仿生六足步行机器人步态轨迹的研究与仿真

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。

六足爬壁机器人的运动学建模与仿真邓超锋;魏武;侯荣波;余俊侠【摘要】六足机器人因其运动灵活、承载能力强和稳定性好等优点得到广泛的应用.为对六足爬壁机器人运动进行控制,首先要建立其运动学模型.因基于旋量理论的建模方法能够简化运动学计算过程的复杂性,基于旋量理论建立了六足爬壁机器人正运动学模型,并在此基础上求解机器人逆运动学.同时为了对比分析所建模型的准确性,我们在ADMAS上建立机器人虚拟样机仿真模型,并且设计步态,使虚拟样机末端执行器按照预定的轨迹运动.其次在MATLAB软件下根据建立的逆运动学模型求解机器人末端执行器按预定轨迹运动时各关节转动角度.通过对比两个模型各关节转动角度随时间变化的曲线,以及各关节角度误差和末端位移误差来验证建立的机器人运动学模型的正确性.研究结果表明,基于旋量理论建立的六足爬壁机器人的运动学模型精度高,能够作为多足机器人研究的基础.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2018(000)012【总页数】5页(P245-248,253)【关键词】旋量理论;逆运动学;旋转步态;ADMAS仿真;转动角【作者】邓超锋;魏武;侯荣波;余俊侠【作者单位】华南理工大学自动化科学与工程学院,广东广州 510641;华南理工大学自动化科学与工程学院,广东广州 510641;华南理工大学自动化科学与工程学院,广东广州 510641;华南理工大学自动化科学与工程学院,广东广州 510641【正文语种】中文【中图分类】TH16;TP242.31 引言六足机器人因机构简单且灵活、承载能力强及稳定性好[1]，且具有良好的运动灵活性和环境适应性等优点，同时其肢体冗余的结构特点保证了机器人能够完成多种工作，在核工业、建筑、交通、石化和消防等领域有较好的应用前景[2-4]。

具有很重要的研究意义和实用价值。

一直是国内外的足式机器人研究的重点。

需要通过控制六足机器人而使其完成特定的任务，其中最为普遍的一个方面是对其运动的控制。

六足仿生机器人及其步态研究现状调查目录引言 (6)二．六足仿生机器人的发展现状 (6)三．六足仿生机器人越障步态运动原理 (11)四．六足机器人三角步态分析 (12)五．六足机器人越障步态设计 (13)六．六足仿生机器人越障步态的选择 (15)结论 (17)引言步态是行走系统的迈步方式,即行走系统抬腿和放腿的顺序。

由于开发步行机器人的需要,McGhee在1968年总结前人对动物步态研究成果的基础上,比较系统地给出了一系列描述和分析步态的严格的数学定义。

之后各国学者在四足、六足、八足等多足步行机的静态稳定的规则周期步态的研究中取得了很多成果。

这些成果包括各种步态特点及分类,如三角步态、波动步态、自由步态、跟随步态、步态参数及其相互关系等。

二．六足仿生机器人的发展现状从 1959年美国制造出世界上第一台工业机器人起，在短短半个世纪的时间里，机器人的研究就已经历了4个发展阶段：工业机器人、遥控机器人、智能机器人和仿生机器人[2]。

从机器人的角度来看，仿生机器人是机器人发展的最高阶段；从仿生学的角度来看，仿生机器人是仿生学理论的完美综合与全面应用。

本质上讲，仿生机器人指的是利用各种无机元器件和有机功能体所组建起来的在运动机理和行为方式、感知模式和信息处理、控制协调和计算推理、能量代谢和材料结构等多方面具有生命形态特征从而可以在未知的非结构化环境中灵活、可靠、高效地完成各种复杂任务的机器人系统[3]近年来，随着昆虫仿生学理论与计算机技术的飞速发展，使得对多足仿生机器人的研究，成为大家关注的焦点。

国内外多所大学和研究机构，相继成功研制出了性能卓越的多足仿生机器人。

六足机器人 Genghis（见图 1-1），由美国麻省理工学院人工智能实验室于1989 年研制，主要用于在地外行星（如火星）表面执行探测任务。

每条腿 2 个旋转自由度，采用基于位置反馈的伺服电机驱动，集成了电流测量单元以获取关节力矩信息，装备了 2 个触须传感器、2 个单轴加速度计，可在复杂路面上高效行走。

