六足機(jī)械裝置控制系統(tǒng)

緒論研究背景為了滿足持續(xù)的科技的發(fā)展和人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的需求，近些年來(lái)，人類(lèi)對(duì)于這類(lèi)特殊的地理構(gòu)造進(jìn)行著不斷的探索與研究，只為解決此類(lèi)問(wèn)題尋求可行的途徑。這類(lèi)環(huán)境的共同特點(diǎn)是地形不規(guī)則、材質(zhì)多樣與多變的地貌特征、崎嶇不平的路況。這類(lèi)地貌讓在常規(guī)地貌通過(guò)速度最快的輪式機(jī)器人寸步難行，也超出了履帶式機(jī)器人工作環(huán)境的最大范圍。總結(jié)了相關(guān)的文獻(xiàn)和技術(shù)參數(shù)我們可以得出以下結(jié)論：輪式機(jī)器人的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在不崎嶇的路面上正常行駛時(shí)，運(yùn)動(dòng)迅速而且平穩(wěn)、控制容易。但在不是很平坦的地面上行駛時(shí)，將會(huì)有大幅度能量消耗。而在沙土地面上與特別崎嶇的山川地貌上，此類(lèi)地貌條件下車(chē)輪失去了機(jī)動(dòng)優(yōu)勢(shì)，其移動(dòng)的速度將會(huì)驟降。為了適應(yīng)此類(lèi)特殊的環(huán)境，履帶式機(jī)器人由此而生。雖然履帶式機(jī)器人在崎嶇地貌下的行動(dòng)能力略有提升，但是仍然不能完全滿足條件需求。機(jī)器人在行駛時(shí)的機(jī)身左右晃動(dòng)依舊十分的嚴(yán)重。在崎嶇不平的道路上多足機(jī)器人與輪式機(jī)器人和履帶式機(jī)器人相比具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。所以在近年來(lái)多足步行機(jī)器人的相關(guān)研究能夠得到快速發(fā)展。仿生多自由度的多足步行機(jī)器人的出現(xiàn)說(shuō)明了多足機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)。多足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)足跡的地面投影圖像可以理解為是一系列離散分布的足跡圖像。在機(jī)器人移動(dòng)時(shí)只需離散的足跡點(diǎn)與地面接觸，這樣可以相對(duì)減少對(duì)環(huán)境的破壞。在將要經(jīng)過(guò)的地面上尋求所有的可能的落腳點(diǎn)，并從所有的可能的落腳點(diǎn)當(dāng)中選擇最優(yōu)的落腳點(diǎn)。因此，多自由度的多足機(jī)器人不僅對(duì)環(huán)境的破壞程度相對(duì)較小而且對(duì)崎嶇地形的適應(yīng)性強(qiáng)。崎嶇的地形通常會(huì)包含巖石和泥沙等障礙物和不規(guī)則陡坡與高落差懸崖。由于輪式和履帶機(jī)器人的路徑是連續(xù)的且路況的高度通過(guò)性不高。在如此的地貌下能夠機(jī)器人能夠平穩(wěn)通過(guò)的連續(xù)路徑也非常有限，輪式和履帶式機(jī)器人不再適合這種地形。多自由度的多足機(jī)器人的腿也具有多自由度，多自由度的腿能夠極大地提高運(yùn)動(dòng)的靈活性?？刂葡到y(tǒng)可以通過(guò)調(diào)整每條腿的支撐長(zhǎng)度來(lái)在復(fù)雜條件下保持身體的水平、調(diào)整重心的位置、確保機(jī)器人不會(huì)側(cè)翻，具有更高的穩(wěn)定性。多組步行機(jī)器人在具備了上述的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也有不足之處。例如，控制系統(tǒng)為了能夠平穩(wěn)應(yīng)對(duì)各種路況需要人工進(jìn)行多種的控制系統(tǒng)算法進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)優(yōu)化，為了靈活的通過(guò)障礙物，其機(jī)械結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜的。仿生機(jī)器人的活動(dòng)能力和自然界中爬行動(dòng)物相比依舊存在較大差異。受到電池等能源技術(shù)的局限，多足機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中所暴露的續(xù)航時(shí)間短的問(wèn)題，還需要進(jìn)一步解決。研究目的和意義研究目的六足機(jī)器人能夠在火星的星球表面、事故礦井、防災(zāi)救援和反恐斗爭(zhēng)、軍警特種作戰(zhàn)、特種工況環(huán)境等，地形崎嶇不平，不規(guī)則崎嶇的地形上自由移動(dòng)行走，普通常規(guī)機(jī)器人無(wú)法到達(dá)的惡劣環(huán)境區(qū)域是這些環(huán)境的共同特點(diǎn)。履帶機(jī)器人與輪式機(jī)器人的常規(guī)運(yùn)行受制于此類(lèi)環(huán)境狀況。即便在相對(duì)平坦的地面上行駛時(shí)擁有巨大優(yōu)勢(shì)的輪式移動(dòng)機(jī)器人具備了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制、運(yùn)動(dòng)速度較快以及平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)，但行駛在極為不平坦的崎嶇地形、松軟的沙土地上，亦或者在山路地面上時(shí)，其能耗較高，且移動(dòng)性及穩(wěn)定性也相對(duì)較差。以上述問(wèn)題作為研究背景，多自由度的多足步行機(jī)器人因其特有的崎嶇地形上的優(yōu)越性能從而得到了蓬勃發(fā)展，相關(guān)方面的優(yōu)勢(shì)也在多自由度的仿生步行機(jī)器人問(wèn)世后相繼顯現(xiàn)出來(lái)。2019年3月，四川省涼山發(fā)生森林火災(zāi)有30多名撲火人員因山火爆燃最終遇難。由于地形特殊，車(chē)輛無(wú)法到達(dá)，飛機(jī)也無(wú)法進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的有效滅火作用，只能人工作業(yè)，此次事故所暴露出的缺乏相關(guān)的高原復(fù)雜地形條件下的特種作業(yè)機(jī)械平臺(tái)，缺乏有效的局域通信交互設(shè)備的問(wèn)題值得深思。雖然本次的設(shè)計(jì)只能實(shí)現(xiàn)設(shè)想中的的幾個(gè)基本功能，但是最初設(shè)計(jì)時(shí)我們預(yù)留了平臺(tái)后續(xù)開(kāi)發(fā)的接口，我們可以進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。并將開(kāi)發(fā)后的機(jī)器人應(yīng)用在搶險(xiǎn)救災(zāi)，戶外營(yíng)救，野外礦物勘察，山區(qū)巡邏，復(fù)雜路況條件下的物資運(yùn)輸?shù)确矫?。研究意義地球上有很大部分的生物的結(jié)構(gòu)特征是兩足或多個(gè)足交替行進(jìn)的移動(dòng)方式。之所以是此種移動(dòng)方式，是因?yàn)榇祟?lèi)方式具有全方位顯著的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于環(huán)境的適應(yīng)速度極強(qiáng)，自我操作控制能力靈活。在人們對(duì)于世界的不斷探索，尋求新的認(rèn)知的過(guò)程中，依舊存在人類(lèi)無(wú)法達(dá)到的區(qū)域和危機(jī)人身安全的情況，例如災(zāi)難救援、外太空的星體探測(cè)和戰(zhàn)場(chǎng)偵察等。仿生機(jī)器人的出現(xiàn)為解決諸如此類(lèi)的棘手問(wèn)題提供了新的選項(xiàng)，最重要的是可在一定程度上保障救援人員的安全。生物在與自然之間的抗?fàn)幹胁粩噙M(jìn)化，也正因其適應(yīng)了環(huán)境變遷過(guò)程中對(duì)其身體結(jié)構(gòu)以及機(jī)能所帶來(lái)的影響，才能得以長(zhǎng)久的生存。多足爬行動(dòng)物較強(qiáng)的適應(yīng)惡劣地形環(huán)境的能力在不規(guī)則、不均勻的特殊地形環(huán)境中得以顯現(xiàn)。所以，多足仿生機(jī)器人的研究為復(fù)雜條件下的救災(zāi)勘探、星球探測(cè)等諸多受環(huán)境限制的棘手問(wèn)題的解決，給予了突破性的進(jìn)展。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀國(guó)外研究現(xiàn)狀2008年，Belter,D.與Walas,K.和Kasinski,A.提出了一種有18自由度的六足機(jī)器人的直流伺服電機(jī)分布式控制系統(tǒng)。并就行走機(jī)器人的多層驅(qū)動(dòng)控制進(jìn)行了討論。