六足爬虫机器人

六足机器人的运动分析及路径规划
引言：
一、六足机器人的运动分析
1.静态平衡：
2.步态：
3.动态平衡：
二、六足机器人的路径规划
1.全局路径规划：
全局路径规划是指六足机器人在未知环境中通过规划整个路径来达到目标地点。

常见的算法有A*算法和Dijkstra算法等。

这些算法可以通过地图信息确定机器人需要经过的路径，从而避免障碍物和陷阱。

2.局部路径规划：
局部路径规划是指六足机器人在行进过程中根据当前环境实时规划行进路径，以避开障碍物和克服地形等不利因素。

常见的算法有避障算法，如B样条算法和虚拟力场算法等。

这些算法可以根据传感器信息进行实时调整路径，以避免碰撞和陷入困境。

3.速度规划：
速度规划是指六足机器人在行进过程中根据当前环境和任务要求来规划移动速度。

常见的算法有PID控制算法和模糊控制算法等。

这些算法可以根据机器人的位置和目标位置以及环境信息来调整机器人的运动速度，以达到更加平滑和高效的运动。

三、总结
六足机器人的运动分析及路径规划是使机器人能够进行正常运动和完
成任务的关键。

静态平衡、步态和动态平衡是六足机器人运动分析的重点，全局路径规划、局部路径规划和速度规划是六足机器人路径规划的关键。

通过对六足机器人运动特点的深入分析和合理的路径规划算法的选择，可
以实现六足机器人的稳定运动和高效任务执行，从而提高机器人的实际应
用性能。

一、基本原理本项目的机器人，传动系统还是继续利用“摆动曲柄滑块机构”原理，把减速电机的旋转运动转换为驱动腿迈步的往复摆动运动，再结合简单的连杆结构，协调六条腿按照昆虫的步态规律实现爬行运动。

1、运动方式本项目机器人是模仿拥有六条腿的昆虫的爬行运动。

昆虫爬行想必大家都是见过的，但是由于昆虫的六条腿还是多了些，而且一般昆虫的动作都比较迅速，观察起来有点眼花缭乱，所以可能很多人并不是很了解昆虫爬行时这六条腿是如何协调动作的。

而要做好六足爬行机器人，就要清晰的了解这六条腿的每个阶段的步伐状态，也就是我们常说的“步态”。

实际上，一般六条腿的昆虫，是以三条腿为一组、共两组交叉进行协调运动的。

同一时间内，有一组也就是三条腿着地，另外一组的三条腿是离开地面的，然后两组交替切换往前爬行。

我们都知道，三点可以确定一个平面，即三条腿可以保证整个身体的平衡，这也许就是很多昆虫都是长了六条腿的主要原因吧。

以下是六足昆虫爬行步态的分解，以前进方向为例进行说明：1、静止时六条腿都是同时着地；2、前进时，先迈出第1组三条腿（左前、右中、左后），第2组三条腿着地（右前、左中、右后）；3、第1组三条腿（左前、右中、左后）往前迈出着地后保持不动，然后换第2组三条腿（右前、左中、右后）往前迈出；4、第2组三条腿（右前、左中、右后）往前迈出着地后保持不动，再换第1组……如此循环往复，同一时间都保证有一组三条腿着地以保持身体的平衡，并不断往前进。

2、驱动机理本项目机器人是采用六足爬行的方式运动，对于六足的驱动力量也是有一定要求的，所以与前几个仿生类机器人项目一样都是借助减速电机所具有的“低转速、高扭矩”的特性来实现的。

与PVC-Robot 11号、PVC-Robot 12号机器人驱动双臂以及与PVC-Robot 13号驱动双足类似，本项目机器人六足中的中间两足是主动足，是由减速电机直接驱动的，而采用的减速电机同样也必须要满足两个条件：1、拥有足够的动力，能够支撑双足行走；2、减速电机左右两侧同轴输出。

第11章六足步行机器人仿生六足机器人又叫蜘蛛机器人，顾名思义，六足机器人架构中惜鉴了自然界中昆虫的行走方式，是多足机器人的一种。

11.1探索六足的行走方式是多样的，其中最典型的行走方式就是模仿六足纲昆虫的三角步态。

图 11.1六足步行机器人三角步态是什么样子呢？六足昆虫行走时，一般不是六足同时直线爬行，而是将三对足分成两组，每组三只足，以三角形支架结构交替前进，如图11.2所示。

分组情况是这样的：身体左侧的前后、足及右侧的屮足为一组，右侧的前足、后足和左侧的中足为另一组，分别组成两个三角形支架。

行走时接触地而的腿如绿方块所示，形成稳定的三角结构，这样模型通常会保持直立平稳的走姿而不会走路时跌跟头了。

这种六足机器人控制简单，不过动作单一，因为他的毎个关节都是通过机械连接完成，最后由一个统一的动力源控制。

另外，我们还能看到很多杂的六足机器人每一个关节都足分开控制的。

参照关节类动物的运动形式，这个六足机器人的每条腿的关节都是相对独立的，每个关节都是用180度的舵机来实现的，每条腿上三个关节，对应就是3个舵机，六条腿就是18个舵机。

