【正文】 個動作因此我們采用曲柄搖桿機構(gòu)實現(xiàn)其抬腿動作，在小腿上面安裝一個舵機使其實現(xiàn)向前擺動的。該機構(gòu)不僅解決機構(gòu)空間布置的難題而且還是機器人的轉(zhuǎn)向更加靈敏 。 圖 36 步行腿機構(gòu)圖 13 屆國際機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)課程設(shè)計（論文） 21 設(shè)計參數(shù) （ 1） 連桿尺寸 LAO= ,LCD= 76mm,LBC= 76mm,LAD=152mm, LBO= ， 連桿各個部分符合契貝謝夫直線機構(gòu) 圖 37 步行腿機構(gòu)原理圖 滿足 CB = CA = CD CA:OB:OA = 1:: （ 2） 估算 機身高度設(shè)置為 H=170,LDE=162mm,在正前方運行時，前腿和后腿之間不 會發(fā)生相互干涉，為了保證兩足之間有足夠的距離，則兩伸出臂的距離為 37所示 （ 3） 電機軸與連桿的動力輸入軸能夠緊密配合 在材料的選擇上。 桿用的是５ mm的鋁板，膠木板寬度均是８ mm，這樣可以盡量減輕機構(gòu)的重量。舵機機輸出軸配合孔采用線切割加工，可以保證緊密配合。 步行腿機構(gòu)系統(tǒng) 六足機器人兩側(cè)的步行腿系統(tǒng)均相同， 行走時一側(cè)一條腿與另一側(cè)的前后兩條腿運動步態(tài)一致，每次均有三條腿同時著地，構(gòu)成三角形結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定機身。該六足機器人通過曲柄搖桿機構(gòu)將電機驅(qū)動力轉(zhuǎn)換為步行腿向上的擺動，在小腿上安裝有壓力傳感器，并在小腿上安裝有舵 機，舵機接受壓力傳感器傳來的信號，驅(qū)動舵機工作，使小腿開始擺動， 實現(xiàn)機器人前行。 作者：寧輕，夏麗萍，趙晨光，陳森，周義恒 論文題目：六足是機器人的行走機構(gòu)設(shè)計 22 圖 38 步行腿行走原理圖 六足機器人在直線行走過程中需要左拐時，關(guān)閉機體左側(cè)電機電源 開關(guān) ，接通右側(cè)電機 。左側(cè)電機停止驅(qū)動，使左側(cè)步行腿停止擺腿運動，而右側(cè)的電機繼續(xù)驅(qū)動右側(cè)步行腿擺動，并以左側(cè)停止擺動的步行腿為支點實現(xiàn)向左轉(zhuǎn)彎功能。同理，關(guān)閉右側(cè)電機，接通左側(cè)電機，可實現(xiàn)向右轉(zhuǎn)彎功能。 當兩側(cè)一舵機正轉(zhuǎn)，另一個反轉(zhuǎn)時，機體兩側(cè)對應的步行腿做相逆的旋轉(zhuǎn)擺動運動，可實現(xiàn)機體原地轉(zhuǎn)彎掉頭的功能。 舵機驅(qū)動原理 驅(qū)動原理 仿生六足機器人利用的是電動驅(qū)動的方法，舵機是經(jīng)常選用的驅(qū)動器，它選用的是微型直流角位移伺服電動機。直流電機，減速齒輪，電位計以及 控制電路是舵機的重要組成部分，驅(qū)動信號利用的是脈沖，轉(zhuǎn)角和其寬度之間是線性關(guān)系，為了使電機能向各個方向運動就要保持舵機的初始位置時候為 90 度，這樣就可以控制腿部的前進和后退 。 舵機控制方法 電源線、地線、控制線是標準舵機的三個重要組成部分。 13 屆國際機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)課程設(shè)計（論文） 23 圖 310 舵機標準結(jié)構(gòu) 舵機內(nèi)部的電機與線路靠電源線和地線維持，電壓的大小大約為 5V，當輸入可調(diào)的周期性信號（方波脈沖）是，舵機的轉(zhuǎn)角就會和信號相關(guān)聯(lián)，同時變大變小。 舵機需要一個可調(diào)寬度的方波信號，這也是舵機的控制信號，可以以此來控制舵機。（當然隨著 FPGA 成本高，模擬電路，實現(xiàn)電路復雜，不適合輸出）舵機的控制器常常都用單片機。這里主要對機構(gòu)進行設(shè)計，單片機電子部分就暫不過多研究了 。 輸出轉(zhuǎn)軸 電源線 Vcc 地線 GND 控制線 作者：寧輕，夏麗萍，趙晨光，陳森，周義恒 論文題目：六足是機器人的行走機構(gòu)設(shè)計 24 六足機器人主體設(shè)計 用三維軟件 CATIA 畫出 總設(shè)計圖如下 : 機身 通過大多數(shù)的昆蟲的外形觀察，可以發(fā)現(xiàn)大多數(shù)的生物機體大小類似于一個橢圓，通過查閱一些資料可以發(fā)現(xiàn)采用近似菱形的機體的多足機器人可以減少腿部之間的碰撞，另一方面還使機體更加的穩(wěn)定，因此仿生六足機器人機體采用六邊形框架結(jié)構(gòu)，機體的材料選擇鋁合金以減輕機器人重量 。如圖 311 所示 圖 311 機身 13 屆國際機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)課程設(shè)計（論文） 25 腿部的設(shè)計 腿部結(jié)構(gòu)是機器人身體里主要的部分，根據(jù)仿生學的知識，自然界的昆蟲的腿部結(jié)構(gòu)大致為：基節(jié)，股節(jié)，脛節(jié)，三個部分，而圍繞著跟關(guān)節(jié)，髖關(guān)節(jié)，和膝關(guān)節(jié)，還有踝關(guān)節(jié)和腳。 