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【入门】26、PVCBOT【21号】挑战者·人形机甲战士

时间:2011-12-23 13:30来源: 作者:机器人 点击:

  本项目介绍的是人形机器人,除了和前面的13号机器人一样都是双足直立行走之外,同时还多了一双边走边跟着摆动的手,这正是模仿人类的形态。在科幻世界的机甲部队中,13号是双足侦查机器人,而当前的21号就属于人形战斗机器人,相对于侦查机器人所匹配的外号“探路者”,则战斗机器人也相应有个名副其实的外号,即“挑战者”。

  

【入门】26、PVCBOT【21号】挑战者·人形机甲战士 - PVCBOT - PVC-Robot

 

  最终的作品,由于纯手工制作的精度不够高,为了防止两只脚不碰在一起所以脚掌没有做得足够长,无法实现单脚离地、单脚支撑身体,导致行走的时候打滑现象比较严重,而又没有专门在脚底加上类似橡胶之类的防滑措施,故走起路来慢吞吞的,变成滑步慢行了,这还真有点对不起“挑战者”这个名字了,呵呵。

   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

  3.2、机械结构

  3.2.1、传动

  3.2.2、外壳

  3.2.3、连杆

  3.2.4、上肢

  3.2.5、胯部

  3.2.6、电箱

  3.2.7、腿部

  3.2.8、手臂

  3.2.9、头部

  3.3、总装调试

  四、效果展示

  五、项目总结

 

 

  一、基本原理

  本项目为人形机器人,主要是模仿人类直立行走的形态,从运动原理上可以说是前面的13号探路者机器人的升级版,下半身除了和13号一样是双足行走之外,本项目机器人还有和人体类似的上半身,包括行走过程中会摆动的双手、以及实为装饰用的脑袋。

 

  1、运动方式

  本项目机器人模仿的是人类直立行走,相信大家都再清楚不过了,除了双脚交替迈步之外,双手也随着的前后摆动。正常情况下双手和双脚摆动的方向是正好相反的,即迈左脚时右手前摆、迈右脚时左手前摆,这样主要是有利于保持身体的平衡(个别身体不协调的除外)。

  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,同时右手前摆,左手后摆;

  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,同时左手前摆,右手后摆;

  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,实现直立行走。以下为本项目机器人运动方式的分解图。

 

  

【入门】26、PVCBOT【21号】挑战者·人形机甲战士 - PVCBOT - PVC-Robot

 

 

  2、驱动机理

  本项目机器人实现的是模仿人形的直立行走,驱动双脚迈步以及双手联动需要足够的动力,这里采用的还是与其他PVCBOT仿生机器人一样的具有“低转速、高扭矩”的减速电机。

  和13号双足机器人类似,本项目机器人的减速电机同样要进行“单侧轴输出”变为“左右两侧轴输出”的改造。为此,我们主要是利用“蜗杆传动机构”对现有减速电机进行改造,具体可以点击这里:PVC-Robot 11号——减速机构

 

  本项目机器人驱动双脚行走还是采用我们之前一贯所使用的“连杆机构”——“摆动曲柄滑块机构”,不过这次我们采用的是两组连在一起的摆动曲柄结构,一组控制双脚迈步,而另一组双手摆动。

  以下是本项目机器人的摆动曲柄滑块机构的运动示意图(其中:蓝色为腿部结构,紫色为手部结构)。

  

【入门】26、PVCBOT【21号】挑战者·人形机甲战士 - PVCBOT - PVC-Robot

 

  其他相关资料可以参考:PVC-Robot 12号——驱动机理

 

 

  本项目机器人的两组连在一起的摆动曲柄滑块连杆分别控制着双腿和双手,其可以让双腿的曲柄滑块的位置与双手的曲柄滑块位置正好是对称的,也就是手与脚的姿势正好是相反的。而每组摆动滑块连杆其实又是分为左右两侧两套结构,分别控制左手(脚)、右手(脚),除了这样除了同侧手与脚的姿势是相反的,还有双手之间、双脚之间的姿势也正好是相反的。

  为了让左右两条腿前后迈步的状态正好相反,对于连接双腿的左右两套曲柄滑块是以同轴的方式安装(同一根转动的轴),但两套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。

  减速电机驱动双腿,并控制双腿的前后状态是相反的,而双腿各自连接的手部结构由使得双手与双腿又是以相反的前后状态联动起来,也就是得到了我们所需要的效果——“迈左脚则伸右手,迈右脚则伸左手”。

  

【入门】26、PVCBOT【21号】挑战者·人形机甲战士 - PVCBOT - PVC-Robot

 

 

  

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机器人配置
  • 机器人功能:
  • 运行环境:
  • 输入/传感器:
  • 控制方法:
  • 输出/驱动机构:
  • 中央处理器CPU:ATMEGA16
  • 机器人操作系统:Linux
  • 机器人动力源:
  • 编程语言:
  • 机器人重量:10kg
  • 花费时间:
  • 花费金钱:
  • 这个机器人的名字:小Robot
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