六足机器人的步态规划研究引言：六足机器人是一种仿生机器人，模仿昆虫的行走方式，并具有在复杂地形上移动的能力。

步态规划是六足机器人研究中的关键问题之一，对于实现机器人自主导航和避障、提高稳定性和效率具有重要意义。

本文将对六足机器人的步态规划进行研究，探讨不同的方法和算法。

一、六足机器人的步态六足机器人的步态是指机器人在行走时，六个足部的运动方式以及相互之间的协调关系。

机器人的步态分为静态步态和动态步态。

静态步态是指机器人在足部接触地面时保持静止的步态，可以提供较强的稳定性；动态步态是机器人在足部不接触地面时保持运动的步态，可以提供较高的行进速度。

二、步态规划的问题与挑战步态规划的主要问题是如何安排六足机器人的足部运动和步幅，以实现机器人的运动目标。

步态规划需要考虑以下几个方面的挑战：1.动力学约束：六足机器人在行走过程中需要满足动力学约束，如维持平衡、保持稳定等。

2.地形适应性：六足机器人需要能够适应各种地形，包括平坦地面和不规则地形，需要根据不同地形调整步距和步频。

3.高效性：步态规划需要尽量降低机器人的能耗，提高运动的效率和稳定性。

4.实时性：步态规划需要实时调整机器人的步伐，以应对环境的变化和避免障碍物。

三、步态规划的方法和算法为了解决上述问题，研究者们提出了多种方法和算法，下面介绍几种常用的方法：1.基于力反馈的方法：机器人通过传感器感知外部环境的力，根据力反馈调整步态和步幅，以增加机器人的稳定性和适应性。

