六足步行机器人的并联机械腿设计

本文旳设计为六足爬虫机器人，机器人以交流-直流开关电源作为动力源，单片机为控制元件，伺服电机为执行部件，机器人采用三足着地进行运动，通过单片机对伺服电机旳控制，机器人可以实现前进、后退等运动方式，三足着地运动方式保证了机器人可以平稳运行。

伺服电机具有力量大，扭矩大，体积小，重量轻等特点。

单片机产生20ms 旳PWM 波形，通过软件改写脉冲旳占空比，从而到达变化伺服电机角度旳目旳。

1 机器人运动分析1.1 六足爬虫式机器人运动方案比较方案一：六足爬虫式机器人旳每条腿都能单独完毕抬腿、前进、后退运动。

此方案旳特点：每条腿都能自由活动，每条腿都能单独进行二自由度旳运动。

每条腿旳灵活性好，更轻易进行仿生运动，六足爬虫机器人可以完毕除规定外旳诸多动作，运动旳视觉效果更好。

由于每条腿能单独完毕二自由度旳运动，因此每条腿上要安装两个舵机，舵机使用数量大，舵机旳安装难度加大，机械构造部分旳制作相对复杂，又由于每个舵机都要有单独旳信号控制，电路控制部分变得复杂了，控制程序也对应旳变得复杂。

方案二：六足爬虫式机器人采用三腿为一组旳运动模式，且同一侧旳前腿、后腿旳前后转动由同一侧旳中腿进行驱动。

采用三腿为一组(一侧旳前足、后足与另一侧旳中足为一组)旳运动方式，各条腿可以协调旳进行运动，机器人旳运动相对平稳。

此方案特点：相比上述方案，个腿可以协调运动，在满足运动规定旳状况下，舵机使用数量少，节省成本。

机器人运动平稳，控制、驱动部分都得到对应旳简化，控制简朴。

选择此方案，机器人还可进行横向运动。

两方案相比，选择方案二更合适。

1.2 六足爬虫式机器人运动状态分析1.2.1 机器人运动步态分析六足爬虫式机器人旳行走是以三条腿为一组进行旳，即一侧旳前、后足与另一侧旳中足为一组。

这样就形成了一种三角形支架构造，当这三条腿放在地面并向后蹬时，此外三条腿即抬起向前准备轮换。

这种行走方式使六足爬虫式机器人运动相称稳定，任何时刻有三足着地，可以保持良好旳平衡，并可以随时随地停息下来，由于其重心总是落在三角支架之内。

摘要本文介绍了一种应用两个电机驱动的六足式步行机器人,并对该机器人的运动机理与步态进行了分析,经样机实验,所设计的机器人可实现前进、后退、遇障转弯等功能,具有结构简单,控制便捷,行走稳定的特点。

基于仿生学原理,应用连杆机构学中的Robert原理,设计出一连杆轨迹能较好地近似于机器人理想足部轨迹的四杆机构，选择足部运动曲线并在图谱上找到该曲线，以确定四杆机构的各个参数。

由参数和电动机的输出转矩就能确定足部的线速度和加速度。

并通过PRO/E软件,对用这一连杆机构作为腿部机构的六足机器人进行了前进和转弯步态建模，并对它进行了稳定裕量分析，包括静力学分析和动力学分析。

针对这种腿部结构设计了六足的行走方式,通过对12个步进电机的控制,采用三角步态,实现了六足机器人的直行功能。

仿真及试验证明,这种结构能较好地维持六足机器人自身的平衡,并且对今后更深入地研究六足机器人抬腿行走姿态及可行性,具有较高的参考价值。

关键词：六足机器人；行走步态；运动原理；稳定性；四杆机构abstractThis paper introduced a six-legged walking robot propelled by two electromotors,and analyzed the robot's kinetic mechanism and walking style.Proved by the model test,the robot is capable of actions such as forwarding,backwarding and veering in the case of obstruction.The robot demonstrates such advantages as simple structure,comfortable control and stable performance of pacing.Based on the principle of bionics,this paper designs a four-linked mechanism using Robert principle,which can approximate the ideal trace of robot's leg ,choose the sport curve of the foot department, then check to find out that curve on the diagram, the old ability but locations can make sure four each parameters of the pole structure, can make sure the line speed and accelerations of the foot department from the exportation dint of the parameter and electric motor. Some simulations about the hexapod robot which uses the six-linked mechanism as its leg are made，and carried on the stability to it analysis, include the quiet mechanics analysis and dynamics analysis.A hexapod walking mode was designed according to this structure.By controlling 12 step motors straight walking function of the hexapod robot has been implemented with tripod gait movement.Simulation and experiment show that this structure can keep the hexapod robot body's balance better,providing high reference value to research the advantage and feasibility of leg-raising walking gesture.Keyword: six foot robot; Tread the appearance of walk; The sport principle; Stability; Four pole organizations目录摘要 (I)abstract .............................................................................................................. I I 1 绪论. (1)1.1国内外机器人的研究现状 (1)1.2机器人的主要研究问题 (3)1.3机器人的发展趋势 (5)1.4本课题所研究的主要内容 (6)2 机械机构设计 (6)2.1机构分析 (6)2.2 设计方法 (12)2.3四连杆机构的设计 (13)2.4四个钣金零件设计 (28)2.5 躯体部分机构设计 (33)2.6 机构设计总结 (34)参考文献 (35)致谢 (37)附录一 (50)附录二 (61)1 绪论1.1国内外机器人的研究现状1.1.1机器人的定义机器人是上个世纪人类最伟大的发明之一，而从机器人的角度来讲，21世纪将是一个自治机器人的世纪。