其中的每個(gè)關(guān)節(jié)代表的自由度都會(huì)有一個(gè)直流伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)通過(guò)對(duì)機(jī)器人關(guān)節(jié)的分布式控制，去完成在不可預(yù)測(cè)的環(huán)境和高不確定性因素下進(jìn)行的。傳感系統(tǒng)通過(guò)這些傳感器組成閉合的控制回路。每條腿都有單獨(dú)的控制器。腿控制器與機(jī)器人主控制器相連。主控制器負(fù)責(zé)主機(jī)與主機(jī)之間的通信REF_Ref10106254\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。。2009年，G?rner,M;Wimb?ck,T;Hirzinger,G;提出一種高度集成的機(jī)械DLR六足機(jī)器人的控制和步態(tài)生成方法。與所有DLR機(jī)器人一樣，關(guān)節(jié)力矩傳感器讓機(jī)器人在與環(huán)境的主動(dòng)交互方面起著重要的作用。為了控制爬行器，他們制作了一套控制系統(tǒng)，并使用了兩種不同的步態(tài)生成方法。第一種方法是針對(duì)一般的不平的地形，采用可伸縮的固定協(xié)調(diào)模式和腿部伸展反射。對(duì)于第二種方法，在極特殊地形中使用，應(yīng)用了生物學(xué)家在爬行昆蟲(chóng)研究中發(fā)現(xiàn)的一套規(guī)則REF_Ref10106445\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。。2010年KAMEYAMATakuya研究了在六腿機(jī)器人的不使用大腿連接角傳感器的控制方法。利用一個(gè)數(shù)學(xué)模型設(shè)計(jì)了一個(gè)控制裝置(卡爾曼濾波器)，在這個(gè)數(shù)學(xué)模型中，輸入是支撐腿上大腿連接的驅(qū)動(dòng)力矩，輸出是身體高度、俯仰角度和滾動(dòng)角度。用估計(jì)的狀態(tài)向量來(lái)控制姿態(tài)，六足機(jī)器人通過(guò)三維仿真和實(shí)驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)行走REF_Ref10106497\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。。2011年ShibenduShekharRoy;DilipKumarPratihar;開(kāi)發(fā)了基于軟計(jì)算的系統(tǒng)，用于預(yù)測(cè)六足機(jī)器人轉(zhuǎn)彎時(shí)的能量消耗和穩(wěn)定性。除了反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)之外，還開(kāi)發(fā)了3種系統(tǒng)，這些系統(tǒng)是依照自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理的方式開(kāi)發(fā)的，并對(duì)其性能進(jìn)行了比較。其中，依照生物進(jìn)化論中優(yōu)勝劣汰的生存模式以及遺傳因素而進(jìn)行計(jì)算方式的詳盡搜索，這種計(jì)算方式的自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)比其他方法更有效REF_Ref10106508\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。。2013年，美國(guó)研究人員研制出應(yīng)用于月球基地建設(shè)及發(fā)展的全地形六足戶外探測(cè)器機(jī)器人——ATHLETE。運(yùn)動(dòng)員可以使用機(jī)器人頂部所配置的重達(dá)15噸的月球底座進(jìn)行隨意移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)在月球上達(dá)到任何目的地。當(dāng)?shù)缆繁容^平坦時(shí)，運(yùn)動(dòng)員機(jī)器人可以加快行駛速度；當(dāng)其面臨復(fù)雜地形的時(shí)候，由于其六個(gè)輪子具備足夠的靈活性，故而完全能夠適應(yīng)各種地形。無(wú)論是在月球基地的宇航員，還是在地球上的任務(wù)控制中心都可以實(shí)現(xiàn)對(duì)ATHLETE機(jī)器人的控制。2014年，ShibenduShekharRoy和DilipKumarPratihar研究了一種六足機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)和功耗分析，該機(jī)器人能夠產(chǎn)生沿圓形軌跡旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)。在實(shí)時(shí)控制所必需的估計(jì)六足機(jī)器人的能量最優(yōu)足力和關(guān)節(jié)力矩，為了確定最佳足力，提出了兩種方法，分別用最小二乘法將足力的范數(shù)最小化和關(guān)節(jié)力矩的范數(shù)最小化，并對(duì)其性能進(jìn)行了比較。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬，對(duì)所開(kāi)發(fā)的動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型進(jìn)行了測(cè)量，以產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的六足機(jī)器人在平坦地形上的轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)，其中有四種不同的工作因素。分析了平均功耗隨軀干高度和徑向偏移量的變化，找出了能量最優(yōu)的立足點(diǎn)。通過(guò)對(duì)機(jī)器人角速度的變化進(jìn)行了能量消耗的參數(shù)研究，最大程度的降低能量的消耗。發(fā)現(xiàn)能量消耗隨著某一特定運(yùn)動(dòng)距離角速度的增加而減小REF_Ref10106536\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。。2016年JoaoC.M.Carvalho和TadeuR.Silvestre;認(rèn)為雖然多足機(jī)器人由于其在不均勻地形上的移動(dòng)能力出眾，而被認(rèn)為是最通用的機(jī)器人類(lèi)型，但是已經(jīng)研究出的機(jī)器人并沒(méi)有太多的移動(dòng)能力。一般來(lái)說(shuō)，這種通過(guò)性的缺乏與自由度的數(shù)量有關(guān)，復(fù)雜數(shù)學(xué)模型的求解使得他們很難并將其應(yīng)用于控制系統(tǒng)。在基于平行結(jié)構(gòu)的多足機(jī)器人上解決這個(gè)問(wèn)題是不可能的，通過(guò)對(duì)每條腿的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，他分析了機(jī)器人的兩種運(yùn)動(dòng):三腳架式和四腳架式。通過(guò)對(duì)機(jī)器人行為的運(yùn)動(dòng)分析，提前了解機(jī)器人行走時(shí)可能發(fā)生的情況REF_Ref10106545\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。。2018年，位于北美洲的一家動(dòng)力公司發(fā)布了旗下的自主完成指定操作的四足機(jī)械裝置，稱(chēng)其為SpotMini，該機(jī)械裝置可以完成很多靈活的四足動(dòng)物動(dòng)作，一次充電最大運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)為90分鐘，并且可以進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)行條件的自適應(yīng)，路線規(guī)劃，多個(gè)同類(lèi)型機(jī)器人的交互，通信和配合。國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀雷永峰在2008年提出了基于仿生學(xué)的三足為一組的三角步態(tài)和六足機(jī)器人行走法并設(shè)計(jì)了機(jī)器人物理樣機(jī)。以單片機(jī)為控制器，并輔以行走機(jī)構(gòu)和外圍的必要電路，同時(shí)引入了虛擬力場(chǎng)算法實(shí)現(xiàn)了路徑的優(yōu)化REF_Ref10107047\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。。2009年趙小川等人依照觀察六足節(jié)肢動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)六足節(jié)肢動(dòng)物的體形、結(jié)構(gòu)特征以及三維步態(tài)的有效信息進(jìn)行捕獲。此外，他們?cè)诜抡孳浖h(huán)境下完成了仿生六足機(jī)器人的物理建模和數(shù)據(jù)仿真，編制了相對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制程序并實(shí)現(xiàn)了步態(tài)的自動(dòng)規(guī)劃REF_Ref10107062\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。。