机械创新设计课程设计
题 目：小组成员：班 级：指导教师：成 绩：
六足式机器人的行走机构设计
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六足是机器人的行走机构设计
目 录
摘 要 ........................................................................................................................................ 4 第一章
绪 论 ...................................................................................................................... 1
1.1. 六足仿生机器人的概念： ..................................................................................... 1 1.2.课题来源 ................................................................................................................... 2 1.3.设计目的 ................................................................................................................... 2 1.4.技术要求 ................................................................................................................... 2 1.5.设计意义 ................................................................................................................... 2 1.6.设计范围 ................................................................................................................... 3 1.7.国内外的发展状况和存在的问题 ........................................................................... 3
1.7.1.国外发展状况 ................................................................................................ 3 1.7.2.国内发展状况 ................................................................................................ 4 1.7.3.存在的问题 .................................................................................................... 5 1.8.具体设计 ................................................................................................................... 5
1.8.1.设计指导思想 ................................................................................................... 5 1.8.2.应解决的主要问题 ........................................................................................ 5 1.8.3.本设计采用的研究计算方法 ........................................................................ 6 1.8.4.技术路线 ........................................................................................................ 6
第二章
六足仿生机器人的步态规划 ................................................................................ 7
2.1步态分类 .................................................................................................................... 7
2.1.1 三角步态 ........................................................................................................ 7 2.1.2跟导步态 ......................................................................................................... 7 2.1.3交替步态 ......................................................................................................... 7 2.2步态规划概述 ............................................................................................................ 8 2.3六足仿生机器人的坐标含义 .................................................................................... 9 2.4 三角步态的稳定性分析 ......................................................................................... 12
2.4.1 稳定性分析 .................................................................................................. 12 2.4.2稳定裕量的计算 ........................................................................................... 12 2.5三角步态行走步态设计 .......................................................................................... 13
2.5.1直线行走步态规划 ....................................................................................... 13 2.5.2转弯步态分析 ............................................................................................... 15 2.6六足机器人的步长设计 .......................................................................................... 15
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国际机械设计制造及其自动化专业课程设计（论文）
2.7六足机器人着地点的优化 ...................................................................................... 16 第三章
六足机器人的机构分析 ....................................................................................... 18
3.1四连杆机构的设计 .................................................................................................. 18
3.1.1理论根据与机构选择 ................................................................................... 18 3.2设计参数 .................................................................................................................. 21 3.3步行腿机构系统 ...................................................................................................... 21 3.4 舵机驱动原理 ......................................................................................................... 22
3.4.1驱动原理 ....................................................................................................... 22 3.4.2 舵机控制方法 ............................................................................................ 22 3.5 六足机器人主体设计 ............................................................................................. 24
3.5.1 机身 .............................................................................................................. 24 3.5.2腿部的设计 ................................................................................................... 25 3.5.3足 ................................................................................................................... 25 3.5.4小腿 ............................................................................................................... 26 3.5.5大腿 ............................................................................................................... 27
第四章
总结 ....................................................................................................................... 28
4.1.设计小结 ................................................................................................................. 28 4.2设计感受 .................................................................................................................. 28 4.3课程设计见解 .......................................................................................................... 28 参考文献 ................................................................................................................................ 29 谢 辞 .................................................................................................................................... 30
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六足是机器人的行走机构设计
摘 要
人类社会的发展，各种各样的机器人正渐渐的走进我们的视野，有很多的地方都用到了机器人，在机器人的领域里越来越多的人开始爱好上了机器人。能更好的适应环境和地形是多足仿生机器人的优点，很多人的工作可以由机器人代替完成，科学价值和实际应用价值是很重要的。复杂的多足机器人机构是不易制造的，机器人六条腿的运动也难以有效地调控，能让机器人选择最优秀的路径到达目的地是一个很让人思考的问题。以昆虫活动时选用的三角步态行动为基础策划六足机器人，为实现其全方位机动性，需要解决一系列的技术问题，首先，对机器人直线行走和转弯进行步态规划，分析其运动特性，根据对其进行的步行规划确定其运动轨迹，之后确定其运动机构，采用契贝谢夫四杆机构作为其主要的驱动机构，为了保证其转弯的灵敏性，在小腿上加上了舵机，易于实现转弯，掉头等动作。好的行走机构，能安稳的运转和走路，布局简单，容易设计制造，这个也是很重要的，本文还对舵机的设计进行了简易的讨论。本文设计主要针对的是六足机器人的步态规划及机构运动的分析。
关键词：六足机器人，步态规划，机构设计，契贝谢夫四杆机构
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第一章 绪 论
1.1. 六足仿生机器人的概念：
机器人技术是在新技术革命中迅速发展起来的一门新兴学科，它在众多领域与生产部门得到了广泛的应用，并显示出强大的生命力。它使得传统的生产发生变革，并对人类社会的生活产生深远的影响，它正在成为工厂，企业进行产品生产，乃至整个国家进行经济和军事较量的重要手段。
六足机器人又叫蜘蛛机器人，是多足机器人的一种。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。
图1 昆虫腿节
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
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