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1、第24卷第6期机电工程Vo.l24No.62007年6月MECHANICAL&ELECTRICALENGINEERINGMAGAZINEJun.2007新型六足爬行机器人设计112金波,胡厦,俞亚新(1.浙江大学流体传动与控制国家重点实验室,浙江杭州310027;2.浙江理工大学机械与自动控制学院,浙江杭州310018)摘要:采用了仿哺乳类的腿部结构,并针对这种腿部结构设计了六足的行走方式,通过对12个步进电机的控制,采用三角步态,实现了六足机器人的直行功能。仿真及试验证明,这种结构能较好地维持六足机器人自身的平衡
2、,并且对今后更深入地研究六足机器人抬腿行走姿态及可行性,具有较高的参考价值。关键词:六足机器人;步行;腿机构;电机控制中图分类号:TP242文献标识码:A文章编号:1001-4551(2007)06-0023-04Designofnovelhexapodwalkingrobot112JINBo,HUSha,YUYa-xin(1.TheStateKeyLaboratoryofFluidPowerTransmissionandControl,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China
3、;2.CollegeofMechanicalEngineeringandAutomation,ZhejiangSci-TechUniversity,Hangzhou310018,China)Abstract:Abioniclegstructurewhichissimilartothelegsofmammalswasused,andahexapodwalkingmodewasdesignedaccordingtothisstructure.Bycontrolling12stepmotorsstraightwalkin
4、gfunctionofthehexapodrobothasbeenimplementedwithtripodgaitmovement.Simulationandexperimentshowthatthisstructurecankeepthehexapodrobotbodypsbalancebetter,providinghighreferencevaluetoresearchtheadvantageandfeasibilityofleg-raisingwalkinggesture.Keywords:hexapod
5、robot;walking;legstructure;driver;motorcontrol走功能,试图来证实这种结构的优点及可操作性。0前言1六足机构设计多足步行机器人能够在不平的路面上稳定地行走,可以取代轮式车完成复杂环境中的运输、探测作腿部件的结构形式是多足步行机器人机构的重业,因此在军事运输及探测、矿山开采、海底工作、核要组成部分,从某种意义上说,对多足步行机器人机工业、星球探测、农业及森林采伐等许多行业有着非构的分析主要集中在对其腿机构的分析。常广阔的应用前景。多足步行机器人的开发及应本设计中,腿部采用简
6、单的二连杆结构,没有相用,已越来越受到学术界和工业界的关注。互牵连的运动结构,腿上各部分的摆动或转动完全笔者提出了一种新型的腿部结构,不同于普通依靠电机控制,这种开链关节式机构的优点在于:结的昆虫式仿生腿结构,该机器人的六足成直立状态,构紧凑,足端可达运动空间很大,且运动灵活。由于造型类似于哺乳动物。这种结构的特点是:比起横关节式腿的关节是铰接的,在步行过程中的失稳状态向张开的昆虫式腿部结构,垂直方向的承载力有所下具有较强的姿态恢复能力。它的不足之处是:在腿增强;机器人的宽度减小,机构更紧凑;腿的跨越能力的主运动平
7、面内,大、小腿的运动之间存在耦合,使得增强。但是,目前很少有成功控制这种腿结构的实运动的协调控制比较复杂,而且承载能力小。例,其主要原因是直立地腿部大大增加了控制的复杂关于各个连杆尺寸的设计,可以采用图谱法,即[1]程度。各个腿动作的协调控制是设计的难点。先编就连杆曲线图谱,然后从图谱中找出所需的本研究通过实现小型六足机器人实体的直线行运动轨迹曲线,最后查出该连杆机构的各尺寸参数。收稿日期:2007-01-08作者简介:金波(1971-),男,江苏常州人,副教授,博士,主要从事电液控制系统和机电一体化系统的研究。#
8、24#机电工程第24卷通过绘制简单的图谱,发现以大腿和小腿的比例接撑身体向前。由于身体的重心低,不用协调z方向的近1B1的情况较为可取。若小腿过长,虽然步长变运动,容易实现稳定,所以这种方案能得到广泛运用。大,运动速度加快,但对于电机的扭矩要求加大,身体的平稳度也降低;若小腿过短,虽然重心变低,稳定性增加,但行走效率低,机构不协调。此外,在大小腿的初始位置设
