项目研究总结报告—仿生四足行走机械 .pdf

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仿生四足行走机械

设计者：赵康，张强，董小刚，韩小晨

指导教师：郭鹏程

（陕西理工学院机械工程训练中心，汉中723003）

一、项目目标的完成情况

项目按照预期目的，完成情况如下：

（一）、气动中央控制系统研制成功，实现纯机械的控制方法控制仿生四足

步行机械的运动，达到预期目的。

（二）、仿生四足步行机械的腿部连杆机构设计为辅助多连杆机构，实现仿

生，越障以及适应不同路面的要求下，达到设计目的。

（三）、转向机构在满足合理，高效以及准确的要求设计出了平行四边形机

构和梯形转向机构的巧妙结合，实现仿生四足行走机械随时转向的要求。

（四）、作品在设计加工中期，恰逢学校挑战杯科技竞赛，就参加比赛，获

得2013年挑战杯陕西理工学院二等奖。

总之，陕西理工学院2012大学生创新实验项目（UIRP）按照设计方案已达

到预期结果。

二、创新之处

（一）、用纯机械的控制系统实现了对仿生四足步行机械的运动控制。

（二）、创新设计的腿部辅助多连杆机构实现了四足机械的高度仿生。

（三）、转向系统的创新设计实现了左转后腿摆、右转前腿摆的转向功能。

三、研究成果

（一）、中央气动控制系统研制成功，中央控制系统由气动控制中央控制阀、

四个腿部多个气动缸组成。气动控制中央控制阀负责控制四个机械腿的气流切

换，腿部气动缸多个缸实现仿生四足步行机械在不同状态时，不同杆件的上的气

缸推拉工作，实现行走和仿生的腿部运动。

气动控制中央控制阀工作原理如下：

总体的运动时按照安三足着地一足腾空（即3-1）的规律进行的重心前移

动作。运动的动力来自空气压缩机（起源）输出的气体，压缩机输出的气体经过

中央控制阀后分到每个腿的气缸中，通过气缸的伸缩控制腿的提起与摆动，运动

的规律简述如下：

现将四只腿分为：左前·右前·左后·右后。

规定一个腿完成一个动作到下一个相同动作开始前为一个周期，每个退完成的动

作都是一样的即：提腿前摆腿伸腿后摆腿。而每个腿的运动是按照一定的

时间差和左前右后--右前左后的顺序进行运动的。一个周期过程如下：

左前提腿-前摆后摆后摆后摆

-伸腿

左后后摆后摆后摆提腿-前摆

-伸腿

右前后摆后摆提腿-前摆后摆

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-伸腿

右后后摆提腿-前摆后摆后摆

-伸腿

上表说明：在前腿运动的同时其它三个腿在做着各自的运动，每个退岁都独立但

都有联系，且总是保持三足着地，这样才能稳定。

控制阀的名称是转动阀，其中央控制原理是经过中心轴的转动将气流分给每个腿

的气缸，中心轴的转动动力来自小型马达，并且动过调节马达的转速就可以调节

腿的运动快慢。

具体原理如下：

在中心轴上的四个截面上铣一定深度的两个槽（气流槽）一个和进气接通，

另一个和出气接通，而在阀体的相同截面上均匀的打通16个进出气口，这16个

进出气口分别和腿上的8个气缸