2.基于模型的方法：机器人通过建立数学模型来描述自身和环境的动力学特性，通过求解模型进行步态规划。

3.基于遗传算法的方法：通过仿真和优化，使用遗传算法最佳步态，以达到一定的目标或者满足一定的约束条件。

4.基于强化学习的方法：机器人通过与环境的交互学习，通过强化学习算法自主调整步态，以提高机器人的适应性和效率。

四、实验与应用为了验证步态规划的方法和算法，研究者们进行了大量的实验。

一些实验结果表明，步态规划可以显著提高六足机器人的运动能力和适应性。

六足仿蜘蛛机器人的结构设计与仿真分析一、概述随着科技的飞速进步，机器人技术已经逐渐渗透到各个领域，特别是在仿生机器人领域，其研究与应用更是取得了显著的成果。

六足仿蜘蛛机器人作为仿生机器人的一种，其结构设计与仿真分析是当前研究的热点之一。

六足仿蜘蛛机器人是一种模拟蜘蛛行走方式的机器人，具有适应性强、稳定性高、运动灵活等优点。

通过模拟蜘蛛的六足行走机制，该机器人能够在复杂环境中实现高效、稳定的运动，具有重要的应用价值。

在结构设计方面，六足仿蜘蛛机器人需要考虑多个因素，包括机械结构、驱动方式、运动学分析等。

机械结构是机器人的基础，需要合理设计各部件的尺寸、形状和连接方式，以实现机器人的稳定行走和灵活运动。

驱动方式的选择直接影响到机器人的运动性能和效率，常见的驱动方式包括电机驱动、液压驱动等。

运动学分析则是研究机器人运动规律的重要手段，通过对机器人运动学模型的建立和分析，可以预测和优化机器人的运动性能。

在仿真分析方面，通过建立六足仿蜘蛛机器人的虚拟样机，可以在计算机环境中进行各种实验和测试，以验证机器人设计的合理性和有效性。

仿真分析可以帮助研究人员快速发现设计中存在的问题，并进行相应的优化和改进。

仿真分析还可以为机器人的实际制造和测试提供重要的参考依据。

本文旨在探讨六足仿蜘蛛机器人的结构设计与仿真分析方法，为该类机器人的研究和应用提供有益的参考和借鉴。

1. 机器人技术的发展趋势随着科技的飞速进步，机器人技术正迎来前所未有的发展机遇。

从简单的自动化操作到复杂的智能决策，机器人技术正逐步渗透到我们生活的方方面面。

在当前的科技浪潮中，机器人技术的发展趋势呈现出以下几个显著特点。

人工智能技术的深度融合是机器人技术发展的重要方向。

随着深度学习、神经网络等技术的不断发展，机器人逐渐具备了更强的感知、理解和决策能力。

这使得机器人能够更好地适应复杂多变的环境，实现更高级别的自主操作。

机器人技术的集成化趋势日益明显。

传统的机器人往往只具备单一的功能，而现代机器人则更倾向于将多种功能集成于一体，实现一机多用。

六足仿生机器人步态规划与控制系统研究六足仿生机器人是一种模仿昆虫等六足动物行走方式的机械装置，具有较强的适应能力和稳定性。

六足仿生机器人的步态规划与控制系统是机器人能够实现自主行走并保持平衡的重要组成部分。

本文将介绍六足仿生机器人步态规划与控制系统的研究现状，并探讨未来的发展方向。

首先，六足仿生机器人步态规划是指确定机器人每个足底的运动轨迹，使机器人能够平稳地行走。

步态规划的方法主要分为两类：基于关节空间的方法和基于力/力矩空间的方法。

基于关节空间的方法是通过控制机器人关节的运动来实现稳定行走，可以根据实时反馈信息进行调整。

基于力/力矩空间的方法则是基于机器人的外部力和力矩，通过控制腿部的接触力和力矩来实现行走。

其次，六足仿生机器人步态控制主要包括动力学模型和控制算法两个方面。

动力学模型可以描述机器人的运动特性，包括动力学方程和轨迹生成等。

控制算法可以根据机器人的状态和任务需求来生成相应的控制信号，实现机器人的稳定行走。

目前，六足仿生机器人步态规划与控制系统的研究已经取得了一定的进展。

一些研究者提出了各种步态规划方法，如遗传算法、强化学习等，可以根据机器人的任务需求和环境条件来生成合适的步态。

同时，一些控制算法也被应用到六足仿生机器人中，如模糊控制、自适应控制等，可以在不确定环境下实现机器人的稳定行走。

未来，六足仿生机器人步态规划与控制系统的研究还有许多挑战和发展方向。

首先，如何实现更高效的步态规划算法是一个重要问题。

目前的步态规划算法大多需要离线训练或者较长的计算时间，如何通过在线学习或者优化算法来加速步态规划是一个需要解决的问题。

其次，如何实现更加自适应的步态控制算法也是一个重要方向。

当前的步态控制算法大多需要提前建模或者较多的人工设置，如何通过机器学习或者深度强化学习等方法来实现自适应控制是一个需要研究的问题。