高軍,馮華山,劉桉,劉超在2010年提出了四足仿生機(jī)器人足部六維力傳感器設(shè)計(jì)。他們結(jié)合了爬行生物的足部結(jié)構(gòu)提出了一種能所受到多個(gè)維度的力矩新型傳感原件。其彈性體的各種狀態(tài)與特性的模擬則是采用有限元方法完成的。整理數(shù)據(jù)后得到了彈性體的變形圖和固有頻率等相關(guān)數(shù)據(jù)。通過(guò)初步分析總結(jié)出存在于感應(yīng)模塊反應(yīng)速率、模塊中撤去外力作用后可恢復(fù)至原有狀態(tài)物體的應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系曲線與維間的可能導(dǎo)致有效信號(hào)造成接收錯(cuò)誤的信號(hào)。分析過(guò)后得出，感應(yīng)模塊的反應(yīng)速率快、干擾小以及物體在外力作用后回到原本狀態(tài)的自然頻率高的特點(diǎn)，滿足了測(cè)量要求REF_Ref10107071\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。。尤波，劉玉飛在2013年提出了六足機(jī)器人的障礙自識(shí)別步態(tài)規(guī)劃。因?yàn)槠潆m然能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的控制，但是需要提前制定復(fù)雜的步態(tài)規(guī)劃和算法模擬，當(dāng)遇到特殊的地形障礙時(shí)，常規(guī)的算法已經(jīng)不能夠支持其正常通過(guò)，需要進(jìn)行特殊的人工優(yōu)化。通過(guò)建立了D-H坐標(biāo)系并利用正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)各腿進(jìn)行了齊次坐標(biāo)的實(shí)時(shí)的變換，同時(shí)根據(jù)足端力反饋來(lái)進(jìn)行各種步態(tài)規(guī)劃REF_Ref10107077\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。。李滿宏，張明路等人在2016年提出了以離散的單足工作空間為基礎(chǔ)并整合中心模式發(fā)生器模型和反射模型的中心思想的有關(guān)多足機(jī)器人的離散化的自由步態(tài)算法和仿生步態(tài)。構(gòu)建相應(yīng)的穩(wěn)定性分析狀態(tài)模型以確定機(jī)器人的穩(wěn)定位置和狀態(tài)空間的同時(shí)提出了一種基于此類(lèi)方法的新的自由步態(tài)算法，該算法與測(cè)試原型相結(jié)合以執(zhí)行步態(tài)測(cè)試。為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的靈活運(yùn)動(dòng)，需要按照給定的速度要求同自由步態(tài)生成算法相結(jié)合，以此來(lái)計(jì)算出滿足要求且符合生物運(yùn)動(dòng)特性的穩(wěn)定步態(tài)REF_Ref10107087\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。。2017年能夠自主完成指定操作的六足機(jī)械裝置HEXA問(wèn)世。作為控制程序可編寫(xiě)的適用于各種地貌的消費(fèi)級(jí)別的機(jī)械裝置HEXA的出現(xiàn)具有劃時(shí)代的意義。其搭配有先進(jìn)的CPU處理器和各式各樣的傳感器，在復(fù)雜的地形下可以速度1.2公里/小時(shí)的速度自由行走，并成功攀爬超過(guò)15厘米的障礙物。此外，該機(jī)器人在適應(yīng)復(fù)雜場(chǎng)景與地形方面均表現(xiàn)良好。綜合上述優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于人類(lèi)無(wú)法進(jìn)入的環(huán)境，該機(jī)器人可以輕而易舉的實(shí)現(xiàn)。它配備了激光測(cè)距傳感器、紅外發(fā)射器、夜視攝像頭、三軸加速度計(jì)和其他傳感器去感知空間并能準(zhǔn)確測(cè)量與周?chē)矬w的距離并避開(kāi)它們。上海交通大學(xué)于2018年帶領(lǐng)由我國(guó)研制的能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)控制行走的電機(jī)傳感復(fù)合驅(qū)動(dòng)器的六足機(jī)器人“青雅”參與了大賽。為了讓機(jī)器人更輕巧，其采用了輕量化的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。穩(wěn)定的三足步態(tài)讓該機(jī)器人在賽場(chǎng)上穩(wěn)定發(fā)揮，并以其優(yōu)越的性能獲得2018年世界機(jī)器人大會(huì)比賽冠軍。六足仿生機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)(1)腿輪組合式機(jī)器人。雖然腿式機(jī)器人對(duì)復(fù)雜地形的適應(yīng)性強(qiáng)，但是通過(guò)障礙時(shí)或者在普通路面的行走速度和效率比較低，在探測(cè)其他星球時(shí)仍然是很困難的。腿輪組合步行機(jī)器人綜合兼?zhèn)渌俣群瓦m應(yīng)能力與高適應(yīng)性和速度優(yōu)點(diǎn)，并且能量的轉(zhuǎn)化效率也相比于多足機(jī)器人有大幅度的提升，更適用于行星探測(cè)。在未知的復(fù)雜路況下，輪腿組合的方法可以提高行走速度節(jié)省燃料，正常續(xù)航的時(shí)間和周期更長(zhǎng)。(2)微型步行機(jī)器人。硬件的微型化讓各行各業(yè)的配套設(shè)施也逐步有著微型化的趨勢(shì)。微型步行機(jī)器人可進(jìn)入極小的復(fù)雜情況的空間內(nèi)，在工業(yè)生有很大的發(fā)展?jié)摿?。可以彌補(bǔ)管道內(nèi)行走、探傷檢測(cè)、采集樣品、施工作業(yè)和維修等任務(wù)的機(jī)械檢測(cè)的空缺。(3)仿生步行機(jī)器人。目前的多足機(jī)器人的靈活性與多足昆蟲(chóng)有較大的差距，其還有各方面的問(wèn)題需要等待解決。今后研究步行機(jī)器人的重點(diǎn)是提高步行機(jī)器人的行走速度和對(duì)外界變化的靈活反應(yīng)、優(yōu)化控制算法，進(jìn)而自主完成指定操作的六足機(jī)械裝置的各方面優(yōu)勢(shì)得以實(shí)現(xiàn)。論文的主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)主要針對(duì)自主完成指定操作的六足機(jī)械裝置控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究。（1）自主完成指定操作的六足機(jī)械裝置，其控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將節(jié)肢動(dòng)物的體貌特點(diǎn)中的有效信息進(jìn)行采取并依照其運(yùn)動(dòng)機(jī)理完成的。（2）對(duì)自主完成指定操作的六足機(jī)械裝置的矩形模型與六邊形模型進(jìn)行解讀與比較。（3）自主完成指定操作的六足機(jī)械裝置的硬件控制系統(tǒng)采用單片機(jī)的一片式解決方案完成了該部分的設(shè)計(jì)與制作。（4）六足機(jī)器人控制系統(tǒng)的程序部分在KeiluVision5開(kāi)發(fā)平臺(tái)完成編寫(xiě)。六足仿生機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)部分經(jīng)過(guò)反復(fù)的編譯、仿真以及調(diào)試以后基本完成。（5）針對(duì)六足仿生機(jī)器人的構(gòu)造及其移動(dòng)時(shí)的步態(tài)特性，結(jié)合數(shù)理邏輯方法與數(shù)學(xué)語(yǔ)言建立該機(jī)器人的數(shù)學(xué)模型，MATLAB用于仿真系統(tǒng)。并對(duì)程序進(jìn)行移植，進(jìn)而高適應(yīng)性以及高實(shí)時(shí)性的六足仿生機(jī)器人步態(tài)控制得以實(shí)現(xiàn)。小結(jié)緒論主要闡述了六足仿生機(jī)器人的國(guó)內(nèi)外發(fā)展研究現(xiàn)狀以及在研究中存在的問(wèn)題、未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，并描述了本篇論文的目的、方向以及主要能夠提高本項(xiàng)設(shè)計(jì)的可靠性與穩(wěn)健性的工作內(nèi)容。

