一种仿瓢虫六足机器人设计

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1、一种仿瓢虫六足机器人设计DesignofaLadybug-likedHexapodRobot姜健JIANGJian(上海应用技术学院机械工程学院，上海201418)(SchoolofMechanicalEngineering,ShanghaiInstituteofTechnology,Shanghai201418,China)摘要院通过对瓢虫身体结构和行走方式的模拟，提出了一种六足机器人结构,进行了步态设计和仿真，研制了六足机器人实物样机。仿真实验证明了所提机器人结构和步态设计的合理性。Abstract:

2、Throughtheresearchofladybugbodystructureandwalkingmanners,asix-leggedrobotstructureisproposed.Thegaitoftherobotisplannedandgaitsimulationiscarriedout.Thesix-leggedrobotphysicalprototypeisdeveloped.Simulationexperimentprovestherationalityoftherobotstructur

3、eandthegaitdesign・关键词院六足机器人;仿生；步态；仿真Keywords:hexapodrobot；bionic；gait；simulation中图分类号院TP242文献标识码院A文章编号院1006-4311(2014)18-0041-020引言六足机器人模仿六足动物的身体结构和行走方式，具有步态灵活可变，适应复杂路面高效行走的特点。其冗余的肢体结构使六足机器人在部分肢体损坏的情况下仍然可以执行部分预定任务，因此可以广泛应用于地质勘测和灾难现场搜救等任务。R.Vidoni[l]对仿蜘蛛足式

4、机器人的运动进行了动力学分析。TJ.AIIen⑵模仿嫦螂的身体结构设计了一种可以爬壁的六足机器人。J.Estremera⑶模仿螃蟹的结构和行走方式设计了一种可以进行沙滩排雷的足式机器人。木文模仿瓢虫的结构和行走方式进行了六足机器人的研究，提出了一种仿瓢虫六足机器人结构。1机器人的步态设计及仿真如图1所示为采用Pro/E建立的仿瓢虫六足机器人的三维实体模型。整个机器人共有6条腿，18个自由度。每条腿上有三个自由度，分别为基节自由度、股节自由度和胫节自由度。为验证步态设计的合理性，将所建六足机器人的三维模型导

5、入ADAMS中,对各个关节添加驱动，并添加机器人支撑腿与地面的动摩擦系数、静摩擦系数和阻尼系数[4],完全模拟六足机器人在地面上行走的情况，进行了直线行走步态和转弯步态的仿真实验。1.1直线行走步态在直线行走过程中，六条腿左右对称伸展于身体两侧。左侧的中腿和右侧的前腿及右侧的后腿为A组腿，另外三条腿为B组腿。当A组腿抬起并摆动的同时，B组腿原地支撑身体，并推动身体的重心前移，直到A组的三条腿同时落地支撑于地面。接下来，B组腿同时抬起并摆动而A组腿原地支撑身体，并推动身体的重心前移，直到B组的三条腿同时落地

6、支撑于地面。如此往复不断，即实现了仿瓢虫六足机器人的直线行走。图2所示为仿瓢虫六足机器人直线行走步态仿真图。1.2转弯步态在转弯过程中，六条腿均布伸展于身体四周。彼此不相邻的三条腿为一组腿，六条腿分为A组和B组。当A组腿抬起并摆动的同时，B组腿原地支撑身体，并推动身体绕自身中心转动，直到A组的三条腿同时落地支撑于地面。接下来，B组腿同吋抬起并摆动而A组腿原地支撑身体旋转。如此，即实现了仿瓢虫六足机器人的转弯运动。图2所示为仿瓢虫六足机器人转弯步态仿真图。2机器人实物样机如图4所示为本文研制的仿瓢虫六足机器

7、人实物样机，该机器人的机械结构由等六边形躯干和六条腿组成，材料为高强度硬质铝合金。机器人每条腿上的基节自由度、股节自由度和胫节自由度分别由一个微型直流伺服电动机（舵机）驱动。3结束语本文基于瓢虫的躯干和腿部结构特征，进行了六足机器人的仿生结构设计，进行了步态设计和仿真，试制了六足机器人实物样机。在后续的工作中将在以下两个方面进-步进行研究「淤对仿瓢虫机器人的控制系统进行设计；于对所提步态进行机器人实物实验，进-步验证步态的可行性并进行步态优化。参考文献院⑴R.Vidoni,A.Gasparetto.Eff

8、icientforcedistributionandlegpostureforabio-inspiredspiderrobot[J].RoboticsandAutonomousSystems,2011,59(2):142-150.[2]T・J.AIIen,R.D・Quinn,RJ.Bachman^etc.Abstractedbiologicalprincipleswithreducedactuationimprovemobil