其结构(3D模型图，线缆和其他细节没有在图上表示出来) 示意图如下：

机器爬虫每个腿部构型由 2 个基本构型B，1 个L1-1，一个L3-1 以及相应的连接件构成。四只腿两两对称，组装的时候需注意。机器爬虫的头部构型由1 个基本构型B，2 个光强传感器，1 个L3-3，2个V2-2 以及相应的连接件构成。机器爬虫控制盒由2 个

电路板底座，6 个U1-2-1，1 块电路板以及相应的连接件构成。整个机器爬虫由 1 个头部构型，4 个腿部构型，1 个控制盒，1 个支撑架，1 个L5-1，1 个电池组以及相应的连接件构成。建议腿部与躯干用螺钉连接以保证机体的稳定性。

组装好后的机器爬虫如下图所示：

在计算机上打开UPMRobot 软件，选择正确的COM 端口号，并打开端口。

3 调整初始姿态

打开控制卡的电源，我们会发现机器手开始运动到初始姿势之后会锁定该姿势。手动调整每个关节的姿势。

4 写入动作程序

调整之后，再次打开电源。编写自己的动作程序。动作程序的编写过程就是建立一个个的动作，并设计每个动作的姿态，以及持续时间。这一步中我们的目标是：机器爬虫向前运动30 厘米，然后左转45 度，向前运动30 厘米，然后摇摇头，趴在地上。

编写动作的几个要点是：

1）要在“在线调试”的状态下对每个动作进行调试；如下图所示，选中“在线调试”复选框，即进入了在线调试状态。这种状态下，在UPMRobot 界面上的任何改动动作的操作都回立刻被机器人执行。利用在线调试功能可以很方便地为机器人编写每一个动

作。

2）舵机的运动速度可以在0~255 之间调节。但是对于机械手来说，舵机的运

动速度在50~150 比较合适。由于机械手的每个关节舵机（尤其是底座部位的

舵机）的负载很大，如果速度太快的话，舵机会很快速地启动和停止，有可能

损伤舵机本身，甚至有可能误伤操作者。

3）如果设定舵机的速度较慢，并且动作的执行时间太短的话，相应的动作可能还没有执行完毕就已经进入了下一个动作。没有执行完的动作将被忽略。

4）为刚刚编写好的动作命名。如下图所示。命名的好处是，我们可以很清楚地知道这个动作的目的是什么。如下图所示，你很难搞明白左图的动作程序是什么。相对的，右图的动作程序每一步都进行了命名，如果我们要修改动作程序，很容易找出需要修改的地方来调试。

5）定期保存你的动作。UPMRobot软件目前还没有定期自动保存功能。

四、试验总结

谈谈自己在本试验中得到的收获及感想。