【正文】 再感謝大學(xué)四年的班主任田寶香老師給予我們班級無微不至的關(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和關(guān)懷。從 飛思卡爾到 論文課題的研究到論文的撰寫，他都給予了大量的幫助和關(guān)心。丹尼斯等 .機器人設(shè)計與控制 [M].北京 :科學(xué)出版社， 2021 【 6】 趙杰等 .應(yīng)用于六足機器人平臺的舵機控制器設(shè)計 [J].機械與電子， 2021（ 9） :48~51 【 7】 王倩 陳甫 臧希喆 趙杰 .新型六足機器人機構(gòu)與控制系統(tǒng)設(shè)計 .哈爾濱工業(yè)大學(xué)機器人研究所，哈爾濱 150001 【 8】 曾桂英，劉少軍 .六足步行機器人的設(shè)計研究 .中南大學(xué)機電工程學(xué)院 , 長沙410083 【 9】 陳學(xué)東 .多足步行機器人運動規(guī)劃與控制 [M ].中科技大學(xué)出版社 , 2021121. 【 10】 徐軼群 ,萬隆君 .四足步行機器人腿機構(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 .四足步行機器人爬行步態(tài)的計算機仿真 [D].鄭 州 .202104 【 12】 郭鴻勛，陳學(xué)東 . 六足步行機器人機械系統(tǒng) [D].武漢：華中科技大學(xué) .202104 【 13】 安麗橋，朱磊 .六腳足式步行機器人的設(shè)計與制作 [D].上海：上海交通大學(xué) . 202102 【 14】 劉靜，趙曉光，譚民 .腿式機器人的研究綜述 [J].中國科學(xué)院自動化研究所復(fù)雜系統(tǒng)與智能科學(xué)實驗室 ,北京 100080 【 15】 馬東興，王延華，岳林 .新型四足機器人步態(tài)仿真與實現(xiàn) [J].南京航空航天大學(xué)機電學(xué)院，江蘇南京， 210016. 六足行走運動平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 30 致 謝 畢業(yè)意味著一個人一個階段學(xué)習(xí)生涯的結(jié)束。 (2)步行機 的能量消耗方面，目前的步行機器人運動時消耗的能量遠遠大于動物做同樣的運動所消耗的能量，這就限制的步行機的應(yīng)用，造成這種情況的主要原因是為實現(xiàn)規(guī)劃的步態(tài)在整個運動過程中具有需要通過驅(qū)動元件對關(guān)節(jié)做負功的情況，被動步行機的研究已在這一方面取得了一定的成果。 在此次設(shè)計的過程中，培養(yǎng)了我的綜合運用所學(xué)知識的能力，分析和解決實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，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，同時在理解 問題，分析問題、設(shè)計機構(gòu) 和繪圖能力方面有較大的進步。 六足行走運動平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 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現(xiàn)。 第二個自由度，由舵機通過一個四桿機構(gòu) A2B2C2D2，帶動股節(jié) D2G 上下擺動， 六足行走運動平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 25 第三個自由度，由舵機通過四桿機構(gòu) A1B1C1D1和 D1E1F1G，帶動脛節(jié) GH 擺動 ，實現(xiàn)左右搖擺運動。 六足行走運動平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 23 三維圖 3— 2 FGH 腿部機構(gòu) 圖 底部采用半圓頭， 適應(yīng)性強，較易地跨過比較大的障礙（如溝、坎等） 。共采用18 個舵機 。 Solidworks 功能強大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新是 SolidWorks 的三大特點，使得 SolidWorks 成為領(lǐng)先的、主流的三維 CAD 解決方案。使用這套簡單易學(xué)的工具，機械設(shè)計工程師能快速、方便地按照其設(shè)計思想繪制出草圖及三維實體模型 。 Solidworks 軟件介紹 相比傳統(tǒng)的 2D 繪圖，三維實體造型不僅可以提供幾何拓撲信息，而且可包 含模型的材料、質(zhì)量、質(zhì)心位置和轉(zhuǎn)動慣量等物理信息，因此三維實體造型件己經(jīng)成為現(xiàn)代設(shè)計師鐘愛的使用工具。根據(jù)求得的解析解，結(jié)合轉(zhuǎn)角的取值范圍，即可唯一確定 的值 ，從而確定了圖 2– 11 中實線部分機構(gòu)的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角。根據(jù)圖 2– 5 的坐標系可以由 、 和 得到如式所示齊次坐標變換矩陣： 六足行走運動平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 19 運動學(xué)逆解 在六足 機器人足端與地面不發(fā)生滑動摩擦的情況下，足端與地面的接觸點相當于一個球鉸鏈，而對于每條腿有 3 個自由度的多足機器人，當與地面接觸的支撐腿大于等于 3 個時，其軀干具有完全的 6 個 自由度（位置、姿態(tài)完全自由）。