【導(dǎo)讀】力機(jī)器人的需求，日趨廣泛而深入。理論上，足式機(jī)器人具有比輪式機(jī)器人更加卓。步行控制算法匱乏等原因，足式移動(dòng)方式在許多實(shí)際應(yīng)用中還無法付諸實(shí)踐。因此，將多足昆蟲的行為學(xué)研究成果，融入到步行機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與。究與應(yīng)用具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義?？煽啃砸蟊容^高的工作。

　　

【正文】 asolid， Step， Dxf， Dwf 等數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，這樣保證了跟其它 CAD/CAE軟件比如 Ansys， ADAMS， Pro/e， Ideas 等軟件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。 Solidworks 是一套基于特征的參數(shù)化機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件，它采用了大家所熟悉的 Microsoft Windows 圖形用戶界面。使用這套簡單易學(xué)的工具，機(jī)械設(shè)計(jì)工程師能快速、方便地按照其設(shè)計(jì)思想繪制出草圖及三維實(shí)體模型 。在設(shè)計(jì)過程中，可應(yīng)用特征、尺寸及約束功能，準(zhǔn)確制作設(shè)計(jì)模型，并繪制出詳細(xì)的工程圖 。根據(jù)各零件間的相互裝配關(guān)系，可快速實(shí)現(xiàn)零部件的裝配，完成總體設(shè)計(jì)任務(wù)。 Solidworks 軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。 Solidworks 功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是 SolidWorks 的三大特點(diǎn)，使得 SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維 CAD 解決方案。 SolidWorks 能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。 SolidWorks 不僅提供如此強(qiáng)大的功能，同時(shí)對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來說，操作簡單方便、易學(xué)易用。 六足行走運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22 總圖 3— 1 總體結(jié)構(gòu) 圖 采用每條腿部 3 個(gè)舵機(jī)分別控制抬腿動(dòng)作、左右移動(dòng)動(dòng)作、跨腿動(dòng)作 。共采用18 個(gè)舵機(jī) 。因此共使用 18 個(gè)舵機(jī)控制整個(gè)六足行走機(jī)器人的全部運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然，由于采用三角步態(tài)運(yùn)動(dòng)， 3 個(gè)腿的運(yùn)動(dòng)相同， 可以采用 2 個(gè)舵機(jī)控制 6 條腿的跨腿動(dòng)作，所以可以節(jié)省 4 個(gè)舵機(jī)。采用連桿機(jī)構(gòu)的好處是可以實(shí)現(xiàn)不同軌跡的行走，并在一定程度是增強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)的可靠性和穩(wěn)定性。 六足行走運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 三維圖 3— 2 FGH 腿部機(jī)構(gòu) 圖 底部采用半圓頭， 適應(yīng)性強(qiáng)，較易地跨過比較大的障礙（如溝、坎等） 。 3— 3 股節(jié)裝配體 圖 由舵機(jī)通過一個(gè)四桿 機(jī)構(gòu) A2B2C2D2，帶動(dòng)股節(jié) D2G 上下擺動(dòng)， 實(shí)現(xiàn)抬腿運(yùn)動(dòng)。 六足行走運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 24 3— 4 脛節(jié)裝配體 圖 由舵機(jī)通過四桿機(jī)構(gòu) A1B1C1D1和 D1E1F1G，帶動(dòng)脛節(jié) GH 擺動(dòng) ，實(shí)現(xiàn)左右搖擺運(yùn)動(dòng)。 3— 5 單足組裝圖 第一個(gè)自由度，由舵機(jī)直接帶動(dòng)轉(zhuǎn)節(jié)前后擺動(dòng)，從而使整條 腿前后擺動(dòng)。 第二個(gè)自由度，由舵機(jī)通過一個(gè)四桿機(jī)構(gòu) A2B2C2D2，帶動(dòng)股節(jié) D2G 上下擺動(dòng)， 六足行走運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 25 第三個(gè)自由度，由舵機(jī)通過四桿機(jī)構(gòu) A1B1C1D1和 D1E1F1G，帶動(dòng)脛節(jié) GH 擺動(dòng) ，實(shí)現(xiàn)左右搖擺運(yùn)動(dòng)。 機(jī)器人腿部完整的機(jī)構(gòu)簡圖如圖 2– 9 所示。三個(gè)自由度的原動(dòng)件分別為軸 OO桿 A2B2和桿 A1B1，它們都是由舵機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。 3— 6 舵機(jī)三維圖 由 單片機(jī)控制舵機(jī)旋轉(zhuǎn)，然后再由舵機(jī)控制每個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)軌跡。 六足行走運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 26 3— 7 固定架 圖 用于 連接軀體和腿部 ，由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，因此多處需要焊接來實(shí)現(xiàn)。 3— 8 軀體 圖 用于連接腿部機(jī)構(gòu)，并安裝單片機(jī)以實(shí)現(xiàn)六足行走機(jī)器人的智能化。 