不过这种用18个舵机支搾起来的机器人控制复杂，对电源的要求太高，还需要通过程序来控制，调试时间长。

我们综合以上的知识内容，制作一个六足移动机器人，即保证了机器人的控制苟单，也能实现机器人前后左心、左转右转的移动效果。

11.2制作7倍10倍这里要注意的是2倍的梁圆孔部分要朝上，和对面的正好相反10倍和12倍11.3六足运动方式六足机器人的运动方式为三角步态，上面我们简单介绍过，三角步态就是六足机器人的六只足分成了两组，组成了两个三角支架。

当一组三角形支架所有的足同时提起，另一机三角形的足原地不动，支撑身体并以中足为支点。

这一组的三脚架抬起到下落的过程中，前肢的构件向前迈进拉动身体向前，后足的构件将机器人向前推。

这一组落地，另一组的三只足抬起，重心落在这一组三角形支架的三足上，然后重复前—组的动作，之后互相轮换周而复始。

仿生六足机器人的发展现状与应用
仿生六足机器人是一种具有人型协调运动能力的机器，可以为研
究者提供在室内外环境中进行自由运动的机会，也能实现复杂环境下
多参数感知和模仿有智能的行为。

近年来，人们在仿生六足机器人的发展方面取得了许多突破。

例如，最近一些机器人已经能够实现外部环境下的高速、大范围行走；
他们也能够识别和跟踪动态实例，实现抓取物品；此外，还可以模仿
人的行为，成为具有一定的社会意识的机器人。

在研究方面，传感器、机械控制、运算处理、人机交互等技术的发展优化也取得了很大的进步。

从应用的角度来看，仿生六足机器人已经用于自主开发、家庭智
能辅助照料服务、调查、巡查、负责人员教学等多个场合。

作为一种
携带多种传感器、具有微米精度的机器，它们也可以应用于野外环境
的危险焊接任务、生物多样性研究、地形信息采集以及建筑物的搜索
与救援等，以及更多的用途等等。

例如，目前KHR-1机器人正在被用
于教学研究、加工制造及服务机器人，以及护理行业服务，而ASIMO
机器人则被用于接待与安全服务。

综上所述，随着技术的不断进步，仿生六足机器人仍在向着更快、更多样化的发展趋势不断推进，由于其优异的性能和广泛的应用范围，仿生六足机器人拥有广阔的发展前景。

六足机器人的应用场景这六足机器人啊，可真是个厉害的家伙。

它不像咱平时常见的那些只有两条腿或者四个轮子的家伙，它有六条腿呢，这就让它在很多地方都能大显身手。

先说说在复杂地形中的应用吧。

你想想，要是有个地方坑坑洼洼的，有大石头、小土坡啥的，普通的车子或者机器人可能就过不去了。

但六足机器人可不怕，它那六条腿就像六个小能手，能轻松地爬上爬下。

比如说在山区，要是需要进行地质勘探或者救援行动，六足机器人就能派上大用场。

它可以稳稳地走过那些崎岖的山路，把各种设备和物资运送到需要的地方。

或者在一些建筑工地，地面不平整，还有很多杂物，六足机器人也能灵活地穿梭其中，帮忙搬运材料或者进行一些危险的作业。

在科学研究领域，六足机器人也是个宝贝。

比如说在野外考察的时候，科学家们可能需要去一些人迹罕至的地方，收集各种数据和样本。

六足机器人可以跟着科学家们一起去，不怕艰难险阻。

它可以携带各种仪器，比如摄像头、传感器啥的，帮助科学家们更好地了解自然环境。

而且，六足机器人还可以在一些危险的地方工作，比如火山口、深海底部等。

这些地方人类很难到达，但六足机器人可以凭借它的特殊结构和强大的性能，完成各种艰巨的任务。

在工业生产中，六足机器人也有很大的潜力。

比如说在一些工厂里，需要搬运重物或者进行精细的操作。

六足机器人可以根据不同的任务需求，调整自己的姿势和动作。

它可以稳稳地抓住重物，然后准确地把它放到指定的位置。

或者在一些需要高精度操作的地方，比如电子元件的组装，六足机器人可以用它的小巧灵活的“手”，完成各种复杂的动作。

而且，六足机器人还可以和其他设备进行协作，提高生产效率和质量。

在军事领域，六足机器人更是有着重要的作用。

它可以在战场上执行各种任务，比如侦察、排雷、运输物资等。

六足机器人可以悄无声息地接近目标，不被敌人发现。

它还可以穿越各种障碍物，把重要的物资和装备送到前线。

而且，六足机器人还可以携带武器，进行自卫或者攻击敌人。

在一些危险的环境中，比如核辐射区、化学污染区等，六足机器人可以代替人类去执行任务，保护士兵的生命安全。

项目研究报告北京理工大学机电学院 20081043 吴帆——小型仿生六足探测机器人一、课题背景：仿生运动模式的多足步行机器人具有优越的越障能力，它集仿生学原理、机构学理论、自动控制原理与技术、计算机软件开发技术、传感器检测技术和电机驱动技术于一体。

