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【入门】15、PVCBOT【13号】探路者·双足行走机器人

时间:2011-12-23 12:42来源: 作者:机器人 点击:

  本项目是一个仿生双足行走机器人,其控制电路非常简单的,这里介绍的重点在于能够实现模拟人形双足行走的机械传动机构。本项目机器人只有一对大脚丫而没有手臂,关注科幻看过动画片的朋友应该知道,这个造型有点像机甲机器人中的侦察兵,由此起个名字叫“探路者”。不过机器人侦察兵是灵活、跑得快,本项目机器人走起路来却是小心翼翼、摇摇晃晃的,同样是侦察探路,本项目机器人其实是在沼泽水洼地里探路,一不小心踩到一个水坑里去了,哈哈。

 

  

【入门】15、PVC-Robot【13号】探路者·双足行走机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot

 

  本项目机器人有两个版本,一个常规电池版本的,行走的速度较快,另一个太阳能版本的,行走的速度就有点堪比蜗牛了。

 

 

 

  一、基本原理

  1.1、运动方式

  1.2、驱动机理

  1.3、电路原理

  二、准备工作

  三、制作过程

  3.1、动力系统

  3.1.1、引擎

  3.1.2、减速箱

  3.1.3、支架

  3.2、PVC-Robot 13号-A版

  3.2.1、电源系统

  3.2.2、传动系统

  3.2.3、支撑结构

  3.2.4、总装调试

  3.2.5、结构更新

  3.2.6、效果展示

  3.3、PVC-Robot 13号-B版

  3.3.1、传动系统

  3.3.2、控制电路

  3.3.3、支撑结构

  3.3.4、效果展示

  3.4、调试完善

  四、常见问题

  五、项目总结

  一、基本原理

  本项目的机器人与前面几个仿生类项目的机器人一样,都是利用特殊的机械结构,把减速电机的转动方式转化为机械运动方式,以此来驱动机器人模仿生物的行为——双足直立行走。

 

  1、运动方式

  本项目机器人的双足直立行走的运动方式,大家肯定都很熟悉,毕竟我们人类本身就是靠双足直立行走的。两者在本质的运动原理上是类似的,只不过说由于人类的肢体结构比较复杂,在行走的过程中可以做很多细节调整,所以动作很灵活流畅;而本项目机器人结构相对还是比较简单,活动方式也比较机械,所以动作相对也会显得比较僵硬。

  即:

  1、先迈左脚,左脚离地,身体重心转移到右脚,由右脚支撑身体;

  2、右脚产生一个后蹬趋势,支撑身体前移;

  3、左脚着地,身体重心转移到两脚之间,身体完成一段距离的移动;

  4、再迈右脚,右脚离地,身体重心转移到左脚,由左脚支撑身体;

  5、左脚产生一个后蹬趋势,支撑身体前移;

  6、右脚着地,身体重心转移到两脚之间,身体再完成一段距离的移动;

  7、继续迈左脚……

  如此往复循环,实现双足行走。以下为本项目机器人运动方式的分解图。

 

 

  

【入门】15、PVC-Robot【13号】探路者·双足行走机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot

 

 

  2、驱动机理

  本项目机器人采用双足行走,那么对双足的驱动力量肯定要足,在这一点上和前面的几个仿生类机器人项目都是一样的,即都是借助减速电机所具有的“低转速、高扭矩”的特性来实现的。

  与PVC-Robot 11号、PVC-Robot 12号机器人驱动双臂类似,本项目机器人需要驱动双足,采用的减速电机同样也必须要满足两个条件:

  1、拥有足够的动力,能够支撑双足行走;

  2、减速电机左右两侧同轴输出。

  为此,需要利用“蜗杆传动机构”对现有减速电机进行改造,相关方案在前面的项目中也已经进行了详细的阐述,这里不再重复,具体可以点击这里:PVC-Robot 11号——减速机构

 

 

  本项目机器人实现双足行走的机械结构,其实是和PVC-Robot 12号类似的“连杆机构”——“摆动曲柄滑块机构”,只不过说这个在PVC-Robot 12号中这个连杆机构是朝上安装驱动双臂的,而在本项目中这个连杆机构是朝下安装驱动双足的,即把电机的旋转运动变为不断前后摆动的迈步运动。相关资料请参考:PVC-Robot 12号——驱动机理

  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。

 

  

【入门】15、PVC-Robot【13号】探路者·双足行走机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot

 

 

  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。

 

  

【入门】15、PVC-Robot【13号】探路者·双足行走机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot

 

  

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