【摘要】：隨著人類對沙漠資源的不斷探索開發(fā),沙漠移動探測設備的運動能力成為制約沙漠探測和作業(yè)的關鍵技術之一。傳統(tǒng)的輪式、履帶式機器人在泥土、石礫等路面環(huán)境下具備優(yōu)良的通過性能,但是在沙漠非結構地面環(huán)境中適應能力大幅度下降。仿照自然界爬行動物設計的足式機器人可以針對不同的路面設計出不同的運動步態(tài),運動靈活性較高。本文通過觀察沙漠中蜥蜴的爬行方式,利用仿生學技術結合輪式和足式機器人的特點,設計出一種能夠在沙漠環(huán)境完成特定任務的六足C形腿機器人。首先分析C形腿在沙基中的運動模型以及受力特性,研究六足C形腿機器人在沙漠地面中三腳架步態(tài)的運動特性,機器人可以調整跟隨角的大小來改變腿部的沉陷深度,以便獲得更好的運動性能,還需完善機器人的腿部構造、傳動裝置、整體布局的尺寸設計,從而滿足機器人的基礎機械結構要求。其次以STM32VET6型號微控制器芯片為控制核心,結合直流電機、伺服電機驅動器、通訊模塊以及各種傳感器模塊,搭建各功能模塊之間的電路連接以及通訊網(wǎng)絡連接,構建六足C形腿機器人控制系統(tǒng)的硬件。再次,在控制系統(tǒng)硬件的基礎上,完成基礎驅動配置,實現(xiàn)軟件層面的數(shù)據(jù)連接,針對C形腿機器人的三腳架步態(tài)的前進、后退、左轉、右轉,設計對應的腿部相位控制算法,給出微控制器的USART以及CAN接口的數(shù)據(jù)接收流程,建立六足C形腿機器人控制系統(tǒng)的軟件部分。最后以LabVIEW作為開發(fā)環(huán)境設計六足C形腿機器人遠程監(jiān)控平臺,給機器人下發(fā)控制指令,同時監(jiān)測機器人的部分狀態(tài)數(shù)據(jù),實現(xiàn)人機信息交互功能。六足C形腿機器人主要由機械結構、控制系統(tǒng)硬件、控制系統(tǒng)軟件、遠程監(jiān)控平臺構成,四者的相互結合共同實現(xiàn)機器人在沙漠中的平穩(wěn)運行。結合六足C形腿機器人的腿部特性,機器人可調整跟隨角的大小來適應不同的沙漠環(huán)境,本機器人對面向沙漠等復雜地面的移動機器人開發(fā)研究具有一定的參考意義。
【學位授予單位】：寧夏大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP242
【圖文】：

一定程度上沒有體現(xiàn)移動足式機器人的實質性意義。而隨后，微電子技術和計算機控制技術逡逑的出現(xiàn)進一步推動了機器人技術的發(fā)展。逡逑~|．逡逑圖１－１邋Ｗａｌｋｉｎｇ邋Ｔｒｕｃｋ邐圖丨－２六足機器人ＯＤＥＸ－Ｉ逡逑１９８３年，美國Ｏｄｅｔｉｃｓ公司研制出一款仿生六足機器人“ＯＤＥＸ－丨”，機器人六條腿呈圓形分布逡逑環(huán)繞在機身周圍，每條腿都有三個自由度，腿部關節(jié)以直流伺服電機作為動力系統(tǒng)，通過采集分逡逑析驅動部件反饋信號以及足部的觸覺信號實現(xiàn)對腿部的精準控制，該機器人可根據(jù)外界條件的變逡逑化改變自身形狀，朝任意方向爬行。繼“ＯＤＥＸ－Ｉ”之后，該公司相繼研發(fā)成功了環(huán)境適應能力更強逡逑的“ＯＤＥＸ－ＩＩ”和“ＯＤＥＸ－ＩＩＩ”六足機器人。逡逑＿邋Ｊ逡逑圖１－３波士頓Ｌｉｔｔｌｅ邋Ｄｏｇ機器人邐圖１－４波士頓Ｂｉｇ邋Ｄｏｇ機器人逡逑－２－逡逑

一定程度上沒有體現(xiàn)移動足式機器人的實質性意義。而隨后，微電子技術和計算機控制技術逡逑的出現(xiàn)進一步推動了機器人技術的發(fā)展。逡逑~|．逡逑圖１－１邋Ｗａｌｋｉｎｇ邋Ｔｒｕｃｋ邐圖丨－２六足機器人ＯＤＥＸ－Ｉ逡逑１９８３年，美國Ｏｄｅｔｉｃｓ公司研制出一款仿生六足機器人“ＯＤＥＸ－丨”，機器人六條腿呈圓形分布逡逑環(huán)繞在機身周圍，每條腿都有三個自由度，腿部關節(jié)以直流伺服電機作為動力系統(tǒng)，通過采集分逡逑析驅動部件反饋信號以及足部的觸覺信號實現(xiàn)對腿部的精準控制，該機器人可根據(jù)外界條件的變逡逑化改變自身形狀，朝任意方向爬行。繼“ＯＤＥＸ－Ｉ”之后，該公司相繼研發(fā)成功了環(huán)境適應能力更強逡逑的“ＯＤＥＸ－ＩＩ”和“ＯＤＥＸ－ＩＩＩ”六足機器人。逡逑＿邋Ｊ逡逑圖１－３波士頓Ｌｉｔｔｌｅ邋Ｄｏｇ機器人邐圖１－４波士頓Ｂｉｇ邋Ｄｏｇ機器人逡逑－２－逡逑

化改變自身形狀，朝任意方向爬行。繼“ＯＤＥＸ－Ｉ”之后，該公司相繼研發(fā)成功了環(huán)境適應能力更強逡逑的“ＯＤＥＸ－ＩＩ”和“ＯＤＥＸ－ＩＩＩ”六足機器人。逡逑＿邋Ｊ逡逑圖１－３波士頓Ｌｉｔｔｌｅ邋Ｄｏｇ機器人邐圖１－４波士頓Ｂｉｇ邋Ｄｏｇ機器人逡逑－２－逡逑

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