六足仿生机器人原理解析及实物设计

一 研究目的

人类对于外太空探险的欲望从未间断过，因此，如何在不危害人类生命的前提下，挑选先遣部队之探险员，值得深思。近年来有相当多的探讨两足至多足机器人的在外太空的应用，过去两足机器人多为转型机械系统，其运动局限于二维平面，无法克服许多山区崎岖的地形。六足机器人具有跨障能力，可以克服崎岖的地形，且机器人比人类更能承受苛刻的工作环境，因此可以运用在许多危险的工作，例如火山的研究或其他星球的探测等。

在国外已由很多学者深入探讨过可移动式机器人的设计与改进。一般的移动式机器人的移动方式可分为轮形、足形。在足形移动式方面有分为两足、四足、六足和多足机器人，另外还有蛇形移动机器人。

无论在静止或行走，六足机器人的移动较具灵活性变化，但其步行控制需要有良好的控制与规划，六足机器人较不受地形限制，可四处移动是探索未知环境的一项利器，更是良好的研究题材。

二 系统总体方案

六足仿生机器人分为机器人模块和无线遥控模块两个大部分。他们的组成框图如下图所示。两个模块都是以PIC32单片机为控制核心，通过在2.8寸的TFT屏上模拟出按键控制机器人实现各种功能。

图1、六足机器人模块

图2、无线遥控模块

三 硬件设计

3.1 机器人的步态研究

a．前进步态（黑椭圆代表该脚着底，空心椭圆代表没着地）

图3、 初始状态               图4、第一组的三只脚抬起来

图5、第一组三只脚前移                 图6、第二组三只脚抬起来        

图7、第一组的三只脚利用对地              图8、第二组的三只脚着地

摩擦力将来身体前移，第二组的三只脚前移

图9、第二组的三只脚利用对地摩擦力将身体前移，第一组的三只脚前移，然后从图4

开始重复执行，实现机器人的进退步态。

注意：为了让机器人能够直线运动，必须让每只脚的前进距离必须相同。

b.拐弯步态

图10、初始状态                  图11、第一组的三只脚抬起来         

图12、第一组的三只脚拐弯并踩到         图13、第一组的三只脚利用对地的摩擦

地面上，然后第二组的三只脚抬起来            力使机器人拐弯一定角度，第二组的三只脚拐一定角度

图14、第一组的三只脚抬起来，    图15、第二组的三只脚利用对地