机器人项目研究报告
有一位同学过生日，我们去买生日蛋糕时就想，能否自己制作一台机器人，让机器人来做我们自己设计的蛋糕。
机器人做蛋糕的好处在于它还可以完成一些手工难以精确绘制的图形，比如圆锥曲线或者比较复杂的几何图形组之类。此外，若把原材料换一下，改一下机器结构，就能让它做煎饼，做冰淇淋。所以说，这个机器人还可以有更广泛的外延应用。
经过调查，我们在网上和资料中没有发现任何团体或个人正在制作或已经做出类似的产品。
我们的基本思路是：由中心电机将蛋糕坯带入加工的各个工序，气动系统配合液压系统将奶油挤至蛋糕上，刮板将奶油刮平，单片机协调双步进电机配合控制奶油嘴进行二维定位，在蛋糕表面喷出美丽的图案。机器人的结构和框架的主材料——使用铝角钢。喷花奶油罐——我们将兽医注射器改造，并使其上部推压板与气筒固定为一体，这样当气筒通气时，气筒拉杆收缩，注射器便能挤出奶油。对于抹平奶油罐——我们同样利用气筒拉杆的推动，自制活塞将奶油挤出。
在蛋糕坯上抹奶油的部分模拟了蛋糕师的抹平工具，奶油挤出后下部转盘配合旋转，上板将蛋糕上表面奶油刮平，多余奶油挤至侧边，同时侧板开了槽，这样能直接刮出侧表面的花纹。喷花奶油嘴的精确定位——我们采用极坐标计算方式，以圆盘中心为原点建立极坐标系，将图形中的线转化为两个步进电机的转角、转速，同时计算单片机给步进电机脉冲的相应频率，由单片机协调双电机实现奶油嘴按特定路径的精确定位。单片机使用了AVR ATmega128单片机作为内核，我们自己设计制做了外部电路。所有的机械结构和软件程序都是由我们自主设计并制作的。
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仿生六足探测机器人研究报告
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，
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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。一支脚共有两个关节(假设没有爪的情况下)，一个关节采左右式移摆；另一个关节则是采偏摆式，使脚可提高，当做上下运动的一种，结构设计图如下。
2.运动学分析：
六足步行机器人的步态是多样的，其中三角步态是六足步行机器人实现
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步行的典型步态。
三角步态介绍：
“六足纲” 昆虫步行时，一般不是六足同时直线前进，而是将三对足分成两组，以三角形支架结构交替前行。目前，大部分六足机器人采用了仿昆虫的结构，6条腿分布在身体的两侧，身体左侧的前、后足及右侧的中足为一组，右侧的前、后足和左侧的中足为另一组，分别组成两个三角形支架，依靠大腿前后划动实现支撑和摆动过程，这就是典型的三角步态行走法，如下图所示。图中机器人的髋关节在水平和垂直方向上运动。此时，B、D、F 脚为摆动脚，A、C、E脚原地不动，只是支撑身体向前。由于身体重心低，不用协调Z向运动，容易稳定，所以这种行走方案能得到广泛运用。
（2）机器人行走步态分析：
项目设计共使用12个舵机用于步态实现。每条腿上有两个舵机，分别控制髋关节和膝关节的运动，舵机安装呈正交，构成垂直和水平方向的自由度。由于腿只有水平和垂直平面的运动自由度，所以只考虑利用三角步态实现直线行走。分别给12个舵机编号(1～12)，如图所示。
直线行走步态分析
由1、2、5、6、9、10 号舵机控制的A、C、E腿所处的状态总保持一致（都是正在摆动，或者都在支撑）；同样，3、4、7、8、11、12 所控制的B、D、F
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腿的状态也保持一致。当处在一个三角形内的3 条腿在支撑时，另3条腿正在摆动。支撑的3条腿使得身体前进，而摆动的腿对身体没有力和位移的作用，只是使得小腿向前运动，做好接下去支撑的准备。步态函数的占空系数为 0.5，支撑相和摆动相经过调整，达到满足平坦地形下的行走步态要求和稳定裕量需求。
转弯步态分析
项目设计的机器人采用以一中足为中心的原地转弯方式实现转弯，下图为右转的示意图，图中E腿为支撑中足。右转弯运动的过程如下：1）首先A、C、E 腿抬起，然后A、C 腿向前摆动，E腿保持不动，B、D、F腿支撑。2）A、C、E腿落地支撑，同时B、D、F腿抬起保持不动。3）A、C腿向后摆动。整个运动过程中B、D、E、F 不做前后运动，只是上下运动。
3.结构设计：
六足机器人的基本结构的设计主要包括机器人足部关节自由度转换结构的设计和躯干整体支架的设计。
（1）足部结构：
仿生六足机器人足部机构主要是电机间的链接与自由度转换结构。 采用Auto公司开发的3D机械制图软件辅助设计的方法，分析电机尺寸，设计固定作用的固定架，传动作用的U型架。
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