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1、
六足仿生機器人
人們對機器人的幻想與追求已有3000多年的歷史，人類希望制造一種像人一樣的機器，以便代替人們完成各種工作。1959年，第一臺工業(yè)機器人在美國誕生，近幾十年，各種用途的機器人相繼問世，使人類的許多夢想變?yōu)楝F(xiàn)實。隨著機器人工作環(huán)境和工作任務(wù)的復(fù)雜化，要求機器人具備有更高的運動靈活性和特殊位置環(huán)境的適應(yīng)性，機器人簡單的輪子和履帶的移動機構(gòu)已不能適應(yīng)多變復(fù)雜的環(huán)境要求。在仿生技術(shù)、控制技術(shù)和制造技術(shù)不斷發(fā)展的今天，各種各樣的仿生機器人相繼被研制出來，仿生機器人已經(jīng)成為機器人家族重要的成員。
仿生爬行機器人是一種基于仿生學(xué)原理研制開發(fā)的新型足式機器人。與傳統(tǒng)
2、的輪式或者履帶機器人相比，足式機器人自由度多，可變性大、結(jié)構(gòu)發(fā)雜、控制繁瑣，但其在運動特性方面具有獨特的優(yōu)點：首先是足式機器人具有較好的機動性，對不平地面的適應(yīng)能力十分突出，由于其立足點是離散的，與地面的接觸面積較小，因而可以在可能達到的地面上選擇最優(yōu)支撐點，從而能夠相對容易的通過松軟地面以及跨過比較大的障礙；其次是足式機器人的運動系統(tǒng)可以實現(xiàn)主動隔振，允許機身運動軌跡與足軌跡解耦。盡管地面高低不平，機身的運動仍可達到相對平穩(wěn)。
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本課題主要研究的內(nèi)容是一種六足仿生機器人的機械機構(gòu)部分的設(shè)計和分析，圍繞六足仿生機器人的前沿技術(shù)，主要仿生對象為螞蟻，主要實現(xiàn)機器人前后左右移
3、動，具有良好的仿生特性，研究具有抗沖擊性以及地形適應(yīng)能力的仿生機設(shè)計技術(shù)，六足仿生機器人系統(tǒng)模型；研究六足機器人適應(yīng)不同地形環(huán)境的能力。研制系統(tǒng)設(shè)計與仿真等核心單元。研制高速、高負載力、對典型非結(jié)構(gòu)化地形具有高適應(yīng)能力的六足仿生機器人，并開展系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、地形適應(yīng)能力以及對抗控制實驗驗證。本次設(shè)計的預(yù)期要達到的效果是可以實現(xiàn)靈活進退和轉(zhuǎn)向，跨越障礙物，通過洼地和臺階并且保持平衡防止傾翻，能夠?qū)崿F(xiàn)實時避障，合理規(guī)劃行走路線。
1、技術(shù)方案
一、機器人功能介紹：
a）可實現(xiàn)前進后退轉(zhuǎn)彎等基本動作，加裝傳感器后對小障礙物越過、大障礙物繞開，具有遙控模式，可通過無線裝置無線控制。
4、
b）機器人機械機構(gòu)：
舵機在仿生機器人中的應(yīng)用：舵機有體積緊湊，便于安裝，輸出力矩大，穩(wěn)定性好等優(yōu)點。一個放上機器人，機器人各個關(guān)節(jié)都有一定的自由度數(shù)，而每個舵機正是實現(xiàn)其中一個個關(guān)節(jié)在一個自由度上的運動。
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二、機器人控制系統(tǒng)開發(fā)
機器人有主體結(jié)構(gòu)和機械結(jié)構(gòu)后，要想讓他真正運動起來以及實現(xiàn)預(yù)期的功能，必須要有控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)是機器人的中樞神經(jīng)，所以要想實現(xiàn)動作都要通過控制系統(tǒng)來控制機器人的各個伺服電機做出相應(yīng)的動作，而傳感器測量到的數(shù)據(jù)都要傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)進行處理?？梢哉f一個機器人的好壞很大程度上取決于控制系統(tǒng)和控制算法設(shè)計的好壞。
三、
5、開發(fā)工具
開發(fā)工具采用Arduino是一種便捷靈活方便上手的開源電子原型平臺，包括硬件和軟件。使用Arduino開發(fā)有很多優(yōu)勢：開放源代碼的電路圖設(shè)計，程序開發(fā)接口免費下載，也可以根據(jù)自己需求修改。使用低價格的微處理器控制器，可以采用USB接口供電，不需要外接電源，可以使用外部9VDC輸入；Arduino支持ISP在線燒，可以將新的‘bootloader’固件燒錄AVR芯片；有了bootloader之后，可以通過串口或者USB to Rs232線更新固件；支持多種互動程序。
四、控制系統(tǒng)原理設(shè)計
1、系統(tǒng)控制對象為：伺服電機、電機控制器。他們的控制關(guān)系為遞進關(guān)系。首先系
6、統(tǒng)軟件控制串口發(fā)送控制字節(jié)到伺服電機控制器，伺服電機控制器發(fā)出pwm信號到伺服電機，伺服電機根據(jù)驅(qū)動信號運轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度。
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2、為了實現(xiàn)六足機器人的避障功能，必須要有傳感器來感知障礙物的距離。如超聲波傳感器，紅外傳感器。傳感器通過模擬接口將數(shù)據(jù)發(fā)送到控制板中，控制芯片對信號進行處理從而做出相應(yīng)的反應(yīng)，并將動作信號通過pwm接口傳輸?shù)诫姍C控制板中。通訊功能要采用專門的通訊模塊來實現(xiàn)WiFi，GSM等。
參考文獻
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[5] 郭少晶 韓寶玲 羅慶生 六足仿生步行機器人系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的研究[J].機械與電子，2007第四期90-93.
第一作者：姓名：汪航超，性別：男，出生日期：1995.2.10，院系：鄭州大學(xué) 電氣工程。
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第二作者：姓名：李凱樂，性別：男，出生日期：19910608，院系：鄭州大學(xué) 信息工程學(xué)院。
第三作者：姓名：李益涵，性別：男，出生日期：1996年1月10日，院系：鄭州大學(xué) 化工與能源學(xué)院。
（注：可編輯下載，若有不當之處，請指正，謝謝!）
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