此外，如何实现多足协调运动和多路复用控制也是一个重要方向。

六足仿生机器人需要协调多个足底的运动来实现平稳行走，如何实现足底之间的协调和控制是一个需要解决的问题。

六足机器人的步态分析与实现——1六足机器人的步态分析与实现——1步态是指机器人在运动中的腿部动作序列和时序，能够决定机器人的移动效果和稳定性。

六足机器人的步态有多种类型，例如三角步态、波浪步态和平行步态等，每种步态都有其优势和适应环境的特点。

下面将以三角步态为例，探讨六足机器人的步态分析与实现。

三角步态是一种相对简单且稳定的步态，通过两组对角线的腿部交替运动实现机器人的平稳移动。

其中，每组对角线的腿部依次为前左、中右和后左腿以及前右、中左和后右腿。

三角步态通常有两个阶段，即支撑阶段和摆动阶段。

在支撑阶段中，对角线的前两条腿同时着地，提供支撑力，使机器人保持平衡。

在此同时，后两条腿离地并进行摆动准备。

支撑阶段的关键是保持机器人的平衡，可以通过传感器实时检测机器人的倾斜角度，并通过调整腿部摆动幅度来保持平衡。

在摆动阶段中，先离地的两条腿进行前摆，后两条腿进行后摆，以便于整个机器人向前移动。

在摆动阶段，需要考虑腿部运动的坡度、步幅和频率等参数，以实现稳定的步态和高效的移动。

摆动阶段的关键是合理分配腿部的移动，以保证机器人的稳定和平滑的前进。

为了实现六足机器人的步态，需要通过控制系统和传感系统来实现腿部的运动控制和平衡调整。

控制系统可以使用反馈控制算法，通过传感器获取机器人的姿态信息，并进行实时的运动控制。

传感系统可以使用力传感器、陀螺仪和加速度计等传感器，实时监测机器人的姿态和环境信息。

另外，六足机器人的步态实现还需要考虑到各腿之间的协调和同步。

可以通过通信模块实现腿部之间的信息传递和协调，以确保六足机器人在运动中的平衡和稳定。

总结来说，六足机器人的步态分析与实现是一个复杂而关键的过程。

需要考虑到机器人的稳定性、效率和灵活性，选择合适的步态类型，并且通过控制系统和传感系统实现腿部的运动控制和平衡调整。

通过合理的步态设计和实现，可以使六足机器人在各种环境中实现平稳、高效的移动。

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。

2019年8期创新前沿科技创新与应用Technology Innovation and Application六足仿生蜘蛛机器人步态轨迹规划研究张思晨，莫书维，关荣博，范博（合肥工业大学，安徽合肥230009）蜘蛛机器人反应速度较快，移动姿势较为灵活，可以代替人类完成和很多操作。

为了深入探究六足蜘蛛机器人功效，可以采用虚拟样机，对机器人步行轨迹进行仿真，根据仿真结果做出适当调整，使其满足机器人操作需求[1]。

本文将重点探究蜘蛛机器结构、步态原理，通过构建仿真模型，对机器人进行仿真分析。

1六足仿生蜘蛛机器结构1.1机器人整体设计为了提高机器人结构强度，本文通过查找文献资料，对机器人结构进行了研究分析，最终选取菱形作为机器人基本结构[2]。

该结构不仅能够增加机器人腿部活动空间，而且还能够减少腿部之间的碰撞，避免行走过程中相互干涉。

从材料消耗角度来看，菱形机器人还能够减少材料消耗量，整体重量也比较小，这也是蜘蛛机器人行走灵活主要因素之一。

选取铝制材料为主要材料，利用外围设备、多种传感器、供电电池、核心控制器单片机构建机器人整体结构。

1.2躯干设计为了保证蜘蛛机器人正常运行，必须保证控制器安置位置在一个不容易活动的位置，避免活动幅度较大，对控制器程序命令下达造成影响。

本文对机器活动关节进行研究分析，从中选取躯干部位作为控制器安装位置。

这种安装方式不仅可以为机器人操控提供便利条件，而且还可以避免控制器受器件活动影响。

考虑到控制器控制操作要求较高，采用传统的开发方式无法满足机器人操控需求。

因此，本文选取Arduino 作为开发环境[3]。

首先，对各个传感进行初始化处理。

其次，根据操作需求，对各个传感器下达控制命令，以传感器驱动方式控制机器人运行轨迹，通过调整算法，对数据进行处理，从而实现命令操控[4]。

1.3头部设计本文设计的蜘蛛机器人在运行过程中，需要根据采集到的视频信息，对运行轨迹做出调整。

根据此运行操控原理，构建三维坐标系，在机器人的头部安装微型摄像头，并利用微型摄像头360度采集视频信息，将采集到的视频信息转换为三维坐标信息，在x ，y ，z 轴上生成移动轨迹，从而获取机器人移动轨迹[5]。

