【正文】 所以可以確定的是髖關(guān)節(jié)電機(jī)旋轉(zhuǎn) i? 角度時(shí)候與立足的位置點(diǎn) Ai在 Z軸的方向上提升高度 h 的函數(shù)關(guān)系。 A A A B作者：寧輕，夏麗萍，趙晨光，陳森，周義恒 論文題目：六足是機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 B B分別是腿的站立點(diǎn)， A11， A2 A3 B1 B2 B3分別是腿與髖關(guān)節(jié)的連接處。 圖 21 機(jī)器人步態(tài)規(guī)律圖 六足仿生機(jī)器人的坐標(biāo)含義 六足仿生機(jī)器人的簡(jiǎn)圖以下圖是 X0Y 與機(jī)身平行， Z 軸與機(jī)身相互垂直，機(jī)身的質(zhì)心在坐標(biāo)原點(diǎn)上。 仿生 六足 機(jī)器人再次同時(shí)在地面上，發(fā)現(xiàn)重心到了 C2 的位置，Ａ、Ｂ組都支撐機(jī)身體重，機(jī)身向前移動(dòng)了Ｌ長(zhǎng)度。就是通過(guò)重心的轉(zhuǎn)移來(lái)使機(jī)身移動(dòng)，然后再重復(fù)上一組的動(dòng)作，相互互換周而復(fù)始，這種方式是很便捷的，因?yàn)橹匦囊恢痹趦?對(duì)三角架的重心位置，使其能更穩(wěn)定的行走，這 充分的體現(xiàn)了三角步態(tài)的行走方式，但是這不是直線 ，我們可以理解為一種類似呈鋸齒形的曲線前進(jìn)方式。 （ 3）當(dāng) ?? 時(shí)；機(jī)身運(yùn)動(dòng)相對(duì)很快時(shí)候，六條腿同時(shí)在飛躍在空中時(shí)，各個(gè)腳都是處于懸空相時(shí)候，在這種結(jié)構(gòu)中，機(jī)器人騰空這要求機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)有很好的彈性和吸振性。根據(jù)上述所說(shuō)的，有荷因數(shù) ? 大小可以分為 3種情況， （ 1）當(dāng) ?? 時(shí)；在一組腿著地時(shí)候處于支撐相時(shí)，另外的三條腿立刻抬起處于懸空相，使他能在任意時(shí)刻同時(shí)具備支撐相和擺動(dòng)相，保證在任意時(shí)刻都有三條腿支承地面，三條腿擺起，這就是三角步態(tài)所處的時(shí)刻。 平均速度 ： 指的是機(jī)身的平均運(yùn)動(dòng)的速度。有荷因素的定義為整個(gè)循環(huán)的運(yùn)動(dòng)周期中腿在地面的時(shí)間比例： Ti pit?? 腿的周期腿的支撐相的時(shí)間? (21) 如果 i為 ， 2k（ 2k 為總的足數(shù)）也就是為偶數(shù)的時(shí)候，這種步態(tài)就稱之為規(guī)則步態(tài)。 一個(gè)腿運(yùn)動(dòng)完一個(gè)完整的周期循環(huán)所需要的時(shí)間就叫作一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期。 作者：寧輕，夏麗萍，趙晨光，陳森，周義恒 論文題目：六足是機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 但是你可以想象一下因?yàn)榈匦蔚脑?，那么各個(gè)腿 到地面的時(shí)間不同，位置不同，這樣的話就不可以預(yù)測(cè)出他的時(shí)間和轉(zhuǎn)換的規(guī)律，所以對(duì)于凹凸不平的地面來(lái)講是不可用的，當(dāng)然了對(duì)于平整的地面來(lái)說(shuō)就都一樣了，時(shí)間規(guī)律都是有了固定值，這可以在試驗(yàn)中得到驗(yàn)證。 交替步態(tài) 復(fù)雜地形的行走是很多研究所在的重要環(huán)境特征，如何充分發(fā)揮六足機(jī)器人的特點(diǎn)，交替步態(tài)（也被稱之為五角交替步態(tài)）這是很多研究院和研究機(jī)構(gòu)的重點(diǎn)研究對(duì)象，這是一種單腿交替行走的步態(tài)。 跟導(dǎo)步態(tài) 很多人都是采用的三 角步態(tài)，但是三角步態(tài)也是有局限性的，三角步態(tài)被應(yīng)用在平常不凸起 的地面，在 1974 年 sun 提出 的跟導(dǎo)步態(tài)，這個(gè)是跟導(dǎo)步態(tài)最原先的鼻祖，他是以后跟導(dǎo)步態(tài)的一個(gè)基礎(chǔ)，在為后人的研究中做出了很大的貢獻(xiàn)。 三角步態(tài) 交替三角步態(tài)也被稱為三角步態(tài)，六足綱是很多人熟知的一種步態(tài)，三角步態(tài)也可以稱之為最為快速最為有效的一種靜態(tài)穩(wěn)定步態(tài)結(jié)構(gòu)，這種步態(tài)非常的方便和快捷，能最簡(jiǎn)單化的模擬出昆蟲(chóng)的移動(dòng)方式和方法，而且速度迅速快捷。一般是模仿動(dòng)物的行走姿態(tài)來(lái)研究機(jī)器人的步態(tài)。 研究手段 研究結(jié)果 成果集成 網(wǎng)上資料查閱收集確定基本思路 步態(tài)分析 六足仿生機(jī)器人 動(dòng)態(tài)模擬分析 查閱機(jī)械原理基礎(chǔ)知識(shí) 機(jī)器人機(jī)構(gòu)可行性分析 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 13 屆國(guó)際機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)（論文） 7 第二章 六足仿生機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃 步態(tài)分類 六足機(jī)器人要體現(xiàn)良好的地面適應(yīng)能力和行走靈活性，需要規(guī)劃合理，有效的行走步態(tài)。 