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1、第6卷第4期中国工程机械学报Vol.6No.42008年12月CHINESEJOURNALOFCONSTRUCTIONMACHINERYDec.2008基于曲柄摇杆机构的新型六足爬行机器人的设计1211王劲松,樊鑫国,王洋,关放(1.辽宁工程技术大学机械工程学院,辽宁阜新123000;2.辽宁工程技术大学总务处,辽宁阜新12300)摘要:六足爬行机器人在理论上可以实现向前向后稳定行走.对驱动足采用了曲柄摇杆机构,将腿放在四杆机构的摇杆上,实现了腿前后摇摆行走.此外,由于是通过连杆曲线图谱选择腿部运动轨迹,从连杆曲线图谱上可以看到,整条曲线
2、都是很平滑的,因此,机器人在行走过程中也会非常稳定,而不至于出现冲击载荷.对六足机器人的行进机构、运动设计与分析、机器人的运动轨迹和六足机器人的控制系统进行了详细阐述.关键词:六足机器人;曲柄摇杆;运动分析;轨迹规划中图分类号:TP242文献标识码:A文章编号:1672-5581(2008)04-0448-06Newdesignoncrank2rocker2mechanism2basedhexapodwalkingrobots1211WANGJin2song,FANXin2guo,WANGYang,GUANFang(1.Collegeof
3、MechanicalEngineering,LiaoningTechnologyUniversity,Fuxin123000,China;2.GeneralOffice,LiaoningTechnologyUniversity,Fuxin123000,China)Abstract:Intheory,thehexapodwalkingrobotscanstablymoveforwardandbackward.Inthisstudy,acrankrocker,togetherwithalegfixedonafour2rodmechanism,
4、isappliedfordriven2footswinging.Inaddi2tion,thelegmotionaltrackisselectedbasedonthesmoothrod2curvediagram.Assuch,therobotwalkingmaintainsstablewithoutcollusiveloading.Intheend,suchdetailsasrobotwalkingmechanism,motionalde2signandanalysis,andtrackingandcontrollingsystemare
5、presented.Keywords:hexapodrobot;crankrocker;motionalanalysis;trackplanning在自然界和人类社会中,存在着人类无法到达的地方和可能危及人类生命的特殊场合,如:行星表面、工地、矿井、防灾救援和反恐斗争等.对这些环境进行不断的探索和研究,寻求一条解决问题的可行途径成为科学技术发展和人类社会进步的需要.不规则、不平坦是这些地形的共同特点,这就使轮式机器人和履带式机器人的应用受到限制.在这种背景下,足式机器人的研究蓬勃发展起来,而仿生足式机器人的出现更加显示出足式机器人的优势.
6、1六足爬行机器人结构设计机器人的结构设计主要包括整体设计、操作臂的设计、材料选择等方面.图1为本文所设计的六足爬[1]行机器人的结构简图.该机器人是由小型直流电机、蜗轮蜗杆减速器、皮带传输机构、6套平面四连杆机构等组成.机器人的操作臂即为图中的驱动足,是机器人行走的主要部件.为使机器人更好地行走,在机器人的驱动足上加上了1个腕部关节,适时地用驱动足上的步进电机调节驱动足下肢的方位,从而使六足更好地进行行走交换.这样就把机器人的驱动足分成了手爪、手腕、手臂3部分.作者简介:王劲松(1976-),男,讲师,工学硕士.E2mail:fuxinc
7、c@sina.com第4期王劲松,等:基于曲柄摇杆机构的新型六足爬行机器人的设计449手爪———机器人行走的触地部分,在结构设计上,采用了常用的球形足端.这种足端的作用及优点是:能在触地时始终保持有1点接触,并且可以是足端的任意一点,不需要像平地足似的需要考虑具体的地形状况,而且在行走时能适应其弧形轨迹.手腕的设计是为了避免机器人在行走过程中,由于机构设计的不完善导致的始终只有3腿触地,其他3腿悬空的现象发生.加入手腕以后,驱动足下臂可以绕上臂的腕关节旋转.在正常的行走时,机器人上下臂成1条直线,并保持不变.在2组腿要进行触地交换时,正在
8、触地的1组腿将下臂绕腕关节旋转收缩,使重心下降,这时,2组腿开始着地,当1组腿离开地面后,腕关节再旋转伸开,使上下臂成1条直线,如此循环下去.四杆机构的设计主要是为了确定足端运动轨迹.本文的4
