仿生6足爬行机器人的研究.pdf

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1、仿生6足爬行机器人的研究赵迎春营1：7职业技术学院营口115000摘要：基于仿生学原理，设计了仿生6足爬行机器人系统，该系统采用PLC和单片机联合控制及关节型18个自由度的伺服机构，实现了闭环控制的反馈检测。无论地面状况如何，该系统都能够选择合适的步态，合理规划行走轨迹，实现避障越障功能，具有较高的灵活性、可靠性和较好的适用性。关键词：仿生6足爬行机器人；PLC；伺服机构；闭环；轨迹中图分类号：TP242．3文献标识码：A文章编号：1001—0785(2011)10—0067—03Abstract

2、：Basedontheprincipleofbionics，thepaperdesignshexapodwalkingbio-robotsystemwhichisjointlycontrolledbyPLCandmicroprocessor，andconsistsofa18degreesoffreedomservomechanism，achievingtheclosed—loopcontrolfeedbacktesting．Nomatterhowthesituationontheground，th

3、esystemcanselecttheappropriategaitandreasona—blyplanthewalkingtracktoavoidobstacles，andthesystemisofhighflexibility，reliabilityandgoodapplicability．Keywords：hexapodwalkingbio—robot；PLC；sen，o—mechanism；closed—loop；track的仿真机器人，它由18个伺服电机操控6组相同0引言的足关节，每足有

4、平面旋转及垂直提升2个自由仿生机器人是指模仿自然界中生物的外部形度，另外，每足的膝盖上有1个自由度，共3个自状、精巧结构、行为方式和运动机理等的机器人由度。此结构可使各足关节独立地在其可达到领系统⋯，能适应特定的自然环境并从事具有生物域的三维空间中任意选择落足点，使整机具有很特点的工作。仿生6足爬行机器人是一种基于仿强的地面适应能力J。通过对18个伺服电机的精生学原理设计的新型足式机器人，它采用仿蜘蛛确控制，可模拟研究6足蜘蛛类节肢动物的行走类节肢动物的爬行机构进行运动，具有丰富的动步态，自动完成

5、前进、后退、左转、右转、左移、力学特性。仿生6足爬行机器人比传统的轮式机右移、复位等动作。机器人要完成1个连贯的动器人有更好的移动性，可以轻易地跨过较大的障作，需由若干个不同时刻的姿势形态组合而成。碍，可以探索轮式机器人无法到达的领域。同时，为使机器人稳定站立，任意时刻都应有互不相邻它具有很强的灵活性，它的立足点是离散的，跟的3个自由度着地。各自由度运行到不同的角度地面的接触面积较小，可以在地面上选择最优支组成不同的姿势。通过对旋转角度和电机速度的撑点，即使在表面极度不规则的情况下，通过严调整，实

6、现漫步、快走、急跑、转弯、自转等各格选择足的支撑点，也能够行走自如J。此外，种步态行为，并在各种地面环境，如光滑地面、它还具有很高的可靠性，足式机器人具有冗余的粗糙地面、沙石地面、湿泥地面等，进行步态自由度，即使个别自由度损坏，也不会影响整体调整。的动作。上述这些特点，使仿生6足爬行机器人仿生6足爬行机器人的控制系统由PLC和单更能胜任管道监测、冰下搜寻、野外侦查以及太片机组成，两者优势互补，将PLC的高可靠性和空探测等对独立性、可靠性要求较高的工作J。模块化结构等优点和单片机灵活控制可调宽度方为

7、了适应越来越多的非结构环境下的工作，足式波信号PWM的性能相结合，形成1套功能完善、机器人正日益成为机器人技术领域的研究热点]。性能稳定的高性价比控制系统。根据控制要求并考虑I／O数目15％裕留量，选择德国西门子s7—l系统概述200CPU226PLC及AVRATmegal6单片机构成的所述的仿生6足爬行机器人是研究步态行走控制系统。在PLC程序中建立1个数据表，根据《起重运输机械》2011(10)、一67—外部的控制信号或传感器信号，进行逻辑运算处行。理论上各舵机都能够在0。～180。之间运行，

8、理，调用其中的数据，再以脉冲形式发给控制板但受到安装尺寸的影响，第1、第2自由度只能在上的单片机，单片机根据接收到的脉冲指令经运30。～180。之间运行，同时受单片机内部时钟周期算后发给各舵机相应的控制脉冲，舵机收到控制的影响，不能完全分辨180个角度值。在保证精度信号后执行动作。的前提下，将180。分30等份，每6。为1步进。每组足关节的第3自由度与相邻的第2自由度在运行2系统硬件设计时不能靠得太近，否则会造成2个关节卡住，电本系统的随动机构采用伺服电机，简称舵机。机堵转，损坏舵