【摘要】：隨著人類對(duì)沙漠資源的不斷探索開發(fā),沙漠移動(dòng)探測(cè)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)能力成為制約沙漠探測(cè)和作業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)的輪式、履帶式機(jī)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(jié)構(gòu)地面環(huán)境中適應(yīng)能力大幅度下降。仿照自然界爬行動(dòng)物設(shè)計(jì)的足式機(jī)器人可以針對(duì)不同的路面設(shè)計(jì)出不同的運(yùn)動(dòng)步態(tài),運(yùn)動(dòng)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(xué)技術(shù)結(jié)合輪式和足式機(jī)器人的特點(diǎn),設(shè)計(jì)出一種能夠在沙漠環(huán)境完成特定任務(wù)的六足C形腿機(jī)器人。首先分析C形腿在沙基中的運(yùn)動(dòng)模型以及受力特性,研究六足C形腿機(jī)器人在沙漠地面中三腳架步態(tài)的運(yùn)動(dòng)特性,機(jī)器人可以調(diào)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(yùn)動(dòng)性能,還需完善機(jī)器人的腿部構(gòu)造、傳動(dòng)裝置、整體布局的尺寸設(shè)計(jì),從而滿足機(jī)器人的基礎(chǔ)機(jī)械結(jié)構(gòu)要求。其次以STM32VET6型號(hào)微控制器芯片為控制核心,結(jié)合直流電機(jī)、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(luò)連接,構(gòu)建六足C形腿機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件。再次,在控制系統(tǒng)硬件的基礎(chǔ)上,完成基礎(chǔ)驅(qū)動(dòng)配置,實(shí)現(xiàn)軟件層面的數(shù)據(jù)連接,針對(duì)C形腿機(jī)器人的三腳架步態(tài)的前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn),設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)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(jī)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(shè)計(jì)六足C形腿機(jī)器人遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái),給機(jī)器人下發(fā)控制指令,同時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)器人的部分狀態(tài)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)人機(jī)信息交互功能。六足C形腿機(jī)器人主要由機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)硬件、控制系統(tǒng)軟件、遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)構(gòu)成,四者的相互結(jié)合共同實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在沙漠中的平穩(wěn)運(yùn)行。結(jié)合六足C形腿機(jī)器人的腿部特性,機(jī)器人可調(diào)整跟隨角的大小來適應(yīng)不同的沙漠環(huán)境,本機(jī)器人對(duì)面向沙漠等復(fù)雜地面的移動(dòng)機(jī)器人開發(fā)研究具有一定的參考意義。
【學(xué)位授予單位】：寧夏大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP242
【圖文】：

一定程度上沒有體現(xiàn)移動(dòng)足式機(jī)器人的實(shí)質(zhì)性意義。而隨后，微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)逡逑的出現(xiàn)進(jìn)一步推動(dòng)了機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。逡逑~|．逡逑圖１－１邋Ｗａｌｋｉｎｇ邋Ｔｒｕｃｋ邐圖丨－２六足機(jī)器人ＯＤＥＸ－Ｉ逡逑１９８３年，美國Ｏｄｅｔｉｃｓ公司研制出一款仿生六足機(jī)器人“ＯＤＥＸ－丨”，機(jī)器人六條腿呈圓形分布逡逑環(huán)繞在機(jī)身周圍，每條腿都有三個(gè)自由度，腿部關(guān)節(jié)以直流伺服電機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)，通過采集分逡逑析驅(qū)動(dòng)部件反饋信號(hào)以及足部的觸覺信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)腿部的精準(zhǔn)控制，該機(jī)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(yīng)能力更強(qiáng)逡逑的“ＯＤＥＸ－ＩＩ”和“ＯＤＥＸ－ＩＩＩ”六足機(jī)器人。逡逑＿邋Ｊ逡逑圖１－３波士頓Ｌｉｔｔｌｅ邋Ｄｏｇ機(jī)器人邐圖１－４波士頓Ｂｉｇ邋Ｄｏｇ機(jī)器人逡逑－２－逡逑

一定程度上沒有體現(xiàn)移動(dòng)足式機(jī)器人的實(shí)質(zhì)性意義。而隨后，微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)逡逑的出現(xiàn)進(jìn)一步推動(dòng)了機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。逡逑~|．逡逑圖１－１邋Ｗａｌｋｉｎｇ邋Ｔｒｕｃｋ邐圖丨－２六足機(jī)器人ＯＤＥＸ－Ｉ逡逑１９８３年，美國Ｏｄｅｔｉｃｓ公司研制出一款仿生六足機(jī)器人“ＯＤＥＸ－丨”，機(jī)器人六條腿呈圓形分布逡逑環(huán)繞在機(jī)身周圍，每條腿都有三個(gè)自由度，腿部關(guān)節(jié)以直流伺服電機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)，通過采集分逡逑析驅(qū)動(dòng)部件反饋信號(hào)以及足部的觸覺信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)腿部的精準(zhǔn)控制，該機(jī)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(yīng)能力更強(qiáng)逡逑的“ＯＤＥＸ－ＩＩ”和“ＯＤＥＸ－ＩＩＩ”六足機(jī)器人。逡逑＿邋Ｊ逡逑圖１－３波士頓Ｌｉｔｔｌｅ邋Ｄｏｇ機(jī)器人邐圖１－４波士頓Ｂｉｇ邋Ｄｏｇ機(jī)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(yīng)能力更強(qiáng)逡逑的“ＯＤＥＸ－ＩＩ”和“ＯＤＥＸ－ＩＩＩ”六足機(jī)器人。逡逑＿邋Ｊ逡逑圖１－３波士頓Ｌｉｔｔｌｅ邋Ｄｏｇ機(jī)器人邐圖１－４波士頓Ｂｉｇ邋Ｄｏｇ機(jī)器人逡逑－２－逡逑

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