- IV -3.2六足机器人运动学建模 (28)3.2.1单腿坐标系建立 (28)3.2.2正运动学解算 (29)3.2.3逆运动学解算 (31)3.3六足机器人运动学规划 (31)3.3.1直线行走单腿运动学规划 (32)3.3.2原地转弯单腿运动学规划 (34)3.4仿真验证 (36)3.4.1直线行走仿真验证 (36)3.4.2原地转弯仿真验证 (38)3.5本章小结 (38)第4 章基于Hopf 振荡器的CPG 网络分析与建模 (40)4.1 引言 (40)4.2生物CPG 网络与节律运动分析 (40)4.2.1生物节律运动 (40)4.2.2步态的相关定义 (41)4.3基于Hopf 振荡器的CPG 神经元建模 (42)4.3.1非线性振荡器数学模型 (42)4.3.2基于Hopf 振荡器腿间CPG 网络搭建 (43)4.3.3不同步态下的CPG 网络验证 (47)4.4腿内CPG 耦合网络设计 (51)4.4.1直线行走 (53)4.4.2原地转弯 (56)4.5仿真验证 (58)4.6本章小结 (59)第5 章六足机器人单腿测试试验 (61)5.1 引言 (61)5.2力传感器标定试验 (61)5.3末端执行器抓取试验验证 (62)5.4末端执行器辅助行走试验验证 (64)5.5本章小结 (66)结论 (67)参考文献 (69)- V -附录 (73)攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 (74)哈尔滨工业大学学位论文原创性声明和使用权限 (75)致谢 (76)- VI -第1章绪论1.1课题研究的背景及意义1.1.1课题来源本课题来源于总装921 工程三期空间站机器人预研项目。

1.1.2课题背景及意义传统的轮式、履带式机器人具有机械结构简单、运动速度快、能耗低、控制简单等优点，在相对平坦的结构环境下具有较大的优势；但是在地球及其余人类所能达到的环境中，诸如山地、丘陵、沼泽、沙漠的复杂非结构环境占90%以上，传统的轮式、履带式机器人一旦接触到上述结构复杂的地形地貌时，运动速度急剧下降，能耗大幅上升，甚至行走功能彻底失效，更糟糕的可能会造成侧翻等不可逆转的后果；如图1-1 所示，美国国家航空和宇宙航行局（NASA）发射的勇气号（Spirit）火星探测车由于车轮沉陷到沙土中，失去了行走能力[1]。

项目研究报告——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。

参考以上的昆虫足部结构，我们想出了较简单的方式来表达。

六足仿生机器人研究报告摘要：多足仿生机器人拥有的出色的地形适应能力使其在特种机器人领域闪耀夺目，成为近年来机器人领域的一颗无法忽视的新星。

本课题所研制六足仿生机器人由18个舵机组成6条腿，每条腿有1个水平旋转及2个垂直升降共3个自由度。

该六足仿生机器人由ATmega16单片机精确控制到每个舵机，可实现机器人模仿昆虫三三足行走。

本文将从六足仿生机器人的设计、六足仿生机器人的功能实现、六足仿生机器人的功能扩展三大方面展示研究成果。

关键词：六足仿生机器人；昆虫行走；地形适应能力；跨障一、六足仿生机器人的设计六足仿生机器人集仿生学原理、机构学理论、计算机软件开发技术、自动控制原理与技术、传感器检测技术和电机驱动技术于一体。

对于传统的行动结构，其优势在于其具有的优越的跨障碍能力，以及在复杂地形条件下的地形适应能力。

本课题基于六足仿生机器人的行走方式、行动机构结构设计、伺服器的驱动进行研究。

1.仿生学原理分析该六足仿生机器人基于模仿昆虫的运动原理设计而成，故本课题首先对昆虫如何运动进行了研究。

昆虫有3对共6条足，分别分布于前、中、后胸，由所处位置相应被称为前足、中足、后足，每条足可分为六节，由基部向末端依次为基节、转节、腿节、胫节、跗节和前跗节。

昆虫的足的主要自由度可视为3个，分别由转节、胫节、跗节完成，实现足的自由活动。

昆虫行走时每次以三条足为一组，两组足交替运动。

在昆虫的实际运动过程中，昆虫前进、后退、转向时其足皆按此方法三三足行走，只是由每条足移动的位置不同而实现不同的动作。

2.六足仿生机器人运动学分析（1）三角步态行走法昆虫运动时，它的三对足分为两组交替运动，每三足构成一个三角形支架结构，这便是三角步态行走法。

在六足仿生机器人的实际运动中，其步态多种多样，而三角步态行走法为六足仿生机器人实现行走的典型步态。

（2）六足仿生机器人的行走分析①昆虫的足主要有3个自由度，因此在机器人的每条足上我们安装了3个可实现角度精确控制的舵机来实现3个自由度，其中1个水平旋转自由度、2个垂直升降自由度。