依據(jù)物理學(xué)原理，物體的轉(zhuǎn)動慣量與質(zhì)量成正比，因此要轉(zhuǎn)動質(zhì)量愈大的物體，所需的作用力也愈大。 六足行走運動平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 17 舵機的選擇 舵機 概述 舵機主要是由外殼、電路板、核心馬達、齒輪與位置檢測器所構(gòu)成。 機器人腿部完整的機構(gòu)簡圖如圖 2– 9 所示。 圖 2— 6 六足機器人機構(gòu) 對于每條腿，按照由軀干到足端的順序，三個自由度的傳動方式如下： 第一個自由度，由舵機直接帶動轉(zhuǎn)節(jié)前后擺動，從而使整條腿前后擺動。 六足行走運動平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 15 六足機器人的結(jié)構(gòu) 設(shè)計 軀干縱向長 214mm，寬 240mm，站立時 高 110mm。使機器人的重心位置處于 6 三條支撐腿所構(gòu)成的三角形穩(wěn)定區(qū)內(nèi) ,原來的支撐腿 5 已抬起并準備向前跨步 ,見圖 2— 5d 擺動腿 5 向前跨步 ,見圖 2— 5e,支撐腿 6 此時一面支撐機器人本體 ,一面驅(qū)動機器人機體使機器人機體向前運動一個步長 S,見圖 2— 5f,如此不斷重復(fù)步態(tài) abcdefa,循環(huán)往復(fù)實現(xiàn)機器人不斷向前運動。行走時機體向前 ,并稍向外轉(zhuǎn) ,3 條足同時行動 ,然后再與另一組 3 條足交替進行。 由于各腿等待其相鄰?fù)扔|地的時間取決于其相鄰?fù)鹊膭幼骷捌溆|地位置，因而，對于崎嶇不平的地面而言，這種步態(tài)本身是不可預(yù)測的。 在交替 步態(tài)中，各腿的運動可分為抬升和前進兩個部分。 對于六足機器人來說，跟導(dǎo)步態(tài)的重點是選擇前兩足下一步的落點，而一對中足和一對后足的下一步落點由當前前足和中足的立足點決定。昆蟲三角步態(tài)的移動模式較簡單，非常適合步行架構(gòu)的機器人的直線行走，行進速度也比較快。從 1899 年 Muybridge 用連續(xù)攝影法研究動物的行走開始，人們對步行行走機構(gòu)的步態(tài)進行了大量的研究工作，尤其是近二三十年來，關(guān)于步態(tài)研究的重要成果不斷涌現(xiàn)。此外 ，開環(huán)關(guān)節(jié)式機構(gòu)的末端操作點無論是在機體的上部還是下部都有非常大的運動空間，且機構(gòu)不存在死點的情況，機構(gòu)比較簡單 。該機構(gòu)有 3 個自由度 .即A 點的沿 Oy 軸方向的移動， E 點的沿 Ox 軸方向的移動以及整個機構(gòu)繞 Oy 軸的轉(zhuǎn)動。其中 AC//EO， EB//CF，當 E 點固定時， A 點的運動將以 KI=FD/OC 的比例傳到 F 點 。 縮放式 早期的四足、六足步行機器人都用過此類步行機構(gòu)。 圖 2— 1 單桿式腿結(jié)構(gòu)機器人 六足行走運動平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 11 四連桿式 (埃萬斯機構(gòu) ) 該機構(gòu)有 各種衍化形式，是可用連桿曲線軌跡作為足端軌跡的一種步行機構(gòu)，如圖 2— 2。 無論是昆蟲類亦或哺乳動物類的腿的構(gòu)造方式，在機器人機構(gòu)中的具體實現(xiàn)形式上，一般有以下幾種方式 : 單連桿式 出于簡易靈活、價格低廉的角度考慮，一些功能單一、以娛樂性為主機器人的六條腿采用單連桿機構(gòu)設(shè)計，并以較少的自由度實現(xiàn)了基本的步行功能，減少了執(zhí)行電機，簡化了設(shè)計。 六足行走運動平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 第二章 六足機器人的機械結(jié)構(gòu) 多足機器人的機構(gòu)類型 一般來說，腿的構(gòu)造形式可分為昆蟲類和哺乳動物類兩種不同形式。但是如何選擇和組合步態(tài)以及在步態(tài)生成后 ， 對步態(tài)的控制問題還沒有很好的解決，目前有兩種方法分別為基于逆運動學(xué)和逆動力學(xué)的控制。 (2)機器人步態(tài)的研究。 圖 1— 12 JTUWM 四足步行機器人 六足行走運動平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 8 圖 1— 13 微型六足機器人 圖 1— 14 DTWN 整體結(jié)構(gòu)圖 圖 1— 15“ 4+2”多足步行機器人 步行機 器人 的現(xiàn)階段的研究任務(wù) 步行機器人是涉及到生物科學(xué)、仿生工程學(xué)、機 構(gòu)學(xué)、電學(xué)、控制學(xué)、傳感技術(shù)以及信息處理技術(shù)等多學(xué)科的一門綜合性高技術(shù)學(xué)科。 1989 年，北京航空航天大學(xué)孫漢旭博士進行了四足步行機的研究，試制成功一臺四足步行機，并進行了步行實驗；錢晉武博士對地、壁兩用六足步行機器人進行了步態(tài)和運動學(xué)方面的研究。 2021～ 2021 年，日本的木村浩等又研制成功四足步行機器人 Tekken（