集國(guó)內(nèi)外六足機(jī)器人的相關(guān)資 料，分析并消化，總結(jié)出我們自己的方法； ，選擇合適的步態(tài)，并穩(wěn)定性分析，行走步態(tài)設(shè)計(jì)； 設(shè)計(jì)和 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 ，繪制六足機(jī)器人的機(jī)構(gòu)原理圖； 針對(duì)運(yùn)動(dòng)特征設(shè)計(jì)相應(yīng)機(jī)構(gòu) ， 改善運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成設(shè)計(jì) 。 ，對(duì)機(jī)體質(zhì)心及其穩(wěn)定性； ，分析采用合適參數(shù)； ，以及周期的確定； 轉(zhuǎn)彎靈活自如，以及舵機(jī)的選擇 ； ：建立合理得運(yùn)動(dòng) 學(xué)模型，從而對(duì)不同運(yùn)動(dòng)階段進(jìn)行分析。 國(guó)內(nèi)的研究相對(duì)較晚，雖然也誕生了很多專利，但由于受到體積，重量，穩(wěn)定性級(jí)安全問(wèn)題還沒(méi)有產(chǎn)品真正投入使用。 圖 3 Adaptive Suspension Vehicle 圖 4 Odex1步行機(jī)器人 13 屆國(guó)際機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)（論文） 5 圖 5 MIT 腿部實(shí)驗(yàn)室的四足和雙足機(jī)器人 由于新的材料的發(fā)現(xiàn)、智能控制技術(shù)的發(fā)展、對(duì)步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)高效建模方法的提出以及生物學(xué)知識(shí)的增長(zhǎng)促使了步行機(jī)器人向模仿生物的方向發(fā)展 。這一階段研究的重點(diǎn)在于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、機(jī)器人的步態(tài)生成與規(guī)劃及傳統(tǒng)的控制方法在機(jī)器人行走運(yùn)動(dòng)控制過(guò)程的應(yīng)用。 作者：寧輕，夏麗萍，趙晨光，陳森，周義恒 論文題目：六足是機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 圖 2 隨著電子技術(shù)發(fā)展，計(jì)算機(jī)性能的提高，使多足步行機(jī)器人技術(shù)進(jìn)入了基于計(jì)算機(jī)控制的發(fā)展階段。天大學(xué) 孫漢旭博士進(jìn)行了四足步行機(jī)的研究，試制成功一臺(tái)四足步行機(jī)，并進(jìn)行了步行實(shí)驗(yàn)；錢晉武博士對(duì)地、壁兩用六足步行機(jī)器人進(jìn)行了步態(tài)和運(yùn)動(dòng)學(xué)方面的研究。 1980 年，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械研究所采用平行四邊形和凸輪機(jī)構(gòu)研制出一臺(tái)八足螃蟹式步行機(jī) ,主要用于海底探測(cè) 4 作業(yè)并做了越障、爬坡和通過(guò)沼澤地的試驗(yàn)。六足仿生機(jī)器人類似昆蟲(chóng)原理較為簡(jiǎn)單，技術(shù) 也比較成熟，而且傳動(dòng)效率比較高，行走重心波動(dòng)很小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，這類裝置重量小，運(yùn)動(dòng)靈活，采用步態(tài)仿生簡(jiǎn)便直接。比如為使腿部協(xié)調(diào)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)從機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到控制系統(tǒng)算法都比較復(fù)雜相比自然界的節(jié)肢動(dòng)物仿生六足仿生機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性還有很大差距。它可以通過(guò)調(diào)節(jié)腿的長(zhǎng)度保持身體水平也可以通過(guò)調(diào)節(jié)腿的伸展程度調(diào)整重心的位置因此不易翻倒穩(wěn)定性更高。崎嶇地形中往往含有巖石、泥土、沙子甚至峭壁和陡坡等障礙物可以穩(wěn)定支撐機(jī)器人 的連續(xù)路徑十分有限 ,這意味著輪式和履帶式機(jī)器人在這種地形中已經(jīng)不適用。正因?yàn)槿绱肆惴律鷻C(jī)器人對(duì)環(huán)境的破壞程度也較小。而仿生步行機(jī)器人的出現(xiàn)更加顯示出步行機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)。為了改善輪子對(duì)松軟地面和不平地面的適應(yīng)能力，履帶式移動(dòng)方式應(yīng)運(yùn)而生但履帶式機(jī)器人在不平地面上的機(jī)動(dòng)性 仍然很差行駛時(shí)機(jī)身晃動(dòng)嚴(yán)重。從而使輪式機(jī)器人和履帶式機(jī)器人的應(yīng)用受到限制。