不论在何种地面上行走，仿生六足机器人的运动都具有灵活性与变化性，但其精确控制的难度很大，需要有良好的控制策略与精密的轨迹规划，这些都是很好的研究题材。

二、项目创新点：作为简单的关节型伺服机构，仿生六足机器人能够实现实时避障，合理规划行走路线。

简单的关节型机器人伺服系统不仅具有可批量制造的条件，作为今后机器人群系统的基本组成，也可以作为探索复杂伺服机构的研究对象。

三、研究内容：1.仿生学原理分析：仿生式六足机器人，顾名思义，六足机器人在我们理想架构中，我们借鉴了自然界昆虫的运动原理。

足是昆虫的运动器官。

昆虫有3对足，在前胸、中胸和后胸各有一对，我们相应地称为前足、中足和后足。

每个足由基节、转节、腿节、胫节、跗节和前跗节几部分组成。

基节是足最基部的一节，多粗短。

转节常与腿节紧密相连而不活动。

腿节是最长最粗的一节。

第四节叫胫节，一般比较细长，长着成排的刺。

第五节叫跗节，一般由2-5个亚节组成﹔为的是便于行走。

在最末节的端部还长着两个又硬又尖的爪，可以用它们来抓住物体。

行走是以三条腿为一组进行的，即一侧的前、后足与另一侧的中足为一组。

这样就形成了一个三角形支架结构，当这三条腿放在地面并向后蹬时，另外三条腿即抬起向前准备替换。

前足用爪固定物体后拉动虫体向前，中足用来支持并举起所属一侧的身体，后足则推动虫体前进，同时使虫体转向。

这种行走方式使昆虫可以随时随地停息下来，因为重心总是落在三角支架之内。

并不是所有成虫都用六条腿来行走，有些昆虫由于前足发生了特化，有了其他功用或退化，行走就主要靠中、后足来完成了。

大家最为熟悉的要算螳螂了，我们常可看到螳螂一对钳子般的前足高举在胸前，而由后面四条足支撑地面行走。

目录1 引言1.1新型六足机器人研究目的和意义 (1)1.2新型六足机器人研究概况及发展趋势 (1)1.3课题研究内容 (2)2 机械结构与芯片简介2.1机器人机械结构 (3)2.2机器人运动原理 (3)2.3驱动装置选择 (5)2.4机器人实物图 (6)2.5硬件结构介绍 (7)2.6单片机芯片介绍 (8)2.7编码解码芯片介绍 (13)3 控制系统结构设计3.1上位机控制 (16)3.1.1 程序语言及串口通讯 (16)3.1.2 人机交互界面 (17)3.2 基于无线的智能控制 (19)3.2.1 无线发射模块 (19)3.2.2 无线接收模块 (23)4 结论 (29)参考文献 (30)致谢 (31)新型六足机器人1 引言1.1新型六足机器人研究目的和意义本文六足机器人是一种基于仿生学原理研制开发的新型足式机器人。

新型机器人比传统的轮式机器人有更好的移动性，它采用类拟生物的爬行机构进行运动,自动化程度高，具有丰富的动力学特性。

此外，足式机器人相比其它机器人具有更多的优点：它可以较易地跨过比较大的障碍（如沟、坎等），并且机器人足所具有的大量的自由度可以使机器人的运动更加灵活，对凹凸不平的地形的适应能力更强；足式机器人的立足点是离散的，跟地面的接触面积较小，因而可以在可达到的地面上选择最优支撑点，即使在表面极度不规则的情况下，通过严格选择足的支撑点，也能够行走自如。

因此，足式步行机器人的研究已成为机器人学中一个引人注目的研究领域，由于六足机器人强大的运动能力，可以提供给运动学、仿生学和机械构造原理研究有力的工具[1]。

在研究昆虫运动方式、关节承力、稳定姿态调整的过程中，可以运用本机器人对设想的虫体姿态、运动过程进行模拟，最大程度地接近真实，将理论和实践联系起来，从而更好地观察昆虫运动模式的优点，以及探究哪些现象能够运用到机械设计的实践中去。

这对于以上学科的研究和探索都是十分有意义的。

当然，我们还可以作为教学器械，通过研究昆虫爬行时各脚的运动情况，用机械形式表达出来，也可以作为仿生玩具及探险、搜救设备，还可以进入细小管道、地洞中勘察。