本文采用曲柄搖桿機構(gòu)實現(xiàn)其直線行走和轉(zhuǎn)彎功能的。 三角架交替的變換使機身能向前運動，他們每組都支撐機體的重量，并在負重的狀態(tài)下使機體的前行，所以適應的剛性和承載能力是非常重要的。所以對承載能力有著限制。 足 機器人的足部要安裝壓力傳感器，所以腳步結(jié)構(gòu)需要突起的一部分， 因為中間需要放置傳感器所以需要突起一部分來使得壓力傳感器能更好的傳遞壓力信息，具體的零件尺寸看其 cad 圖紙。當然了在腳的中間要挖了一塊來放傳感器，能更好的傳遞外界的壓力，反應環(huán)境的特點。如圖 312所示： 圖 312 足 基本的尺寸如圖 313所示： 作者：寧輕，夏麗萍，趙晨光，陳森，周義恒 論文題目：六足是機器人的行走機構(gòu)設(shè)計 26 圖 313 足的尺寸圖 腳通過直徑為 4的螺釘螺母來連接小腿 。 小腿 為了簡化舵 機架在小腿的作用所以把舵機架簡化到小腿上去，小腿的作用一方面來連接腳，另一個就是來安裝固定住膝蓋部分的舵機，從而使其更好的轉(zhuǎn)動，小腿的基本尺寸如圖 314 所示 圖 314 小腿 13 屆國際機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)課程設(shè)計（論文） 27 圖 315 小腿尺寸圖 為了減輕他的重量所以采用鋁合金制作，和舵機相連接部分是采用螺栓連接。 大腿 大腿部分的作用是作為連接小腿和機身兩者之間的關(guān)鍵點，他們兩兩之間是通過舵盤和螺釘連接，當跟關(guān)節(jié)的舵機轉(zhuǎn)動時，（從機身舵機角度看過去），舵機帶動大腿的轉(zhuǎn)動從而帶動小腿和足的運動，當足落地后，接觸到地面，產(chǎn)生了力，然后力矩通過小腿到大腿向上傳遞，傳遞上去的扭矩使機器人的軀體運動。大腿的設(shè)計圖主要如下圖 316：通過兩段弧連接兩個圓使其成為大腿。兩個圓的直徑為 M24，圓上打上 4個螺紋孔來連接舵機機構(gòu)。 圖 316 大腿 圖 317 大腿尺寸腿 作者：寧輕，夏麗萍，趙晨光，陳森，周義恒 論文題目：六足是機器人的行走機構(gòu)設(shè)計 28 第四章 總結(jié) 通過這次機械原理課程設(shè)計，綜合運用了機械原理及其他課程的理論知識。將理論與實際結(jié)合在了一起，培養(yǎng)了我們團隊合作以及解決機械工程有關(guān)的實際問題，最重要的是讓我們從所學專業(yè)中找到了樂趣。在本次機械原理的課程設(shè)計訓練中鞏固學習了 機械原理設(shè)計基礎(chǔ)、 CAD 二維 制圖軟件 和 CATIA 三維軟件 ，也學會了怎樣從前人設(shè)計中取得經(jīng)驗以及處理數(shù)據(jù)的能力。 設(shè)計感受 在機械原理課程設(shè)計過程中，我們通過對已有文獻的查閱結(jié)合我們自己所學的專業(yè)知識。將理論和實踐完美的結(jié)合在了一起，使我們更深刻的理解了我們的專業(yè)知識。從中學到了很多知識，并認識到團隊協(xié)作的重要性。在設(shè)計過程中我們遇到了很多困難和挫折但經(jīng)過努力以及我們不畏困難，不拋棄，不抱怨等都是我們學到的精神品質(zhì)。 通過這次設(shè)計我們認識到，機械是精準、系統(tǒng)、經(jīng)驗化的學科，對于問題不能粗略的概括和認識，容不得半點偏差。面對茫然不知所措的問題時要冷靜，耐心對待。再設(shè)計過程中我們不斷領(lǐng)悟機械學科及行業(yè)精髓，對所學專業(yè)有了濃厚的興趣， 激發(fā)了我們的學習熱情當然讓我們對將來的職業(yè)也充滿了希望。在設(shè)計過程中培養(yǎng)了我們的自學能力，這是我們步入社會所必備的素質(zhì)。 現(xiàn)實企業(yè)中越來越強調(diào)團隊協(xié)作，這次設(shè)計是我們小組在老師指導下共同努力的結(jié)果，沒有良好的團隊協(xié)作能了我們是不可能完成本次機械原理課程設(shè)計的。這種團隊意識使我們步入社會必備的技能，這對我們即將步入社會的大學生有著重大意義。 課程設(shè)計見解 機械原理課程設(shè)計，對于我們將要上更多專業(yè)課程的學生有著積極的意義，讓我們更近的理解本專業(yè)的特點。所以我希望我們能有相對更充足的時間，先在老師的指導下自 學相關(guān)理論文獻，鍛煉我們在短時間內(nèi)的學習能力。這樣我們就可以更加完美的完成我們的課程設(shè)計，得到的體會或許更多。 13 屆國際機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)課程設(shè)計（論文） 29 參考文獻 [1]陳國定，機械設(shè)計基礎(chǔ) ［ M］ ，北京 ： 機械工業(yè)出版社 ， 2021. 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