六足機(jī)器人的結(jié)構(gòu)分析與步態(tài)規(guī)劃昆蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)原理分析昆蟲(chóng)的腿部結(jié)構(gòu)六足節(jié)肢動(dòng)物有長(zhǎng)在前、中、后胸上的附肢共計(jì)三對(duì)。節(jié)肢動(dòng)物的每一足主要由五部分構(gòu)成REF_Ref10144903\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。，如圖2.1所示。圖2.1昆蟲(chóng)腿的結(jié)構(gòu)圖（1）基節(jié)：其作用是為整個(gè)足的活動(dòng)支撐，從結(jié)構(gòu)上看，其位置靠近胸部，形狀上為短粗的一節(jié)。（2）轉(zhuǎn)節(jié)：足的轉(zhuǎn)動(dòng)方向用其進(jìn)行協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是十分短小。（3）腿節(jié)：其作用是用以承受足的重量，結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是長(zhǎng)而粗壯，并且有著很強(qiáng)的負(fù)荷能力。（4）脛節(jié)：長(zhǎng)而細(xì)，形狀大小變化自如，可控制足部完成動(dòng)作的執(zhí)行。（5）跗節(jié)：活動(dòng)時(shí)受在前端的通常由兩個(gè)爪子的脛節(jié)控制。（6）前跗節(jié)：跗節(jié)前端的兩個(gè)爪，故而方柏霓其扒附在光滑的物體上以及感受周?chē)h(huán)境。昆蟲(chóng)的三足步態(tài)節(jié)肢動(dòng)物以三足步態(tài)的形式進(jìn)行移動(dòng)。節(jié)肢動(dòng)物的六足劃分為兩組，左側(cè)的三足和右側(cè)的三足。甲蟲(chóng)移動(dòng)的過(guò)程中，其軀體重量由三條足構(gòu)成的三教教進(jìn)行支撐，具體為右中、左前和左后，而其余三條足則可以進(jìn)行自由的移動(dòng)。機(jī)器人的移動(dòng)正是得益于這六條足的重復(fù)交替運(yùn)行。如圖2.2即為昆蟲(chóng)的直線行走步態(tài)圖。圖2.2昆蟲(chóng)直線行走步態(tài)（○：支撐腿昆蟲(chóng)在轉(zhuǎn)彎的過(guò)程中，通常會(huì)由一組三角形步態(tài)作為支架的足先支撐住身體，然后由另一組向目標(biāo)方向移動(dòng)。向左轉(zhuǎn)時(shí)，邁步腿向左前方移動(dòng)；向右轉(zhuǎn)時(shí)，邁步腿向右前方移動(dòng)。圖2.3即為昆蟲(chóng)轉(zhuǎn)彎步態(tài)圖。圖2.3昆蟲(chóng)轉(zhuǎn)彎步態(tài)（○：支撐腿 六足機(jī)器人的六邊形模型與長(zhǎng)方形模型之間的比較長(zhǎng)方形模型六足機(jī)器人進(jìn)行步態(tài)分析的一般模型是簡(jiǎn)單的矩形模型。如圖2.4所示，可用矩形表示六足機(jī)器人的身體部分。6個(gè)分別腿固定在矩形長(zhǎng)邊的兩側(cè)。六足機(jī)器人的腿的編號(hào)分別是左側(cè)1、2、3，右側(cè)4、5、6。能夠到達(dá)的區(qū)域的大小和形狀取決于腿的設(shè)計(jì)。對(duì)于這個(gè)模型，基節(jié)關(guān)節(jié)(連接身體和腿的關(guān)節(jié))是一個(gè)有垂直軸線的關(guān)節(jié)，因此腿能夠到達(dá)的區(qū)域是一個(gè)環(huán)形區(qū)域的，圖2.5即為該模型的示意圖。圖2.4六足機(jī)器人矩形模型圖2.5可到達(dá)區(qū)域和環(huán)形之間的關(guān)系此類(lèi)腿的這種設(shè)計(jì)因?yàn)橥瑐?cè)相鄰的腿的移動(dòng)有重疊的區(qū)域，從而影響正常運(yùn)動(dòng)。這使得步態(tài)分析更為復(fù)雜。解決此問(wèn)題的方法有兩種（1）一種方法是消除所有的重疊區(qū)，使得每條腿有一塊獨(dú)立的只有它能夠到達(dá)而其它的腿不能到達(dá)的區(qū)域。同時(shí)界定了能夠到達(dá)區(qū)域的矩形區(qū)域，如圖2.6所示。（2）另一種方法是先標(biāo)示重疊區(qū)域，讓相鄰的兩條腿能夠在沖突沒(méi)有發(fā)生時(shí)，順利到達(dá)這些區(qū)域。圖2.6所示為標(biāo)示出重疊區(qū)域的模型。通過(guò)使用此模型，機(jī)器人可以用更大的步長(zhǎng)和最科學(xué)迅速的高效率的步態(tài)移動(dòng)。圖2.6矩形模型的可到達(dá)區(qū)域圖2.7具有擴(kuò)展的可到達(dá)區(qū)域的模型六邊形模型六邊形模型使用正六邊形作為機(jī)器人的主結(jié)構(gòu)。六邊形的每條邊上固定一條腿。圖2.8標(biāo)明了能夠到達(dá)的區(qū)域和環(huán)形之間的關(guān)系。如圖2.8左側(cè)所示，將腿進(jìn)行編號(hào)則是為了更便于描述，。圖2.8六邊形六足模型容錯(cuò)步態(tài)移動(dòng)時(shí)的矩形模型的最大步長(zhǎng)為0.5P。對(duì)于六邊形的模型而言，使用容錯(cuò)步態(tài)時(shí)，當(dāng)重心落在支撐腿之間間連線的交叉點(diǎn)，此時(shí)的最大步長(zhǎng)等于0.5rmax。而rmax^P。六足機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎取決于轉(zhuǎn)彎中心的位置。在此處是在比較轉(zhuǎn)彎中心和重心的位置。我們假設(shè)在轉(zhuǎn)彎后,機(jī)器人的腿的端點(diǎn)還能夠到達(dá)的原來(lái)區(qū)域的中心，然后比較每一步的最大轉(zhuǎn)角。從圖2.5和圖2.8中可得出如下結(jié)論，矩形模型的轉(zhuǎn)角是受限制的，機(jī)器人必須保證下一個(gè)落腳點(diǎn)是在能夠到達(dá)的區(qū)域內(nèi)，然后才能轉(zhuǎn)彎，然而對(duì)于六邊形模型，繞重心轉(zhuǎn)彎是相對(duì)最容易的。在六邊形六足模型中，六條腿的距離和角度變化是完全相同的，此方案的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)相對(duì)容易的。轉(zhuǎn)角的大小取決于圖2.5中環(huán)形面積的大小。通過(guò)比較上述性能，我們可以看出六邊形模型表現(xiàn)的更為靈活，在容錯(cuò)步態(tài)中有相對(duì)更平穩(wěn)的穩(wěn)定性，在大部分的環(huán)境中有更大的步長(zhǎng)，所以在我們的六足仿生機(jī)器人中采用了六邊形模型REF_Ref10144198\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。。

使用SolidWorks2018軟件實(shí)體造型圖2.9實(shí)體模型使用SolidWorks2018對(duì)六足仿生機(jī)械裝置的腿、身體、舵機(jī)等零部件進(jìn)行了實(shí)體造型，然后裝配成一個(gè)可自主完成指定操作的六足機(jī)械裝置。這樣便于接下來(lái)進(jìn)行的自主完成指定操作的六足機(jī)械裝置的構(gòu)造分析和步態(tài)規(guī)劃。如圖2.9所示即為實(shí)體模型。

六足機(jī)器人的結(jié)構(gòu)分析六足仿生機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)的確立是以昆蟲(chóng)的身體結(jié)構(gòu)為參考得來(lái)的，兩者都由軀體和足兩部分構(gòu)成，并且其六條足均以軀體為軸線呈對(duì)稱(chēng)分布。圖2.10機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖其主平臺(tái)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，采用對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的六邊形方案，身體兩側(cè)各分布有3條腿。該設(shè)計(jì)方式使得各條腿的運(yùn)動(dòng)空間擴(kuò)大了，最大化的減少了腿部之間的碰撞REF_Ref10145157\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。REF_Ref10145159\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。。圖2.10所示即為其基礎(chǔ)機(jī)械構(gòu)造。其腿部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用與圖2.11所示的節(jié)肢昆蟲(chóng)的腿相似的結(jié)構(gòu)，這種機(jī)械構(gòu)造形式被稱(chēng)為RRRS型開(kāi)鏈機(jī)構(gòu)REF_Ref10144282\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。，如圖2.11表示。圖2.11腿部結(jié)構(gòu)各個(gè)關(guān)節(jié)分別由舵機(jī)驅(qū)動(dòng)。