四足机器人系统设计

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1、摘要四足机器人作为仿生机器人的一种，得到了广泛的研究。行走机构和转弯机构是四足机器人最关键的部分，目前，行走机构的研究大多采用在腿机构的关节处安装伺服电机进行驱动，增加了机器人的重量和控制策略的难度。并且，机器人本体大多是一个刚性整体，转弯机构研究不足。为此，项目将四足机器人本体作为一个柔性整体，采用三维建模软件Pro/E4.0设计了四足机器人的机械系统，提出了一种新颖的凸轮控制驱动式行走机构，设计了一种腿机构以及相应的凸轮控制驱动机构，并初步设计了柔性转弯机构。在此基础上，论文采用主从式控制方式设计了四足机器人的控制系统，重点讨论了以8

2、051单片机为控制器的行走机构和转向机构的控制系统设计。关键词：四足机器人；行走机构；凸轮驱动；控制系统；三维设计AbstractQuadrupedrobotasoneofbiomimeticrobots,hasbeenextensivelystudied.Travelagenciesandinstitutionsisaquadrupedrobotturningthekey,Atthepresent,servomotorisinstalledinthelegjointsofthemosttravelagencies,increasingt

3、heweightoftherobotandthedifficultyofthecontrolsystemstrategy.Andmostoftherobotisarigidbodyasawhole,andtheresearchoftheturninginstitutionsisnotfullystudied.Forthispurpose,theprojectwilltakefour-leggedrobotwholebodyasaflexiblerigidbody,andthree-dimensionalmodelingsoftwarePr

4、o/E4.0isusedfordesigningquadrupedrobotmechanicalsystems,anewtravelagencybasedoncamcontroldriveisproposed,akindoflegmechanismandcontrolofthecorrespondingcamdrivemechanismisdesigned,andaflexibleturninginstitutionispreliminarydesigned.Basedonthiswork,thecontrolsystemoftherob

5、otwasdesigned.Especially,controlsystemsofthesteppedmechanismandthewheelmechanismwereanalyzeddetailed.Keywords:quadrupedrobot;steppedmechanism;camdrive;controlsystem;threedimensionaldesign;目录1.引言11.1机器人及其相关技术的发展11.2国内外四足行走机器人得研究概况21.3机器人学主要涉及的学科内容41.4课题简介52.机器人系统总体设计62.1机器

6、人系统结构概述62.2四足机器人研发流程72.3四足机器人系统结构设计93.四足机器人机械系统的结构设计技术103.1机器人机械设计的内容及特点103.2机械结构总体设计113.3行走机构的研究133.4行走机构的设计计算193.5转弯机构的设计243.6腱机构283.7机器人的外形设计283.8驱动系统的设计294.控制系统的硬件设计354.1传感器354.2控制器364.3控制系统395.控制系统的软件设计425.1行走系统软件设计425.2转弯控制系统软件设计43总结47参考文献49致谢51凸轮控制驱动式的四足机器人系统设计1.引言

7、1.1机器人及其相关技术的发展自从人类制造出了一电子计算机为代表的各种信息处理和计算的工具，进一步拓展和延伸了人类大脑的功能。机器人的诞生和相关技术的发展，成为二十世纪人类科学技术的重大成就之一。1920年，捷克作家卡雷尔·佩克（KarelCapek）在其幻想情节剧《罗沙姆的万能机器人》中描述了一个名为R.U.R的工厂，将人类从繁重而乏味的工作中解放出来，制造出一种与人类相似，但能不知疲倦工作的机器奴仆，取名ROBOTA。Robot(机器人)一词由此演化而来。1960年，美国Unimation公司根据Devol的专利技术研制出了第一台工业

8、机器人样机，并定型生产Unimate工业机器人。1962年，美国的GeneralMotors公司在压铸件生产线上安装了第一台工业Unimate机器人,标志着第一代机器人的正式诞生。在此后的五十