六足橫行機(jī)器人設(shè)計方案(已修改)
2025-05-15 03:17 本頁面
【正文】 六足橫行機(jī)器人設(shè)計方案 一、基本原理 本項(xiàng)目還是利用連桿結(jié)構(gòu)把減速電機(jī)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為往復(fù)的擺動以實(shí)現(xiàn)爬行運(yùn)動，不過為了讓運(yùn)動的效果更為自然和流暢，在具體的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計上就更復(fù)雜一些。從仿生爬行運(yùn)動的步態(tài)控制來說，本項(xiàng)目機(jī)器人與前面的PVCBOT15號六足機(jī)械昆蟲比較類似，但是從連桿結(jié)構(gòu)的傳動方式來說，本項(xiàng)目機(jī)器人又與PVCBOT19號漫舞者機(jī)器人更為接近?！ ∵\(yùn)動方式 本項(xiàng)目機(jī)器人采用的是六足爬行方式驅(qū)動，這一點(diǎn)與實(shí)際八足的螃蟹是有點(diǎn)出入的，少了兩足。既然是六足，其實(shí)基本的運(yùn)動步態(tài)就是和15號的六足機(jī)械昆蟲比較類似，即：兩組處于對稱位置的腳，每組是三只腳，利用“三點(diǎn)決定一個平面、三腳能夠保持平衡穩(wěn)定”的原理，同一時間都有其中一組三只腳支撐住身體，兩組腳交替離地邁步。僅從步態(tài)來說，這里本項(xiàng)目的機(jī)械螃蟹和15號的機(jī)械昆蟲的區(qū)別也只是前者是橫向運(yùn)動而后者是直線前行而已?！ ∫韵率钱?dāng)前六足橫行機(jī)器人爬行步態(tài)的分解，以前進(jìn)方向?yàn)槔M(jìn)行說明： 靜止時六條腿都是同時著地?！ ∏斑M(jìn)時，先邁出第1組三條腿(左中、右上、右下)，第2組三條腿著地(左上、左下、右中)。 第1組三條腿(左中、右上、右下)往前邁出著地后保持不動，然后換第2組三條腿(左上、左下、右中)往前邁出?！ 〉?組三條腿(左上、左下、右中)往前邁出著地后保持不動，再換第1組…… 如此循環(huán)往復(fù)，同一時間都保證有一組三條腿著地以保持身體的平衡，并不斷往前進(jìn)。 驅(qū)動機(jī)理 本項(xiàng)目機(jī)器人在動力傳動結(jié)構(gòu)上主要是利用“擺動曲柄滑塊機(jī)構(gòu)”這種特殊的連桿機(jī)構(gòu)把減速電機(jī)的轉(zhuǎn)動變?yōu)橥鶑?fù)擺動，而在腿部的姿態(tài)傳動結(jié)構(gòu)上主要還是利用多個基本連桿機(jī)構(gòu)的組合實(shí)現(xiàn)控制。總體來看這與19號漫舞者有點(diǎn)類似，從本質(zhì)來說19號其實(shí)就是每組兩只腳共兩組交替運(yùn)動，而這里的20號則是每組三只腳共兩組交替運(yùn)動?！ ”卷?xiàng)目機(jī)器人的曲柄連桿結(jié)構(gòu)比較特殊——同一軸上有三個曲柄，其中最左和最右的曲柄的彎曲方向是相同的，而中間的曲柄是與前兩者是相反的，每個曲柄同時安裝身體兩側(cè)的一對腳： 身體左右兩側(cè)對應(yīng)的兩只腳的動作正好是相反的。 身體同側(cè)的三只腳中，兩側(cè)腳的動作與中間腳的動作正好是相反的?！ ∵@樣的就能實(shí)現(xiàn)在上一節(jié)“運(yùn)動方式”所說的，以三角形對稱所組成的兩組腳，每組內(nèi)的三只腳是同步動作的?！ ∫韵聻楸卷?xiàng)目機(jī)器人的連桿機(jī)械結(jié)構(gòu)圖?！ ”卷?xiàng)目連桿組合的具體效果，可以查看項(xiàng)目視頻后面部分的內(nèi)容。 我們利用曲柄連桿的結(jié)構(gòu)，結(jié)合多個連桿組合，可以控制六個支撐腳分成對稱的兩組分別在“固定/移動”連個狀態(tài)間切換。下圖列出這個運(yùn)動步態(tài)中各環(huán)節(jié)的連桿狀態(tài)，其中左邊一列為獨(dú)立單只腳的整個狀態(tài)變化過程。右邊一列后面灰色的代表中間的腳，而最外面和最里面的腳由于都同步保持一致，所以只是顯示最外面的腳?！ ‰娐吩怼 ”卷?xiàng)目機(jī)器人的重點(diǎn)在于機(jī)械結(jié)構(gòu)，電路則是采用最簡單的電路，就是直接電池連接一個電機(jī)，中間通過一個撥動開關(guān)來控制電路的通斷?！ ∫韵聻殡娐吩韴D?！ 榉奖愠鯇W(xué)者這里還提供實(shí)物焊接示意圖。 二、準(zhǔn)備工作 本項(xiàng)目需要的器材主要包括：PVC線槽、電機(jī)(帶減速齒輪箱)、螺絲/螺帽、墊片等。
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