四足机器人系统设计 .pdfVIP

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摘要

四足机器人作为仿生机器人的一种，得到了广泛的研究。行走机构和转弯机

构是四足机器人最关键的部分，目前，行走机构的研究大多采用在腿机构的关节

处安装伺服电机进行驱动，增加了机器人的重量和控制策略的难度。并且，机器

人本体大多是一个刚性整体，转弯机构研究不足。为此，项目将四足机器人本体

作为一个柔性整体，采用三维建模软件Pro/E4.0设计了四足机器人的机械系统，

提出了一种新颖的凸轮控制驱动式行走机构，设计了一种腿机构以及相应的凸轮

控制驱动机构，并初步设计了柔性转弯机构。在此基础上，论文采用主从式控制

方式设计了四足机器人的控制系统，重点讨论了以8051单片机为控制器的行走机

构和转向机构的控制系统设计。

关键词：四足机器人；行走机构；凸轮驱动；控制系统；三维设计

Abstract

Quadrupedrobotasoneofbiomimeticrobots,hasbeenextensivelystudied.

Travelagenciesandinstitutionsisaquadrupedrobotturningthekey,Atthe

present,servomotorisinstalledinthelegjointsofthemosttravelagencies,

Andmostoftherobotisarigidbodyasawhole,andtheresearchoftheturning

robotwholebodyasaflexiblerigidbody,andthree-dimensionalmodeling

softwarePro/E4.0isusedfordesigningquadrupedrobotmechanicalsystems,a

newtravelagencybasedoncamcontroldriveisproposed,akindofleg

mechanismandcontrolofthecorrespondingcamdrivemechanismisdesigned,

controlsystemoftherobotwasdesigned.Especially,controlsystemsofthe

steppedmechanismandthewheelmechanismwereanalyzeddetailed.

Keywords:quadrupedrobot;steppedmechanism;camdrive;control

system;threedimensionaldesign;

目录

1.引言1

1.1机器人及其相关技术的发展1

1.2国内外四足行走机器人得研究概况2

1.3机器人学主要涉及的学科内容4

1.4课题简介5

2.机器人系统总体设计6

2.1机器人系统结构概述6

2.2四足机器人研发流程7

2.3四足机器人系统结构设计9

3.四足机器人机械系统的结构设计技术10

3.1机器人机械设计的内容及特点10

3.2机械结构总体设计11

3.3行走机构的研究13

3.4行走机构的设计计算19

3.5转弯机构的设计24

3.6腱机构28

3.7机器人的外形设计28

3.8驱动系统的设计29

4.控制系统的硬件设计35

4.1传感器35

4.2控制器36

4.3控制系统39

5.控制