【摘 要】
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根据人类发展需求,能够在不同环境中平稳运动的机器人变得越来越具有研究价值。传统的轮式、履带式机器人在平地、泥泞地面、碎石等路面环境下拥有优良的行走能力,但是在类似沙漠等容易下沉下陷的环境中,就会出现无法行走的情况。而C形腿机器人在沙漠环境下依然具备的可通过性,使得我们可以基于C形腿研发一款可以在不同环境下运动的机器人。本文通过对动物仿生学原理的研究和对机器人动力学的研究成果的利用,设计出一种全新的
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根据人类发展需求,能够在不同环境中平稳运动的机器人变得越来越具有研究价值。传统的轮式、履带式机器人在平地、泥泞地面、碎石等路面环境下拥有优良的行走能力,但是在类似沙漠等容易下沉下陷的环境中,就会出现无法行走的情况。而C形腿机器人在沙漠环境下依然具备的可通过性,使得我们可以基于C形腿研发一款可以在不同环境下运动的机器人。本文通过对动物仿生学原理的研究和对机器人动力学的研究成果的利用,设计出一种全新的四足C形腿机器人。研究四足C形腿的结构特点以及四足C形腿机器人在地面的受力情况,以选择C形腿的大小、材料和几何结构。规划四足C形腿机器人的步态运动方式,根据整体四足C形腿机器人在运动过程中的重心变化设计C形腿的步态变化以达到整体重心平衡,以及根据C形腿部在地面的接触状态设计具体的步态跟随角,分析四足机器人C形腿与地面作用受力情况与规律。完成机器人基础机械结构设计,使机器人能够适应地面环境,进行稳态行走。构建仿生四足C形腿机器人运动控制系统,以达到尽量小的控制延迟和误差,建立遥控平台,通过上位机控制四足C形腿机器人。机器人可以调整跟随角的大小来增强运动步态稳定性,以便获得更好的运动性能,还需完善机器人的C形腿机械结构设计、电机轴和编码器轴与C形腿的力传动设计、机器人整体尺寸及各模块位置安放设计,来满足四足C形腿机器人的基本的机械结构要求。然后以STM32RCT6芯片作为控制核心,结合封装了 CAN通信模块、蓝牙通信模块和陀螺仪模块的电路转接板、RE35伺服电机及驱动器、绝对编码器、5000mAh锂电池组等模块,进行通信网络的搭建以及电路的连接,完成四足C形腿机器人硬件控制系统的搭建。然后进行各模块软件配置,实现基于蓝牙、CAN通信的数据连接,编写C形腿机器人的静步态,动步态,爬坡步态,转弯步态设计对应的腿部相位控制算法,介绍STM32的各模块通过USART串口和自带1O 口的数据接收流程,完成四足C形腿机器人软件部分控制系统的搭建。最后利用Android Studio为开发平台,搭建四足C形腿机器人的遥控平台,作为上位机发送控制指令,实现机器人与人的遥控信息交互。
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