华北五省机器人大赛_六足蜘蛛机器人项目申报书_2(1)

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1、2014中北大学华北五省(市、自治区）机器人大赛项目申报书项目名称六足蜘蛛机器人项目负责人叶波所属单位机械与动力工程学院指导教师参赛类型机器人创新设计起止时间2014·5—2014·10中北大学教务处申报人基本情况姓名叶波性别男出生年月1994·12·23学院机械与动力工程班级12020142联系电话18234067496申报项目类别机器人创新设计项目组成员姓名学院班级联系方式丁剑秋机电工程学院1201074218335163563王飞虎机电工程学院120104431523532445程少东机械与动力工程学院1

2、201014318335160250张金时计算机与控制工程学院1307054118435133360指导教师（根据项目要求填）基本情况姓名最高学历/学位职称所在单位联系方式E－mail近5年（2010—2014年）承担科研项目、及成果序号项目名称/来源/起止时间/排名经费(万元)项目名称六足蜘蛛机器人申报经费(元)1940是否有依托项目无依托项目名称项目背景面对地形不规则和崎岖不平的路况，轮式机器人和履带式机器人的应用受到了许多限制。以往的的研究表明轮式移动方式在平坦的地形上行驶时，具有相当的优势运动速度迅速、

3、平稳，结构和控制也较简单。但在不平地面上行驶时，能耗将大大增加，而在松软的地面或严重崎岖不平的地势上，车轮的作用也将严重丧失移动的效率。为了改善轮子对松软地面和不平地面的适应能力，履带式移动方式应用而生但履带式机器人在不平的地面上的机动性仍然很差，行驶时机身晃动严重。与轮式、履带式移动机器人相比，在崎岖不平的路面步行机器人具有独特优越性能在这种背景下多足步行机器人的研究蓬勃发展起来。而仿生步行机器人的出现更加显示出步行机器人的优势。多足步行机器人的运动轨迹是一系列离散的足印运动时只需要离散的点接触地面对环境的破

4、坏程度也较小，可以在到达的地面上选择最优的支撑点对崎岖地形的适应性强。正因为如此多足步行机器人对环境的破坏程度也小。轮适和履带式机器人则是一条条连续的撤迹。崎岖地形中往往含有岩石、泥土、沙子甚至峭壁和陡坡等障碍物可以稳定支撑机器人的连续路径十分有限，这意味着轮式和履带式的机器人在这种地形已经不适用。多足机器人的腿部具有多个自由度使运动的灵活性大大增加。它可以通过调节腿的长度保持身体水平也可以通过调节腿的伸长程度调整重心的位子因此不易翻倒稳定性更高。当然多足步行机器人也存在一些不足之处。比如为使腿部协调稳定运动从

5、机械结构设计到控制系统的算法都比较复杂相比自然节的节肢动物仿生多足步行机器人的机动性还有很大的差距内容描述本课题对仿生式六足机器人的研究设计主要包括机器人的构型，步态原理以及规划直线行走和定点转弯步态。在理想架构设计中，我们借鉴了自然界昆虫的身体结构，使得机器人的腿部结构尽量简化，这样可以避免不必要的关节和传动装置，减少控制的复杂性，同时用料节省并且设计美观。对于不同的路况设计了不同的步态方式，使得机器人可以在更好的满足运动任务的同时可以更多的降低能耗，从而延长其工作时间。为了使机器人能够完成更多方便的工作，在

6、机器人前部增加一个微型摄像头，在不影响其正常功能的前提下，使其能够完成追踪和拍摄细微场景的工作任务。此外我们会在机器人中安装距离传感器，这可用于机器人的导航和越障，也可达到进行定位的效果。实现原理作品主要是采用了Cypress公司的CY8C3866AXI-040芯片为控制核心，制作了一系列的对六足机器人的控制方式。其中机器人主体应用了该芯片多达19路的PWM输出对伺服电机进行合理控制并完成相应动作，机器人控制终端部分我们采用了该芯片的电容触摸感应模块、ADC采集模块、SPI模块、UART模块功能制作了手持的多功

7、能无线遥控装置。另外我们还采用了无线路由传输数据的方式，通过采集安置于机器人上的摄像头图像的方式对该机器人进行远程控制，分别可以采用PC上位机和android上位机进行控制六足机器人以CY8C3866AXI-040芯片为控制核心采用了19个小型的舵机作为机器人运动装置。电路控制方案上我们采用了，共用了19路PWM输出控制19个舵机的运动。还应用了该芯片的UART功能跟蓝牙模块通讯，跟路由通讯。六足机器人控制板可以分为电源模块、步进电机驱动电路模块、通讯模块和MP3模块，同时六组机器人还搭载摄像头模块。电源模块分

8、为两部分，分别为步进电机供电电源和控制板供电电源，采用两个电源可以有效的减小电机对控制板上芯片的干扰;步进电机驱动电路模块主要由PSOC最小系统板组成;通讯模块包括蓝牙模块和路由器模块电池为TPS5430供电，TPS5430是DCDC电源芯片，能提供3安培的电流输出，可以满足除步进电机以外其他部分的供电要求，PSOC芯片采用5伏供电，而蓝牙模块使用3.3伏供电，所以使用LM1117将5