連接部分和軀體等采用強(qiáng)度高、密度低的鋁合金材料制造，在滿足強(qiáng)度要求的前提下，我們希望可以在能力所及的范圍內(nèi)最大程度提高機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)的靈活性，為實(shí)現(xiàn)該目的，我們采用減輕機(jī)器人的重量的方式來(lái)滿足這一需求。圖2.12中所示即為其腿部機(jī)械構(gòu)造簡(jiǎn)圖。圖2.12腿部機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖步態(tài)規(guī)劃?rùn)C(jī)器人坐標(biāo)系的定義如圖2.13即為本次六足機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。機(jī)器人整體呈六邊形，六條腿呈對(duì)稱(chēng)分布，在定義坐標(biāo)系中X軸為機(jī)器人的橫向?qū)ΨQ(chēng)軸，Y軸為機(jī)器人的縱向?qū)ΨQ(chēng)軸，Z軸與機(jī)器人身體所在平面形成空間上的九十度直角，如果以其身體構(gòu)造的幾何中心為軸，則整個(gè)坐標(biāo)系符合右手定則。6條足呈六邊形分布，兩條足之間的垂直距離為L(zhǎng)，機(jī)器人基礎(chǔ)六邊形結(jié)構(gòu)的最大寬度為W2，最小寬度為W1。圖2.13結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖2.14所示即為六足仿生機(jī)器人的腿部結(jié)構(gòu)圖。L1部分與L2部分繞著平行于XY平面的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，L3部分繞著平行于Z軸方向的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。圖2.14腿部結(jié)構(gòu)圖腿部運(yùn)動(dòng)分析在六條腿的仿生機(jī)械裝置的移動(dòng)過(guò)程中，無(wú)論是以轉(zhuǎn)彎的方式移動(dòng)，還是采用直線行走等步態(tài)，都需要六條腿的共同合作、協(xié)同動(dòng)作。然而，就其結(jié)構(gòu)而言，六條腿大致相同，其運(yùn)動(dòng)也是相似的。因此在這里以一條腿為例，進(jìn)行詳細(xì)的運(yùn)動(dòng)分析，為接下來(lái)分析的轉(zhuǎn)彎步態(tài)以及直線行走步態(tài)提供了基礎(chǔ)。圖2.14所示為六足仿生機(jī)器人腿部機(jī)械構(gòu)造。為方便對(duì)其加以分析，將該部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)化。圖2.15所示即為簡(jiǎn)化后的機(jī)械結(jié)構(gòu)。完整的腿部結(jié)構(gòu)由L1部分、L2部分、L3部分和關(guān)節(jié)1、2、3構(gòu)成，關(guān)節(jié)1、2的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線沿Y軸方向，而沿Z軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)的是關(guān)節(jié)3。θ1為L(zhǎng)1部分相對(duì)X軸的轉(zhuǎn)角，θ2為L(zhǎng)2部分相對(duì)X軸的轉(zhuǎn)角。規(guī)定由X軸處開(kāi)始逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)得到的角度為正，反之則為負(fù)。機(jī)器人身體離開(kāi)地面的高度用H表示，L為腿部的支撐點(diǎn)在XY平面內(nèi)到關(guān)節(jié)3轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的距離。圖2.15腿部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖整個(gè)腿部結(jié)構(gòu)為一個(gè)4桿機(jī)構(gòu)，對(duì)其分別在X軸和Z軸投影，即可得到關(guān)于θ1和θ2方程組如下： （2-1） 上述方程組中，θ1和θ2待求量，其余為已知量，而其中的H和L在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是可以調(diào)節(jié)的。求出θ1和θ2后，用于舵機(jī)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)。

為了求出關(guān)節(jié)3的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，做出腿部結(jié)構(gòu)在XY平面內(nèi)的投影，如圖2.16所示。圖2.16腿部結(jié)構(gòu)XYθ3為關(guān)節(jié)3的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，LX為L(zhǎng)在X軸方向上的投影。為了確保機(jī)器人在直線行走的過(guò)程中一直沿Y方向運(yùn)動(dòng)，腿部的支撐點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為虛線所示。為此LX運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持不變，而在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中θ3是不斷變化的，所以L也是不斷變化的。從而導(dǎo)致θ1和θ2也是不斷變化的。在腿部運(yùn)動(dòng)分析的求解過(guò)程中，由LY求出θ3，結(jié)合LX求出L，再結(jié)合H求出θ1和θ2，求出θ1、θ2和θ3后，相繼對(duì)關(guān)節(jié)1、2、3進(jìn)行驅(qū)動(dòng)后使其轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人腿部的運(yùn)動(dòng)。直線行走步態(tài)當(dāng)其以三角步態(tài)的形式進(jìn)行移動(dòng)，移動(dòng)的過(guò)程中依據(jù)其六條腿存在分組的情況，可總結(jié)為每組三條腿，并將六條腿進(jìn)行編號(hào)，奇數(shù)號(hào)腿為A組，偶數(shù)號(hào)腿為B組。自主完成指定操作的六足仿生機(jī)械裝置進(jìn)行直線行走的過(guò)程中，存在A組先邁步和B組先邁步兩種情況REF_Ref10144401\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。REF_Ref10144404\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。REF_Ref10144406\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。。首先以A組先邁步為例，一個(gè)完整的邁步周期的過(guò)程如圖2.17所示。圖(a)：其正處于初始狀態(tài)，六條腿都正在處于支撐狀態(tài)。圖(b)：A組正在處于自由邁步狀態(tài)，B組正在處于支撐狀態(tài)，機(jī)器人向前運(yùn)動(dòng)。圖(c)：B組正在處于自由邁步狀態(tài)，A組正在處于支撐狀態(tài)，機(jī)器人向前運(yùn)動(dòng)。圖(d)：A組正在處于自由邁步狀態(tài)，B組正在處于支撐驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。至此，六足仿生機(jī)器人直線行走一個(gè)邁步周期完成了。圖2.17六足仿生機(jī)器人直線行走步態(tài)（○：支撐腿在上述過(guò)程中，由（a）到（b）的過(guò)程和由（c）到（d）的過(guò)程是不同的，因?yàn)椋╝）圖中機(jī)器人正處于初始狀態(tài)，所以這兩個(gè)過(guò)程中邁步的步長(zhǎng)不同，二者的足的矢量終點(diǎn)是不同的。轉(zhuǎn)彎行走步態(tài)六足機(jī)器人轉(zhuǎn)時(shí)有兩種狀態(tài)：（1）定點(diǎn)轉(zhuǎn)彎：在轉(zhuǎn)彎時(shí)不進(jìn)行前進(jìn)操作，圍繞固定一點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，相對(duì)較靈活（2）行進(jìn)轉(zhuǎn)彎：在轉(zhuǎn)彎時(shí)還進(jìn)行前進(jìn)操作，不圍繞固定一點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎半徑大，且相對(duì)不靈活且容易引起各個(gè)腿之間的運(yùn)動(dòng)干涉。因此在這里我們只介紹定點(diǎn)轉(zhuǎn)彎步態(tài)。圖2.18六足仿生機(jī)器人轉(zhuǎn)彎步態(tài)（○：支撐腿轉(zhuǎn)彎步態(tài)分為左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)兩種。二者的步態(tài)類(lèi)似，我們以左轉(zhuǎn)步態(tài)為例。