六足仿生机器人原理解析及实物设计

一 研究目的

人类对于外太空探险的欲望从未间断过，因此，如何在不危害人类生命的前提下，挑选先遣部队之探险员，值得深思。近年来有相当多的探讨两足至多足机器人的在外太空的应用，过去两足机器人多为转型机械系统，其运动局限于二维平面，无法克服许多山区崎岖的地形。六足机器人具有跨障能力，可以克服崎岖的地形，且机器人比人类更能承受苛刻的工作环境，因此可以运用在许多危险的工作，例如火山的研究或其他星球的探测等。

在国外已由很多学者深入探讨过可移动式机器人的设计与改进。一般的移动式机器人的移动方式可分为轮形、足形。在足形移动式方面有分为两足、四足、六足和多足机器人，另外还有蛇形移动机器人。

无论在静止或行走，六足机器人的移动较具灵活性变化，但其步行控制需要有良好的控制与规划，六足机器人较不受地形限制，可四处移动是探索未知环境的一项利器，更是良好的研究题材。

二 系统总体方案

六足仿生机器人分为机器人模块和无线遥控模块两个大部分。他们的组成框图如下图所示。两个模块都是以PIC32单片机为控制核心，通过在2.8寸的TFT屏上模拟出按键控制机器人实现各种功能。

图1、六足机器人模块

图2、无线遥控模块

三 硬件设计

3.1 机器人的步态研究

a．前进步态（黑椭圆代表该脚着底，空心椭圆代表没着地）

图3、 初始状态               图4、第一组的三只脚抬起来

图5、第一组三只脚前移                 图6、第二组三只脚抬起来        

图7、第一组的三只脚利用对地              图8、第二组的三只脚着地

摩擦力将来身体前移，第二组的三只脚前移

图9、第二组的三只脚利用对地摩擦力将身体前移，第一组的三只脚前移，然后从图4

开始重复执行，实现机器人的进退步态。

注意：为了让机器人能够直线运动，必须让每只脚的前进距离必须相同。

b.拐弯步态

图10、初始状态                  图11、第一组的三只脚抬起来         

图12、第一组的三只脚拐弯并踩到         图13、第一组的三只脚利用对地的摩擦

地面上，然后第二组的三只脚抬起来            力使机器人拐弯一定角度，第二组的三只脚拐一定角度

图14、第一组的三只脚抬起来，    图15、第二组的三只脚利用对地

第二组的三只脚着地          的摩擦力使机器人拐弯一定角度，第一组 的三                                  只脚拐一定角度

图16、第二组的三只脚抬起来，第一组的三

只脚着地，然后从图13开始重复执行

注意：该结构每次拐弯的最大角度为30度，拐弯的最小角度为1度。所以通过程序可以设置拐弯角度1到255度的任意拐弯。