同样，在国内也渐渐出现了一批设计和生产仿生机器人公司和个人，图1-3是德普施科技有限公司的DRROB系列高级机器人产品[5]。该机器人以1个曲柄摇杆机构和连杆机构作为腿部和六足，以12个直流伺服电机作为驱动元件。利用德普施科技有限公司的六足机器人包搭接出的六足机器人如图1-3所示。
图1-3 DRROB系列高级机器人
1.6 本设计的主要工作
机器人系统是一个跨学科的综合系统，涉及很多学科的知识。本文对现有的机器人分析机械结构，在此基础上，进行该机器人运动步态的研究，分析其步态稳定性，给出不同步态下的机器人落足点的位置矢量表达式，按照计算机控制系统的特点，根据六足步行机器人的机械结构和关节运动的协调性、准确性的控制要求，确定六足仿生机器人控制系统的设计和实现不同步态的控制策略。对六足仿生机器人控制系统的硬件电路和软件流程给出详细介绍，并进行相关测试，验证整体设计方案的正确性和可靠性.
论文主要内容有:
1、以自行设计的六足仿生机器人为研究对象，分析其机械结构，按照“六 足纲”昆虫的运动原理，进行步态分析，确定机器人的步态规划。 2、分析适合机器人行走的运动步态形式，规划典型直线行走步态和定点转弯步态，确定步态规划中每种状态的机器人足端位置矢量，进行机器人稳定性分析，
3、根据六足步行机器人的机械结构和关节运动的协调性、准确性的控制要求，设计六足仿生机器人控制系统，确定对机器人腿部十二个舵机的控制方案，使机器人根据目的地的方位，实现不同步态的控制策略。
4、完成六足仿生机器人控制系统的硬件设计和软件设计。
1.7 本章小结
本章主要是对机器人有一各概况，着重介绍了机器人的发展及国内外的一些机器人的发展成果，并交代了本次设计的设计背景，为后续的设计指明了方向。
第二章 六足仿生机器人的结构分析及设计
“六足纲”昆虫(蟑螂,蚂蚁等等) 在平坦无阻的地面上快速行进时,多以交替的三角步态运动[1],即在步行时把六条足分为两组,以身体一侧的前足、后足与另一侧的中足作为一组,形成一个稳定的三角架支撑虫体,因此在同一时间内只有一组的三条足起行走作用:前足用爪固定物体后拉动虫体前进,中足用以支撑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,行走时虫体向前并稍向外转,三条足同时行动,然后再与另一组的三条足交替进行,两组足如此交替地摆动和支撑,从而实现昆虫的快速运动 ，我们将这种步态定义为“三角步态”[6]。
2.1“六足纲”昆虫的运动原理 2.1.1步态的参数描述
“六足纲”昆虫体的腿可以看作两状态器件:腿的悬空相和腿的支撑相。腿的悬空相(Transfer phase)指腿抬离地面的阶段，悬空相状态记为“1”。腿的支撑相(support phase)指腿支撑在地并推动机体向前运动的阶段，支撑相的状态记为“0”。运动周期T指周期步态中某一腿运动一个完整循环所需要的时间。周期步态指各腿的运动周期相同，且任一腿的运动周期不随时间而变化.“六足纲”昆虫在运动过程中，可以以不同的周期进行运动.有荷因数 (dutyf actor)指腿i支撑在地面上的时间占整个运动周期的比例: 以下有荷因数用Q表示，Q=腿i的支撑相时间/腿i的周期；Qi=腿i的支撑时间/腿i的周期若Qi=0,i=1,2，?，2k(2k为总足数)，则步态称为规则步态(regular)腿i的相对相位，指第i足的触地时刻相对于第一足的延时在一个运动周期中的比例
Si=(ti-t1) /T 0≤Si≤l。
步距 ( stride length)，指一个完整的腿循环中机体重心移动的位置。 腿行程 (leg stroke)，指支撑相时足端相对于机体移动的距离。
腿节距 (leg pitch)，指横向运动时，机体同一端上相邻腿运动主平面之间的距离。
行程节距(stroke pitch)，指纵向运动时，体同一端上相邻腿行程中点的间距。行间距，指横向运动时，机体前后足对行程中点的间距。 推程时间tp，指腿在支撑相的持续时间。 回程时间tr，指腿在悬空相的持续时间。 平均速度 ，指机体的平均运动速度。
由此可以导出行程R、步距a和有荷因数Q之间的关系式是R=a*Q.静态稳定六足步行机器人，由于要求Q>1/2，所以tr≤tp ，即平均速度上限取决于tr。行走系统采用波形步态时，机体每一侧各腿的迈步动作形成一种由后向前的波形式.自然界六足昆虫在所有速度范围内都采用波形步态.
2.1.2三角步态运动原理
1、“六足纲”昆虫的三角步态运动原理
机体运动根据有荷因数(dutyf actor)的大小可分为3种情况:
(1 )Q = 1 /2 : 在三摆动腿着地的同时，另外三支撑腿立即抬起，即任意时刻同时具有支撑相和摆动相。
(2 )Q > 1 / 2: 机体移动较慢时，摆动相与支撑相有一短暂的重叠过程，即机体有六条腿同时着地的状态。
(3 )Q< 1/ 2: 机体移动较快时，六条腿有同时为摆动相的时刻，即六条腿同时在空中，处于腾空状态，显然此交替过程要求机体机构具有弹性和消振功能，否则难以实现。三角步态 (或交替三角步态、3+3步态)，是Q =1/2时的波形步态，运动时六条腿成两组三角形交替支撑迈步前进。“六足纲”昆虫(蟑螂、蚂蚁等)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。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。当一组三角形支架中所有的足同时提起时，另一组三角形支架的三只足原地不动，支撑身体，并以其中足为支点，前足胫节的肌肉收缩，拉动身体向前，后足胫节的肌肉收缩，将虫体往前推，因此身体略作以中足为支点的转动，同时虫体的重心落在另一组“三角形支架”的三足上，然后再重复前一组的动作，相互轮换周而复始。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。这就是典型的三角步态行走法，其行走轨迹并非是直线，而是呈“之”字形的曲线前进。[7]
2.2六足仿生机器人机械结构分析
“六足纲 ”昆虫体的基本组成为躯千、腿部两部分，所以文中涉及的六足机器人机械结构也主要由躯千、腿部两部分组成。该机器人的每个腿有2个舵机组成，共12个舵机。其远动步态主要仿生的对象是“六足纲”昆虫。本设计的机器人的相关参数如下表：
表2-1 本设计机器人相关参数
机器人 驱动方式 直流伺服 自重 1.3KG 工作电压 4.8V 尺寸（MM）长宽高 310*279*135 步长 10.3CM/步 负重 0.5KG 转角 10.5度/步 自由度 12 越障高度 2CM 前进速度 3.75CM/S 六足仿生机器人的实物如图2-1所示：
图2-1 本设计的六足仿生机器人
六足仿生机器人就结构来说是腿部最为复杂，它的六条腿是完全根据仿生学而设计的，腿部的比例是要有特定数值的。整个腿有大腿和小腿组成，通过髋关节的正交电机的驱动，实现了竖直方向的抬起和水平方向的移动。并且腿部向前移动的最大角度是45度，向后移动的最大角度也是45度。向上移动的最大角度是30度。
机器人腿部的实物如图2-2所示：
图2-2机器人腿部实物
2.3 本章小结
本章主要分析了“六足纲”昆虫的远动步态以及原理。并且分析和确定本设计的一些参数，给出了相关的参数，为后续的设计奠定了基础。