如圖2.18所示，轉(zhuǎn)彎步態(tài)分為4個(gè)階段。由于每條腿的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍所限和避免相鄰的腿在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中發(fā)生干涉，機(jī)器人在轉(zhuǎn)彎過(guò)程中不能一步轉(zhuǎn)過(guò)90度，需要分3步，每步轉(zhuǎn)過(guò)30度。圖（a）：機(jī)器人正處于轉(zhuǎn)彎前的初始狀態(tài)，6條腿都處于支撐狀態(tài)。圖（b）：A組正在處于自由邁步狀態(tài)，B組正在處于支撐狀態(tài)，機(jī)器人身體左轉(zhuǎn)。圖（c）：A組正在處于支撐狀態(tài)，而B(niǎo)組正在處于自由邁步狀態(tài)，機(jī)器人身體左轉(zhuǎn)。圖（d）：機(jī)器人完成左轉(zhuǎn)后的狀態(tài)，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了左轉(zhuǎn)90度.至此，六足仿生機(jī)器人左轉(zhuǎn)行走一個(gè)周期完成了。橫向行走步態(tài)前文完成了其步態(tài)中的轉(zhuǎn)彎步態(tài)、直線步態(tài)的研究，并對(duì)其進(jìn)行了分析?，F(xiàn)分析另一種行走步態(tài)，即類(lèi)似于螃蟹行走的橫向行走步態(tài)。橫向行走步態(tài)，就是行走的方向和其身體的縱向夾角呈90度角。前直線行走步態(tài)是行走方向和其縱向方向相同。在直線行走中如果需要轉(zhuǎn)90度的彎，此時(shí)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)彎步態(tài)。有了橫向行走步態(tài)以后，可以直接使用橫向行走步態(tài)，而不必再經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)彎步態(tài)繼續(xù)采用直線行走步態(tài)，可以增加機(jī)器人的靈活性。橫向行走步態(tài)分為相對(duì)機(jī)器人自身向左橫向行走步態(tài)和向右橫向行走步態(tài)。在此以相對(duì)于機(jī)器人自身向右行走為例分析橫向行走步態(tài)。橫向行走步態(tài)分為4個(gè)階段，如圖2.19所示。圖2.19橫向行走步態(tài)（○：支撐腿圖（a）：機(jī)器人處于橫向行走步態(tài)之前的初始狀態(tài)，6條腿都處于支撐狀態(tài)。圖（b）：橫向行走步態(tài)的第一步，A組正在處于自由邁步狀態(tài)，B組正在處于支撐狀態(tài)，同時(shí)機(jī)器人身體橫向行走。圖（c）：橫向行走步態(tài)的第二步，A組正在處于支撐狀態(tài)，B組正在腿處于自由邁步狀態(tài)，同時(shí)機(jī)器人身體繼續(xù)橫向行走。圖（d）：回到A組正在處于自由邁步狀態(tài)，而B(niǎo)組正在處于支撐驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。至此，完成了六足仿生機(jī)器人橫向行走一個(gè)邁步周期。越障行走步態(tài)為使其能在不同地形移動(dòng)時(shí)都具備良好的適應(yīng)能力，越障步態(tài)對(duì)于此類(lèi)機(jī)器人時(shí)必不可缺的。現(xiàn)對(duì)六足仿生機(jī)器人的越障步態(tài)進(jìn)行討論[21]。越障的移動(dòng)方式不同于正常行走以及轉(zhuǎn)彎的方式。在正常行走方式和轉(zhuǎn)彎移動(dòng)時(shí)使用三角步態(tài)，就是在移動(dòng)的過(guò)程中，同一時(shí)刻由三條腿用于支撐機(jī)械裝置的身體，另外的三條腿自由邁步。但是在越障步態(tài)中則不使用三角步態(tài)。越障步態(tài)分為4個(gè)階段，如圖2.20所示。圖2.20越障步態(tài)（○：支撐腿圖（a）：其正處于越障步態(tài)前的初始狀態(tài)，6條腿都處于支撐狀態(tài)。圖（b）：越障步態(tài)的第一步，機(jī)器人身體整體提高并使身體傾斜。前腿1和4處于自由邁步狀態(tài)，邁步到高處，2、3、5和6號(hào)腿在此時(shí)處于支撐狀態(tài)，并驅(qū)動(dòng)機(jī)器人身體向前移動(dòng)，使中腿2和5靠近高處，準(zhǔn)備邁步到高處。圖（c）：越障步態(tài)的第二步，中腿2和5邁步到高處，而1、3、4和6號(hào)腿在此時(shí)處于支撐狀態(tài)，并驅(qū)動(dòng)機(jī)器人身體，使其繼續(xù)向前進(jìn)行移動(dòng)，使后腿3和6靠近高處，準(zhǔn)備邁步到高處。圖（d）：越障步態(tài)的第三步，后腿3和6邁步到高處，1、2、4和5號(hào)腿在此時(shí)處于支撐狀態(tài)，以此驅(qū)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)機(jī)器人向前移動(dòng)的動(dòng)作。至此，機(jī)器人的整個(gè)身體都移動(dòng)到了高處，完成了越障步態(tài)。小結(jié)仿生結(jié)構(gòu)模型的建立是以六足昆蟲(chóng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)理以及生理結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的。并針對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)過(guò)程以及機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的分析。此外，本文還研究了六足機(jī)器人常用步態(tài)之一的三足步態(tài)。并對(duì)機(jī)器人的直線行走步態(tài)、轉(zhuǎn)彎步態(tài)、橫向行走步態(tài)和越障步態(tài)加以分析。基于這些理論知識(shí)，機(jī)器人控制系統(tǒng)部分的設(shè)計(jì)工作才得以完成，接下來(lái)便可以對(duì)機(jī)器人進(jìn)行下一階段更為深入的研究。

硬件設(shè)計(jì)六足機(jī)器人的六條腿，每條腿均包含三個(gè)用舵機(jī)驅(qū)動(dòng)的關(guān)節(jié)，共計(jì)十八個(gè)，因此要用十八路PWM來(lái)控制這十八個(gè)舵機(jī)。因此控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是如何協(xié)調(diào)控制這18個(gè)舵機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)直線行走和轉(zhuǎn)彎等步態(tài)。此外，我們要設(shè)計(jì)的是能夠自己計(jì)算生成步態(tài)所需數(shù)據(jù)并且能夠根據(jù)需要實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)步態(tài)的控制系統(tǒng)，所以主控芯片需要具有足夠快的執(zhí)行速度和良好的數(shù)學(xué)計(jì)算能力。舵機(jī)的原理及其控制舵機(jī)又名為伺服電機(jī)，它可作為那些需要隨時(shí)進(jìn)行角度變化并依舊可以保持平衡的控制系統(tǒng)的位置伺服驅(qū)動(dòng)器。舵機(jī)具有操作簡(jiǎn)單、便于控制的特點(diǎn)，單片機(jī)可通過(guò)簡(jiǎn)單的控制對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因?yàn)槎鏅C(jī)在日常應(yīng)用中可作為輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)向齒輪的工作原理：直流偏置電壓的輸出是在接收機(jī)對(duì)應(yīng)通道中存在的控制信號(hào)進(jìn)入到信號(hào)調(diào)制芯片以后得到的。其所需的以20ms為周期、1.5ms為寬度的基準(zhǔn)信號(hào)是由其內(nèi)部包含的基準(zhǔn)電路所產(chǎn)生的。電阻值可依照某種變化方式調(diào)節(jié)的電阻元件的電壓與晶體管位于放大狀態(tài)時(shí)其基極和發(fā)射機(jī)之間的電壓差值得到輸出。最終，電極的轉(zhuǎn)動(dòng)方向由電壓差的正負(fù)決定。當(dāng)電極運(yùn)行速率恒定時(shí)，電位器通過(guò)級(jí)聯(lián)減速齒輪旋轉(zhuǎn)，從而電壓差降為零，電極停止旋轉(zhuǎn)。舵機(jī)需要一20ms左右的脈沖以滿足其控制需求，其中高電平占空比時(shí)長(zhǎng)一般為0.5至2.5ms。圖3.1為舵機(jī)控制信號(hào)。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s11舵機(jī)控制信號(hào)輸入信號(hào)的脈沖寬度和舵機(jī)輸出轉(zhuǎn)角之間存在線性關(guān)系，如圖3.2所示。圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s12控制信號(hào)脈寬和舵機(jī)轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系在我們此次使用的是MG996R舵機(jī)，其參數(shù)如下：圖STYLEREF1\s3SEQ圖\*ARABIC\s13MG996R舵機(jī)1.尺寸：40.7×19.7×42.9mm2.重量：55g3.反應(yīng)轉(zhuǎn)速：無(wú)負(fù)載速度0.17s/60°（4.8V）；0.13s/60°（6.0V）4.工作死區(qū)：4us5.工作電壓：3.0～7.2V6.工作扭矩：13kg·cm7.使用溫度：-30～+60℃控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)和選擇傳統(tǒng)方法產(chǎn)生PWM方波是將大量電路中常用的分立元件進(jìn)行組合后所實(shí)現(xiàn)的，產(chǎn)生的脈沖頻率和寬頻帶并不準(zhǔn)確，因而對(duì)舵機(jī)實(shí)現(xiàn)精確的控制是很困難的。但是因?yàn)榧呻娐沸酒€(wěn)定性好、準(zhǔn)確度高、程序編寫(xiě)靈活等各方面優(yōu)點(diǎn)，由其輸出的脈沖調(diào)制波在十幾種得到了廣泛的應(yīng)用。綜合考慮各個(gè)方面，初步確定了以下的3種方案。方案一：選用AVR單片機(jī)同時(shí)輔以外圍電路，并結(jié)合軟件編程，能夠產(chǎn)生18路PWM方波。但關(guān)鍵是在軟件編程的時(shí)候要巧妙的使用定時(shí)中斷REF_Ref10144543\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。。采用這個(gè)方案，雖然能夠輸出18路PWM方波，六足仿生機(jī)器人的控制也得以實(shí)現(xiàn)。但是由于采用定時(shí)器中斷編程實(shí)現(xiàn)輸出18路PWM方波，給其他部分的編程造成了困難。AVR單片機(jī)的資源有限，不便于其他功能的擴(kuò)展。此外，AVR單片機(jī)的執(zhí)行速度和數(shù)學(xué)計(jì)算能力一般，不能很好的滿足控制系統(tǒng)的控制需求。方案二：采用FPGA產(chǎn)生PWM方波，因FGPA特有的可同時(shí)執(zhí)行多個(gè)的能力以及眾多的輸入輸出端口，可用其產(chǎn)生若干PWM方波，同時(shí)采用集成電路芯片與之通信，實(shí)現(xiàn)對(duì)18個(gè)舵機(jī)的控制REF_Ref10144554\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是可以輸出多路獨(dú)立的PWM方波，不僅控制精度高，而且簡(jiǎn)單可靠，還可以實(shí)現(xiàn)在線編程。但是FPGA用于產(chǎn)生PWM方波的時(shí)候，不具備事務(wù)處理能力，需要與單片機(jī)協(xié)同工作，由單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。硬件電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且具有較高的開(kāi)發(fā)成本。方案三：以STM32系列單片機(jī)作為MCU，可輸出18路獨(dú)立的PWM方波，并且在輸出PWM方波時(shí)不影響其他部分程序的編寫(xiě)和運(yùn)行。同時(shí)具有相對(duì)較好的執(zhí)行速度和優(yōu)秀的數(shù)學(xué)計(jì)算能力REF_Ref10144617\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。。此方案的控制系統(tǒng)的所有功能采用一個(gè)STM32芯片即可全部實(shí)現(xiàn)，STM32系列的芯片具有性能高、功耗低和價(jià)格低、具有豐富的外設(shè)，方便功能擴(kuò)展的特征。能夠很好的滿足控制系統(tǒng)的控制需求。綜合比較以上三種方案，第三種方案的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，具有低功耗、高性能以及良好的可擴(kuò)展性，完全滿足控制系統(tǒng)的要求。我們選擇第三種方案用于六足仿生機(jī)器人的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)分析七彩光子太極M3——STM32開(kāi)發(fā)板，主控芯片：STM32F103ZET6實(shí)物圖如下：圖STYLEREF1\s34開(kāi)發(fā)板正面圖STYLEREF1\s35開(kāi)發(fā)板反面板載外設(shè)：1、AT24C02，用于掉電數(shù)據(jù)保存；2、W25Q64，大容量FLASH閃存模塊，用于保存圖片字庫(kù)等；3、ch340、usb傳送端口、可用于下載程序或與電腦通信；4、MAX232，TTL轉(zhuǎn)RS232，可方便的與具有DB9接口的RS232接口設(shè)備連接；5、有源蜂鳴器，可通過(guò)跳線選擇是否連接到IO口，防止調(diào)試其他程序時(shí)蜂鳴器亂叫，也可通過(guò)杜邦線將蜂鳴器連接到其他的IO口，方便的檢測(cè)IO口狀態(tài)。6、RTC電池座，可用于RTC供電，方便RTC實(shí)驗(yàn)。7、TF卡座，用于需要使用TF卡的場(chǎng)合；8、4顆獨(dú)立按鍵，方便實(shí)驗(yàn)。9、3顆LED燈，其中一顆為電源指示燈，另外兩顆又IO口驅(qū)動(dòng)，可通過(guò)程序指定功能。

主控芯片介紹圖STYLEREF1\s36STM32F103ZET6芯片STM32系列32位閃存微控制器采用為嵌入式領(lǐng)域低功耗、高性能、實(shí)時(shí)應(yīng)用以及高性價(jià)比的使用需求專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)而成的具有突破性的ARMCortex-M3處理器作為其內(nèi)核。在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)硬件的時(shí)候我們采用的芯片型號(hào)為STM32F103ZET6，屬于STM32控制器中的增強(qiáng)型系列。該芯片在72MHz的頻率下進(jìn)行工作，結(jié)構(gòu)上包含片內(nèi)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器以及豐富的外設(shè)。先介紹其性能如下。內(nèi)核：ARM32位的Cortex-M3中央處理器：1.25DMips≤MHz。在存儲(chǔ)器的0等待周期訪問(wèn)時(shí)間；單周期乘法和硬件除法。存儲(chǔ)器512K字節(jié)閃存程序存儲(chǔ)器；高達(dá)64K字節(jié)SRAM；具有4個(gè)芯片選擇的靈活靜態(tài)存儲(chǔ)器控制器；支持cf卡，sram，psram，nor和nand內(nèi)存；并行l(wèi)cd接口，兼容8080/6800模式。3.時(shí)鐘、復(fù)位和電源管理2.0或3.6V電源，I/O引腳；ON/OFF復(fù)位(POR/PDR)，可編程電壓監(jiān)控器(PVD)；嵌入式4～16MHz晶振，嵌入式RC振蕩器，出廠調(diào)整8MHz。具有校準(zhǔn)功能的嵌入式RC振蕩器，具有校準(zhǔn)的40kHz；32kHzRTC振蕩器。4.低功耗睡眠，停止和待機(jī)模式;VBAT為RTC和備份寄存器供電。5.3個(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，1μs轉(zhuǎn)換時(shí)間(多達(dá)21個(gè)輸入通道)轉(zhuǎn)換范圍：0至3.6V，具有三重采樣和維護(hù)功能。6.112個(gè)快速I(mǎi)/O口112個(gè)多功能雙向I/O端口，所有I/O端口均可映射到16個(gè)外部中斷。除了模擬輸入口以外的IO口可容忍5V信號(hào)輸入。7.11個(gè)定時(shí)器有4個(gè)16位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有4個(gè)通道，分別用于輸入捕獲、輸出比較、PWM或脈沖計(jì)數(shù)。有2個(gè)16位高級(jí)控制定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有6個(gè)通道，最多6個(gè)PWM輸出，并且?guī)绤^(qū)控制。有2個(gè)看門(mén)狗計(jì)時(shí)器(獨(dú)立和加窗)；系統(tǒng)時(shí)間計(jì)時(shí)器：24位自減型計(jì)數(shù)；2個(gè)16位基本定時(shí)器用于驅(qū)動(dòng)DAC。13個(gè)通信接口2個(gè)支持SMBus/PMBus的I2C接口。5個(gè)分別為ISO7816、LIN、IRDA接口和調(diào)制解調(diào)控制的USART接口。3個(gè)SPI接口(每秒18m比特)。2個(gè)可復(fù)用為I2S接口；CAN接口(2.0B默認(rèn))；USB2.0全速接口；SDIO接口。內(nèi)置CRC計(jì)算單元工作溫度：－40℃至+85℃。.