如行星表面、災(zāi)難發(fā)生礦井、防災(zāi)救援和反恐斗爭(zhēng) 等，對(duì)這些危險(xiǎn)環(huán)境進(jìn)行不斷地探索和研究，尋求一條解決問(wèn)題的可行途徑成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展和人類社會(huì)進(jìn)步的需要。 ； ； ，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)； ，重心轉(zhuǎn)移。在王老師開(kāi)設(shè)的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程上我們選擇了這個(gè)課題，來(lái)將學(xué)習(xí)到的知識(shí)付諸于實(shí)踐 。 本課題來(lái)源于機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程的研究課題。并不是所有成蟲(chóng)都用六條腿來(lái)作者：寧輕，夏麗萍，趙晨光，陳森，周義恒 論文題目：六足是機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 行走，有些昆蟲(chóng)由于前足發(fā)生了特化，有了其他功用或退化，行走就主要靠中、后足來(lái)完成了。 前足用爪固定物體后拉動(dòng)蟲(chóng)體向前，中足用來(lái)支持并舉起所屬一側(cè)的身體，后足則推動(dòng)蟲(chóng)體前進(jìn)，同時(shí)使蟲(chóng)體轉(zhuǎn)向。 行走是以三條腿為一組進(jìn)行的，即一側(cè)的前、后足與另一側(cè)的中足為一組。第五節(jié)叫跗節(jié)，一般由 25個(gè)亞節(jié)組成﹔為的是便于行走。腿節(jié)是最長(zhǎng)最粗的一節(jié)。 圖 1 昆蟲(chóng)腿節(jié) 基節(jié)是足最基部的一節(jié)，多粗短。昆蟲(chóng)有 3 對(duì)足，在前胸、中胸和后胸各有 一對(duì)，我們相應(yīng)地稱為前足、中足和后足。 昆蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)原理。 六足機(jī)器人又叫蜘蛛機(jī)器人，是多足機(jī)器人的一種。 關(guān)鍵詞 ： 六足機(jī)器人， 步態(tài)規(guī)劃 ， 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ，契貝謝夫四桿機(jī)構(gòu) 1 第一章 緒 論 . 六足仿生機(jī)器人的概念： 機(jī)器人技術(shù)是在新技術(shù)革命中迅速發(fā)展起來(lái)的一門新興學(xué)科，它在眾多領(lǐng)域與生產(chǎn)部門得到了廣泛的應(yīng)用，并顯示出強(qiáng)大的生命力。好的行走機(jī)構(gòu) ，能安穩(wěn)的 運(yùn)轉(zhuǎn)和走路，布局簡(jiǎn)單，容易設(shè)計(jì)制造，這個(gè)也是很重要的， 本文還對(duì)舵機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)易的討論。復(fù)雜的多足機(jī)器人機(jī)構(gòu)是不易制造的，機(jī)器人六條腿的運(yùn)動(dòng)也難以有效地調(diào)控，能讓機(jī)器人選擇最優(yōu)秀的路徑到達(dá)目的地是一個(gè)很讓人思考的問(wèn)題。1 機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 20212021 第 1 學(xué)期 題 目： 六足式機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 小組成員 ： 寧 輕 631326110302 夏麗萍 631326110305 周義恒 631326110301 趙晨光 631326110117 陳 森 631326110304 班 級(jí)： 國(guó)機(jī)械一班 指導(dǎo)教師： 王正倫 成 績(jī)： 日期： 2021 年 12 月 作者：寧輕，夏麗萍，趙晨光，陳森，周義恒 論文題目：六足是機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 目 錄 摘 要 .........................................................................................................................................4 第一章 緒 論 .......................................................................................................................1 . 六足仿生機(jī)器人的概念： ......................................................................................1 ....................................................................................................................2 ...........................................................