六足行走運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 27 3— 9 三維組裝圖 六足行走運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 28 第 四 章 總結(jié)與展望 總結(jié) 多足行走機(jī)器人，具有運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定好，適應(yīng)性強(qiáng)，控制方便的優(yōu)點(diǎn)。它可以較易地跨過比較大的障礙（如溝、坎等） ，并且機(jī)器人足所具有的大量的自由度可以使機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)更加靈活，對(duì)凹凸不平的地形的適應(yīng)能力更強(qiáng)；足式機(jī)器人的立足點(diǎn)是離散的，跟地面的接觸面積較小，因而可以在可達(dá)到的地面上選擇最優(yōu)支撐點(diǎn)，即使在表面極度不規(guī)則的情況下，通過嚴(yán)格選擇足的支撐點(diǎn)，也能夠行走自如。 在此次設(shè)計(jì)的過程中，培養(yǎng)了我的綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，分析和解決實(shí)際中所遇到問題的能力，并且能鞏固和深化我所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，使我在調(diào)查研究和收集資料等方面的能力有了顯著的提高，同時(shí)在理解 問題，分析問題、設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu) 和繪圖能力方面有較大的進(jìn)步。 展望 步行機(jī) 器人是一個(gè)新興的多學(xué)科交叉領(lǐng)域，對(duì)步行機(jī)器人的科學(xué)研究和應(yīng)用開發(fā)在世界上方興未艾，許多關(guān)鍵技術(shù)還有待解決和改進(jìn)，同時(shí)，許多新的理論和技術(shù)開始向步行機(jī)器人領(lǐng)域滲透，大大擴(kuò)展了步行機(jī)器人領(lǐng)域的研究空間。步行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)作為運(yùn)動(dòng)控制和其他功能的基礎(chǔ)必然在其以后的研究中起到越來越重要的作用。結(jié)合課題研究中的經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為以下幾個(gè)方面需進(jìn)一步研究： (1)動(dòng)力學(xué)分析理論方面，雖然已提出了許多高效的動(dòng)力學(xué)算法，但對(duì)系統(tǒng)包含閉環(huán)、需考慮連接桿件柔性的情況下所需計(jì)算量很大的情況下，仍達(dá)到實(shí)時(shí)控制的要求。 (2)步行機(jī) 的能量消耗方面，目前的步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)消耗的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于動(dòng)物做同樣的運(yùn)動(dòng)所消耗的能量，這就限制的步行機(jī)的應(yīng)用，造成這種情況的主要原因是為實(shí)現(xiàn)規(guī)劃的步態(tài)在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中具有需要通過驅(qū)動(dòng)元件對(duì)關(guān)節(jié)做負(fù)功的情況，被動(dòng)步行機(jī)的研究已在這一方面取得了一定的成果。 (3)步行機(jī)機(jī)動(dòng)性、靈活性方面，目前的步行機(jī)器人還遠(yuǎn)未達(dá)到像動(dòng)物那樣的步行機(jī)動(dòng)性和靈活性 ,存在步行速度低 ,效率差等問題。進(jìn)一步深入研究功能、控制和群體仿生 ,提高步行機(jī)器人的速度和靈活性 ,充分實(shí)現(xiàn)多足步行機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn) ,是今后研究步行機(jī)器人的重點(diǎn)之一。 六足行走運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 29 參考文獻(xiàn) 【 1】 雷靜桃，高峰，崔瑩 .多足步行機(jī)器人的研究現(xiàn)狀及展望 [J].機(jī)械設(shè)計(jì)， 2021（ 9） :1~3 【 2】 蔡自興 .機(jī)器人學(xué) [M].北京 :清華大學(xué)出版社， 2021 【 3】 黃俊軍，葛世榮，曹為 .多足步行機(jī)器人研究狀況及展望 [D]. 江蘇徐州：中國礦業(yè)大學(xué)可靠性與救災(zāi)機(jī)器人研究所 , 221008. 【 4】 陳學(xué)東等 .多足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制 [M].湖北 :華中科技大學(xué)出版社， 2021 【 5】 克拉克丹尼斯等 .機(jī)器人設(shè)計(jì)與控制 [M].北京 :科學(xué)出版社， 2021 【 6】 趙杰等 .應(yīng)用于六足機(jī)器人平臺(tái)的舵機(jī)控制器設(shè)計(jì) [J].機(jī)械與電子， 2021（ 9） :48~51 【 7】 王倩 陳甫 臧希喆 趙杰 .新型六足機(jī)器人機(jī)構(gòu)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所，哈爾濱 150001 【 8】 曾桂英，劉少軍 .六足步行機(jī)器人的設(shè)計(jì)研究 .中南大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 , 長沙410083 【 9】 陳學(xué)東 .多足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制 [M ].中科技大學(xué)出版社 , 2021121. 【 10】 徐軼群 ,萬隆君 .四足步行機(jī)器人腿機(jī)構(gòu)及其穩(wěn)定性步態(tài)控制 [D].廈門集美大學(xué) .202108 【 11】 王新杰，黃濤，陳鹿明 .四足步行機(jī)器人爬行步態(tài)的計(jì)算機(jī)仿真 [D].鄭 州 .202104 【 12】 郭鴻勛，陳學(xué)東 . 六足步行機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng) 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再感謝大學(xué)四年的班主任田寶香老師給予我們班級(jí)無微不至的關(guān)懷，謝謝，謝謝， 衷心的感謝各位老師！ 最后我還要感謝我的家人和朋友在本科 階段給我的物質(zhì)上的幫助和精神上的鼓勵(lì)和關(guān)懷。