基于PLC的行走机器人设计.PDF

青岛橡胶轮胎设计院 邢媛 摘要：本文设计的行走机器人具有冗余驱动、运动拓扑的特点。为实现其 步行全方位机动性及作业多功能性， 需要解决一系列的技术问题， 而步态 规划及控制实现是其中的关键之一。为此，本文将围绕行走机器人步态生 成分析、步态控制实现等问题展开研究。综合分析了现有行走机器人的步 行机构，步行运动特点，分析了其运动学特征；提出了行走机器人静态步 行的稳定性判定方法，规划了机器人直线行走步态、定点转弯步态，以及 跨越障碍物的行走步态。并采用 PLC 实现对步态的控制。 文章编号:160311 基于PLC的行走机器人设计 Design of Walking Robot Based on PLC 1 引言 人技术的研究前沿， 给我国多足步行机器人工程 随着社会经济和科学技术的迅速发展，特别 实用化开发提供关键技术的支持， 开展多足步行 是工业自动化水平的大大提高，机器人的应用越 机器人相关理论和技术的研究具有十分重要的科 来越广泛，现已大量用于汽车、冶金、机械、轻 学意义和应用价值。在高技术发展的推动下， 针 工、建材等工业企业，而可编程控制器（PLC） 对多功能的应用情况和复杂的工作环境，对机器 作为现代工业控制的三大支柱之一，具有功能丰 人机械结构的设计和研究应该更加深入和全面， 富，使用方便、工作可靠、经济合算的特点，已 只有在良好的机械平台上，结合合理、有效地控 日益成为控制装置家族中的重要角色。 制策略，才能更好的规划机器人的步行，体现其 步行机器人是模仿动物的运动形式， 采用腿 作为足式机器人的优点和特点。 式结构来完成多种移动功能的一类特种机器人。 参照工业机器人的标准定义，可以把步行机器人 2 多足步行机器人运动自由度的分析 理解为“一种由计算机控制的用足机构推进的地 步行机器人的机械部分是机器人所有控制 面移动装置”以区别于行走式机械玩具及固定行 及运动的载体，其结构特点直接决定了机器人的 走模式的机械装置。通常足数多于或等于四的步 运动学特征，其性能的好坏也直接决定了功能可 行机器人称为多足步行机器人，该类机器人能够 行性。多足步行机器人的机构系统主要包括机器 在不平的路面上稳定地行走， 可以取代轮式车 人腿部件的布局、腿部件的结构形式、腿的数量 完成在一些复杂环境中的运输作业， 因此多足 等，而其中腿部件的结构形式是多足步行机器人 步行机器人在军事运输及探测、矿山开采、水下 机构的重要组成部分，是机械设计的关键之一。 建筑、核工业、星球探测、农业及森林采伐、教 因此，从某种意义上说，对多足步行机器人机构 育、艺术及娱乐等许多行业有着非常广阔的应用 的分析主要集中在对其腿机构的分析。 一般地， 前景。 从机器人结构设计要求看，腿机构不能过于复 [相关链接] 长期以来，步行机器人技术一直是国内外机 杂，杆件过多的腿机构形式会引起结构和传动的 器人领域研究的热点之一。 为了索多足步行机器 实现产生困难。因此对多足步行机器人腿机构的 机器人 SERVO MOTION CONTROL 93 ·