仿生六足机器人中期报告

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1、编号:哈尔滨工业大学大一年度项目中期检查报告项目名称：仿生六足机器人项目负责人：学号联系电话：电子邮箱：院系及专业：机电工程学院指导教师：职称：联系电话：电子邮箱：院系及专业：机电工程学院哈尔滨工业大学基础学部制表填表日期：2014年6月28日2一、项目团队成员（包括项目负责人、按顺序）姓名性别所在院学号身份证号本人签字二、指导教师意见签名：年月日三、项目专家组意见1．是否达到中期目标（在□内打√）：□达到中期目标□基本达到中期目标□未达到中期目标2．成绩评定（在□内打√）：□合格□改进后可继续执行□不合格，项

2、目实施意见：□提出警告、观察后再定继续执行或中止□中止实施3．其它意见和建议：组长签名：（盖章）（学部盖章）年月日2四、研究背景1.研究现状4.1国内研究现状随着电子技术发展，计算机性能的提高，使多足步行机器人技术进入了基于计算机控制的发展阶段。其中有代表性的研究为1993年,美国卡内基-梅隆大学开发出有缆的八足步行机器人DANTE，图1所示,用于对南极的埃里伯斯火山进行了考察，其结构由2个独立的框架构成。这一阶段研究的重点在于机器人的运动机构的设计、机器人的步态生成与规划及传统的控制方法在机器人行走运动控制过

3、程的应用。BostonDynamics公司的BigDog四足机器人用于为军队运输装备，其高3英尺，重165磅，可以以3.3英里的速度行进，其采用汽油动力。图1AdaptiveSuspensionVehicle图2Odex1步行机器人图3MIT腿部实验室的四足和双足机器人图4DANTE步行机器人由于新的材料的发现、智能控制技术的发展、对步行机器人运动学、动力学高效建模方法的提出以及生物学知识的增长促使了步行机器人向模仿生物的方向发展。4.2国外研究现状11我国步行机器人的研究开始较晚，真正开始是在上世纪80年代初

4、。1980年，中国科学院长春光学精密机械研究所采用平行四边形和凸轮机构研制出一台八足螃蟹式步行机,主要用于海底探测作业,并做了越障、爬坡和通过沼泽地的试验。1989年，北京航空航。天大学孙汉旭博士进行了四足步行机的研究，试制成功一台四足步行机，并进行了步行实验；钱晋武博士对地、壁两用六足步行机器人进行了步态和运动学方面的研究。1991年，上海交通大学马培荪等研制出JTUWM系列四足步行机器人，该机器人采用计算机模拟电路两级分布式控制系统,JTUWM-III以对角步态行走,脚底装有PVDF测力传感器，如图5，同时

5、对多足步行机器人的运动规划与控制，以及机器人的腿、臂功能融合和模块化实现的控制体系及其设计进行了研究。图5JTUWM四足步行机器人2.研究趋势　根据美国陆军1967年调查,地球上近一半的地面不能为传统的轮式车辆或履带车辆到达[1],而多足式动物却可以在这些地面上行走自如.从中得到启示:轮式车辆在平地运输中有不可替代的作用,履带车辆被广泛应用于沙地和泥泞,然而人们没能找到合适的方法用于山地和多障碍地面足式步进车辆就解决了这些问题,能跨越沟、坎等障碍，并且步进车辆足部落脚点的离散性和面积小的特点使其对坑洼山地的机动

6、性和适应性更强,机器人能够在足尖点可达范围内灵活调整行走姿态并选择合理的支撑点,使得机器人具有更高的避障和越障能力[2]，同时其运行足部也较轮式车辆和履带车辆更加轻便.以往各国学者对四足、六足八足步进机的研究中取得了丰硕的成果,但这些步进车大多局限于采用矩形框架分布六足,而使其自由度分布因足部干涉而受到限制,这不能不说是一种遗憾。足式运输的优越性使其成为机器人学研究的一个引人注目的热点.它在航空航天(登月,火星探测)、工农业生产(西部大开发、物流自动化机械设备的探测和检修),军事国防等领域有广泛的应用前景。3.

7、研究意义它可以较易的跨过比较大的障碍，并且机器人足所具有的大量自由度可以是机器人的运动更加灵活，对凹凸不平的地形的适应能力更强。能够代替人类完成单调重复的工作，有着更强的适应能力，在高气温、瘴气等恶劣环境下仍然能精准无误的完成任务。五．项目研究内容及实施方案我们拟定躯干部分选用亚克力板，易于加工可设计拼接结构，不耐冲击。躯干和足之间选用铆钉连接，连接强度较大，能够紧、密连接工件。11接触面积较大的地方选用胶接的方法，应用面广，不受基本结构限制。主要驱动方式将选用驱动器采用微型直流角位移伺服电动机，也就是我们常说

8、的舵机。项目设计共使用12个舵机用于步态实现。每条腿上有两个舵机，分别控制髋关节和膝关节的运动，舵机安装呈正交，构成垂直和水平方向的自由度。由于腿只有水平和垂直平面的运动自由度，所以只考虑利用三角步态实现直线行走。电源线和地线用于提供舵机内部的直流电机和控制线路所需的能源．电压通常介于4～6V，一般取5V。给舵机供电电源应能提供足够的功率。控制线的输入是一个宽度可调的周期性方波脉冲信号