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[ 机器人 ] PVCBOT【14号C版】机械狗--四足爬行机器人

2014-5-19 21:28| 发布者: 老A | 查看: 51434 |来自: pvcbot

  本项目介绍的为四足机器人&,外形结构上像一只小狗*,所以称之为机械狗,当前项目采用了?*?榛目⒎绞?,直接使用基础的四足爬行结构平台以及通用的电源?^&?榻凶楹?,快速有效的完成了整体机器人的搭建&。  
PVCBOT-14-C_600.jpg


视频效果:




制作视频教程:
注:视频中涉及到的各零部件的尺寸参数,请参见具体文字教程





一&、基本原理:

  本项目的机器人&&,利用“摆动曲柄滑块机构”原理,把减速电机的旋转运动转换为驱动腿迈步的往复摆动运动^,再利用简单连杆结构控制四条腿模拟动物的步态规律进行爬行运动&^。
1&^&、运动方式——
  本项目机器人是模仿拥有四条腿动物的爬行运动&,其各腿之间协调运动的规律是完全不同的^,这个规律我们称其为“步态”,要模仿四足动物的运动*&,则首先就要了解这个“步态”^。
  以下是四足动物爬行步态的分解&^,以前进方向为例进行说明:
  1、静止时四条腿都是同时着地(本项目机器人省略该状态);
  2*、前进时&^,四条腿分为两组交替运动&,对角的两腿为一组,即:左前腿和右后腿为一组^^,右前腿和左后腿为另一组;
  3&^、第1组两条腿(左前、右后)往前迈出&,第2组两条腿(右前^^、左后)静止不动但是关节往前弯曲以适应这个躯体中心前移&^;
  4、第1组两条腿(左前^*、右后)迈出后静止。
  5*、第2组两条腿(右前、左后)往前迈出&&*,第1组两条腿(左前*、右后)静止不动但是关节往前弯曲以适应这个躯体中心前移^;
  6^、两组不断交替……
  如此循环往复,同一时间都保证有一组两条腿着地以保持身体的平衡&,并不断往前进^。

  这里可能有人会问&*,仅靠两条腿是否可以保证身体的平衡呢&*?其实*,如果前进时保证一定的速度*,虽然同时只有两条腿着地&,只能有一个很短暂的平衡,但是由于两组的腿交替速度比较快^,总体上也可以让身体保持一个动态的平衡。
  特别说明:如果整体前进的速度很慢,其中一组静止着地的两条腿是无法保持整个身体的平衡的,我们必须还要让第三条腿也着地^&,即要利用三点确定一个平面——三条腿可以保持稳定平衡的原理&。在本项目中*,由于机器人的运动速度很慢*,两组腿交替迈步的时候,后腿都是着地的&,即使是往前迈步的一组*,前面的腿是离地迈步的&^,而后面的腿还是接触地面以“拖步”的方式迈步的^*。
14A_运动_01_运动方式.gif


2*、驱动机理——
  本项目机器人实现四足爬行机械结构&,其实是和 PVCBOT-12号^、PVCBOT-13号 类似的“连杆机构”——“摆动曲柄滑块机构”,只不过说这个在PVCBOT-14号中这个连杆机构驱动四足的后面两足^,然后再通过连杆带动前两足联动^*。相关资料请参考:PVCBOT-12号——连杆机构、PVCBOT-13号——连杆机构  
  
  下面为摆动曲柄滑块机构应用在本项目中的运动过程示意图。
14A_驱动_01.gif


  以下为两种一样的摆动曲柄滑块机构连杆^&,前者采用了离心圆盘作为转动结构&&,而后者则采用了曲柄作为转动结构*,两者本质是一样***。为了加工方便*,一般多用后面一种”曲柄“结构(可省掉一个圆盘)。而在本项目中我们采用的也是后面的设计。
14A_驱动_02.gif

  为了机器人能够让两组二足交替向前迈步行走^,则“摆动曲柄滑块机构”的安装也比较巧妙,为了直接驱动后面的两足*,我们用了左右两套相同的连杆机构&&,且为同轴的方式安装(同一根转动的轴)*,但两个连杆的铰链结合部分的位置正好相反*,即分别位于转盘一条直径线上的两头&*,也就是曲柄的位置正好相反&,使得左右两套连杆机构在同一时间上运动的状态刚好相反,比如:一个位于最左边的位置的时候另一个正好位于最右边的位置^,一个位于最高的位置的时候另一个正好位于最低的位置&。
  另外^*,前足通过一个连杆和后足的曲柄相连,同时后足由限位杆控制住摆动的范围。
14A_驱动_03_连杆机构.gif  
  曲柄滑块机构直接驱动四足的两个后足*,对于两个前足则是通过简单的连杆机构进行联动的。以下为四足通过连杆进行联动的示意图^,同一列状态下的两个图为同一时间左右两侧各足的状态^*。
  特别:两个后足以“拖动”的方式向前迈步(即:都是不离开地面),则可以看到任何时候都有三条腿着地以保持身体平衡^。
14A_驱动_04_四足连杆机构.gif

3*、电路原理——
  本项目C版机器人的电路原理与A版类似都是比较简单的*,就是直接一组电池连接一个电机&,中间通过一个拨动开关来控制电路的通断**。
14A_电路_01_电路原理图.gif

二、器材准备

主体结构部件:
00材料_i.jpg

电源结构部件:
电源_i.jpg

减速箱结构部件:
本体_i.jpg


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