一种六足铲斗机器人腿部机构工作空间设计金振林;邢燕兵【摘要】First of all a kind of hexapod bucket robot is introduced and a novel RPR+R 2RPR+FD type 3⁃DOF series and parallel mechanism is used as its leg.Secondly the inverse position equation of the leg mechanism is established and the workspace of the foot end is constructed using a polar boundary search method the influences disciplinary of the leg mechanism geometrical parameters on the length and the height distribution of the workspace are analyzed. Considering the obstacle ability the walking speed and the bucket changing pose the workspace of the leg mechanism is constructed.The robot manipulator has a great prospect in these disaster situations such as the clearance of obstacles the handling of material and the isolation of flammable or explosive materials etc.%首先，介绍了一种六足铲斗机器人，其腿部采用一种3自由度RPR＋R（2RPR＋ FD）串并混联机构。

引言概述：六自由度并联是一种先进的系统，具有广泛的应用前景。

它由六个自由度的运动链组成，能够在空间中实现多轴度的同时运动。

本文将从六自由度并联的背景历史、机构设计、控制方法、应用领域和未来发展等方面进行详细阐述。

正文内容：1.背景历史介绍六自由度并联的发展背景及其重要意义；回顾早期几种并联的发展，如Gosselin并联机构、Stewart平台等；引出六自由度并联作为一种更加先进的系统的出现。

2.机构设计介绍六自由度并联的基本机构和组成部分，包括传动装置、连杆结构等；引述并解析几种常见的六自由度并联的设计方案，如最常见的3UPU并联、6UPS并联等；比较不同设计方案的特点和适用场景，探讨其优缺点。

3.控制方法介绍六自由度并联的控制方法，包括力控制、位置控制、姿态控制等；探究六自由度并联的运动学和动力学建模，以及逆运动学解算方法；讨论控制系统中的传感器选取和控制算法优化，以提高的运动精度和控制性能。

4.应用领域探讨六自由度并联在工业领域中的应用，如装配、焊接、涂覆等；介绍在医疗领域中的应用，如手术系统、康复辅助等；分析六自由度并联在航天、航空、军事等领域的应用前景。

5.未来发展展望六自由度并联的未来发展趋势，如形变机构、软体等；分析当前六自由度并联的挑战与机遇，如控制系统的复杂性、成本的降低等；提出六自由度并联在智能制造、自主交互等领域的潜在应用。

总结：本文详细介绍了六自由度并联的背景历史、机构设计、控制方法、应用领域和未来发展等方面。

六自由度并联作为一种先进的系统，在工业、医疗、航空等领域具有广泛的应用前景。

随着技术的不断进步，六自由度并联将变得更加智能、高效，推动着技术的发展和应用的普及。

六足机器人的设计-毕业论文摘要随着人类探索自然界步伐的不断加速，各应用领域对具有复杂环境自主移动能力机器人的需求，日趋广泛而深入。

理论上，足式机器人具有比轮式机器人更加卓越的应对复杂地形的能力，因而被给予了巨大的关注，但到目前为止，由于自适应步行控制算法匮乏等原因，足式移动方式在许多实际应用中还无法付诸实践。

另一方面，作为地球上最成功的运动生物，多足昆虫则以其复杂精妙的肢体结构和简易灵巧的运动控制策略，轻易地穿越了各种复杂的自然地形，甚至能在光滑的表面上倒立行走。

因此，将多足昆虫的行为学研究成果，融入到步行机器人的结构设计与控制中，开发具有卓越移动能力的六足仿生机器人，对于足式移动机器人技术的研究与应用具有重要的理论和现实意义。

六足仿生机器人地形适应能力强，具有冗余肢体，可以在失去若干肢体的情况下继续执行一定的工作，适合担当野外侦查、水下搜寻以及太空探测等对自主性、可靠性要求比较高的工作。

关键词：六足机器人，适应能力强，结构设计2.2.2跟导步态 (13)2.2.3交替步态 (13)2.3设计原理……………………………………………………………………………13 2.4六足机器人的结构设计………………………………………………………………15 2.5舵机的选择…………………………………………………………………………17 2.5.1舵机概述 (17)2.5.2舵机的选择 (17)2.6腿部机构运动学分析…………………………………………………………………18 2.6.1 D－H坐标系的建立………………………………………………………………18 2.6.2运动学逆解 (19)第三章三维模型的建立3.1六足机器人的本体结构的建立……………………………………………………213.2 Solidworks软件介绍………………………………………………………………213.3总图……………………………………………………………………………………223.4三维图…………………………………………………………………………………23第四章总结与展望4.1总结…………………………………………………………………………………28 4.2展望…………………………………………………………………………………28参考文献………………………………………………………………………………29致谢 (30)第一章绪论1.1六足步行机器人的介绍及背景目前，用于在人类不宜、不便或不能进入的地域进行独立探测的机器人主要分两种，一种是由轮子驱动的轮行机器人，另一种是基于仿生学的步行机器人。