武汉理工大学毕业论文（设计）
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B.方案二：
图2 skywalker建议机器人
C.方案三：
图3 连杆机器人
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2.2.1方案比较：
如图所示的三种方案，第一种方案是通过比较精密的腿部机构设计，通过前后两对足类似双人搭肩是式的行走方式来实现四足机器的步态拟合。是仿生技术以及计算机仿真的精密结果。在这里由于本人专业知识的缺乏以及经验的不足故放弃了这种方案。第二种方案结构简单轻巧，但是其运动明显存在不够稳定的缺点，体积太小难以胜任运载的要求。最后选择了第三种方案来做，其结构明了，原理清楚，运行时结构稳定性显而易见。
2.2.2方案的选定
先介绍一下这个方案的基本原理。本方案中采用了对角线原则，即是对角线上的两条腿通过连接杆连接在一起保持运动一致性。而每一对足的运动轨迹都是有一条弧线和一段直线段组成的。当其中一对足轨迹处于水平线上的时候就处于着地状态，停止不动。同时另一对足相应的处于直线段的上方实现迈足运动。最终通过两队的交替处于直线段及弧线段上实现动物式的四足运动。如下图所示
图4 运动轨迹
本设计通过装在箱体内部的直流减速电机驱动，由于对角线一致原则，若两侧各使用一个电机驱动控制，则可能造成步态的冲突、干涉。故经过考虑使用一台伺服电机即可满足要求，并且这样做结构也显得比较轻巧。
传动机构根据具体的要求转速和杆件尺寸可以确定，由于四根轴之间通过杆结构连接在一起，因此可以将所有的驱动力都加在一根轴上，其他的轴均是从动轴看，简化设计。具体机理是电机--减速装置--曲柄--摇杆--腿部构件---
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四足步行实现。
3四杆机构的设计
3.1基础理论知识
3.1.1曲柄存在条件
在工程实际中，对机构提出了各种各样的运动要求，而能否满足这些要求取决于机构本身的属性。下面就曲柄摇杆机构的特性进行讨论和分析。
我们都知道，曲柄存在的条件是:1.架杆或机架为最短杆；2.最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。
若四杆机构中最短杆和最长杆之和大于其他两杆长度之和，则无曲柄存在，两连架杆均为摇杆。若最短杆为机架，则的双曲柄机构；若最短杆的任一相邻的构件为机架，则的曲柄摇杆机构；若取最短杆位机架，则得双摇杆机构。
基于以上原则，最短杆与机架相连，并且满足长度关系可得曲柄摇杆机构。
3.1.2急回运动特性和行程速比K
当曲柄匀速转动时，摇杆作变速摆动，而且往复摆动的平均速度是不同的。若将平均速度小的行程作为工作行程（正行程），将平均速度大的行程作为非工作行程（反行程），那么，我们把曲柄摇杆机构这种正、反行程平均速度不等的特性称为急回特性。
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图5曲柄摇杆机构
急回特性常用行程速比系数K（摇杆反、正行程平均速度之比）来度量。 如图所示，曲柄顺时针匀速转动，摇杆左右摆动（顺时针为正行程，逆时针为反行程）。我们把摇杆处于两极限位置时连杆对应位置所夹的锐角称为极位夹角，用表示。根据行程速比系数的定义有：
① 存在急回特性的条件是不等于零。
② 因为是锐角，即小于等于90°，故理论上K可以最大为3。但由于最小传动角的限制，实用中K小于等于1.4。
对一些有急回特性要求的机械，常根据K值按式(2-2)算出角，再确定各
杆尺寸。
3.1.3压力角和传动角
作用力和力作用点运动线速度方向之间所夹的锐角称为压力角，常用表示；压力角的余角称为传动角，常用表示。
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曲柄摇杆机构的传动角随曲柄的转动而变。传动角越大则机械效率越高，动力传动中一般要求传动角最小值有必要检验
应大于40°。因此设计曲柄摇杆机构时
值。那么，最小传动角在什么位置出现呢？分析如下：
可以证明：若机架上A、D两点位于C'、C\连线的同一侧，则当=0°时，最小，有
=
；
机架上A、D两点位于C'、C\连线的两侧，则=180°时的最大(钝角)，有
=180°-。
不难看出，对于曲柄主动的曲柄摇杆机构，最小传动角就是连杆和摇杆所夹的最小锐角。
3.2轨迹设计
足部轨迹是指动物在行进的过程中，完成一个循环动作的足部所产生的运动轨迹。若以动物的身体为参考坐标系，则该运动轨迹应为以封闭曲线。而动物在行进的过程中，根据其所需完成的动作可分为支撑于跨越，故将其足部轨