控制模塊設(shè)計(jì)主控芯片采用STM32F103系列中的Zet6型號(hào)芯片。最小控制板單元必需的外圍電路，搭建出能使芯片正常工作的最小系統(tǒng)。然后將舵機(jī)控制接口引出。各個(gè)舵機(jī)有輸入信號(hào)線、電源線以及地線，共計(jì)3根控制線。圖3.3所示即為控制模塊的原理圖。圖STYLEREF1\s37stm32f103zet6原理圖

電源模塊設(shè)計(jì)電源選用品勝LCDPowerstationTS-199的便攜式移動(dòng)電源USB供電，內(nèi)置直流電壓轉(zhuǎn)換模塊，其輸出電壓為5V。舵機(jī)的額定工作電壓為5V，stm32芯片的額定工作電壓為2.0到3.6伏特。我們采用3.3V供電。需要設(shè)計(jì)一個(gè)將5V轉(zhuǎn)換為3.3V的電源轉(zhuǎn)換模塊。選擇AMS1117-3.3作為穩(wěn)壓集成電路使用。圖STYLEREF1\s38電源模塊供電原理圖串口通信模塊設(shè)計(jì)在與單片機(jī)進(jìn)行串口通信時(shí)，通常使用DB9的接口與計(jì)算機(jī)相連。這種通信方式中有9個(gè)通信信號(hào)，分為基本的數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)和調(diào)制解調(diào)控器制信號(hào)兩類(lèi)?；緮?shù)據(jù)傳輸信號(hào)有：發(fā)送數(shù)據(jù)（TXD）、接收數(shù)據(jù)（RXD）、地（GND）。調(diào)制解調(diào)控制信號(hào)有：數(shù)據(jù)終端就緒（DTR）、請(qǐng)求發(fā)送信號(hào)（RTS）、數(shù)據(jù)設(shè)備就緒（DSR）、允許發(fā)送（CTS）、數(shù)據(jù)載波檢測(cè)（DCD）、振鈴（RI）。圖STYLEREF1\s39RS232接口電路原理圖在pc與微控制器的通信中只使用基本的數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)線，而不使用調(diào)制解調(diào)器來(lái)控制信號(hào)線。即三線式。RS232異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口準(zhǔn)通常采用負(fù)邏輯。-15V～-5V為邏輯1的電平范圍，+5V～+15V為邏輯0的電平范圍。PC機(jī)的串口信號(hào)線在進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后方能和TTL電平的單片機(jī)信號(hào)線進(jìn)行連接。我們此次使用MAX232芯片來(lái)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。這確保了pc和mcu之間的正常通信。其原理圖如圖3.5所示。圖STYLEREF1\s310USB轉(zhuǎn)TTL原理圖超聲波測(cè)距模塊HC-SR04超聲波測(cè)距模塊具有2-400cm的非接觸式測(cè)距功能，其測(cè)距精度可達(dá)3mm；該模塊包括控制電路、超聲波發(fā)射機(jī)以及接收機(jī)。像智能汽車(chē)或某些項(xiàng)目的距離測(cè)量和轉(zhuǎn)向一樣，它經(jīng)常被使用。應(yīng)用在智能車(chē)測(cè)距時(shí)，該模塊能實(shí)時(shí)的察覺(jué)到前方障礙物，使智能車(chē)及時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，從而繞開(kāi)障礙物。工作原理：1．將電源和地接入超聲波模塊。2.給脈沖觸發(fā)引腳（trig）輸入一個(gè)長(zhǎng)為20us的高電平方波3.當(dāng)檢測(cè)模塊輸入正方波后將自動(dòng)發(fā)出8個(gè)聲波，其頻率為40kz，而回聲引腳端帶你平將由低變高；（此時(shí)應(yīng)啟動(dòng)定時(shí)器計(jì)時(shí)）4。當(dāng)檢測(cè)模塊接收到超聲波返回信號(hào)后，回波針的電平將從高變?yōu)榈停?此時(shí)計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)應(yīng)停止)，超聲波從發(fā)射到返回的總時(shí)長(zhǎng)將由計(jì)時(shí)器進(jìn)行記錄。5。測(cè)量距離可根據(jù)空氣中的聲速為344m/s計(jì)算。圖STYLEREF1\s311HC-SR04超聲波模塊原理圖圖STYLEREF1\s312HC-SR04超聲波模塊實(shí)物圖藍(lán)牙模塊當(dāng)藍(lán)牙連接成功時(shí)，我們可以先不管藍(lán)牙內(nèi)部完成通訊所必須遵守的規(guī)定，可直接將藍(lán)牙作為通信串口使用。當(dāng)建立連接后，兩設(shè)備使用相同的通道，即相同的串行端口。主從設(shè)備分別作為接收或者發(fā)送數(shù)據(jù)的裝置。當(dāng)然,為形成這樣的信道連接，在使用時(shí)需要先設(shè)置藍(lán)牙為AT模式，才能夠滿足執(zhí)行配對(duì)連接時(shí)的特定條件,即,,原理圖如圖所示。外形如圖所示。圖STYLEREF1\s313HC05藍(lán)牙原理圖圖STYLEREF1\s314HC05藍(lán)牙外形圖HC05藍(lán)牙模塊引腳說(shuō)明1.RXD:接收端2.TXD:發(fā)送端3.AT:設(shè)置工作模式1)工作模式:自動(dòng)連接，又稱(chēng)為透?jìng)髂Ｊ?)AT指令設(shè)置模式:命令回應(yīng)，又稱(chēng)為AT模式4.VCC:模塊供電正極(5V)5.GND:模塊供電負(fù)極3.4小結(jié)依照多自由度的自主完成指定操作的六足仿生機(jī)械裝置的控制系統(tǒng)的工作原理以及設(shè)計(jì)需求，我設(shè)計(jì)了主控集成電路為STM32F103ZET6的控制系統(tǒng)的硬件電路。并包含電源模塊和通信模塊等。能夠輸出18路獨(dú)立的且占空比可調(diào)的PWM方波來(lái)控制多自由度六足機(jī)器人的18個(gè)舵機(jī)，從而完成其行走、轉(zhuǎn)彎和越障等動(dòng)作。

六足機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)依照其運(yùn)動(dòng)控制需求的同時(shí)與控制系統(tǒng)硬件備份的設(shè)計(jì)原理相結(jié)合。控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括控制系統(tǒng)主程序、機(jī)器人轉(zhuǎn)彎程序、機(jī)器人直線行走程序以及串口通信程序等。軟件設(shè)計(jì)采用KeiluVision5編寫(xiě)、編譯、仿真和調(diào)試。在軟件設(shè)計(jì)則采用以模塊化彼此獨(dú)立的程序作為其設(shè)計(jì)思想，簡(jiǎn)化了程序設(shè)計(jì)和調(diào)試，使程序具有較強(qiáng)的可讀性。控制系統(tǒng)的主程序圖4.1控制系統(tǒng)主程序的流程圖圖4.1所示即為六足仿生機(jī)器人控制系統(tǒng)主程序的工作流程圖。程序開(kāi)始后的的第一步便是系統(tǒng)初始化，包括I/O端口的配置、定時(shí)器設(shè)置和USART接口配置等系統(tǒng)配置。然后執(zhí)行舵機(jī)初始化程序，初始化舵機(jī)的角度位置并保持，為機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)做好準(zhǔn)備。至此完成了系統(tǒng)所需的所有的初始化，控制系統(tǒng)進(jìn)入等待命令階段。當(dāng)接受到命令時(shí)，就執(zhí)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)控制程序，如直線行走、轉(zhuǎn)彎等。六足機(jī)器人的單腿控制程序設(shè)計(jì)在2.5.3節(jié)給出了用牛頓-辛普森方法求解六足仿生機(jī)器人單腿運(yùn)動(dòng)關(guān)于θ1和θ2方程組：的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程。使用MATLAB軟件根據(jù)牛頓-辛普森方法的原理編寫(xiě)求解該方程組的程序REF_Ref10144769\r\h錯(cuò)誤!未找到引用源。，通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明程序能夠求出該方程組足夠精確的解。程序需要兩個(gè)輸入?yún)?shù)height和length，分別對(duì)應(yīng)到方程組中的H和L3-L。輸出參數(shù)分別為output_angle(1)和output_angle(2)，分別對(duì)應(yīng)到方程組中的θ1和θ2。圖4.2所示即為程序的運(yùn)行結(jié)果。輸入?yún)?shù)為height=60，length=90，對(duì)應(yīng)的程序的輸出結(jié)果為θ1=－102.9521°，θ2=137.9357°。我們對(duì)機(jī)器人處在height=60，length=90的狀態(tài)的時(shí)候的θ1和θ2測(cè)試，結(jié)果與程序的結(jié)果完全吻合。上面給出了用MATLAB軟件求解機(jī)器人單腿運(yùn)動(dòng)的程序和結(jié)果。但是這個(gè)程序只能在以MATLAB為軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境下運(yùn)行。對(duì)其進(jìn)行略微的修改，即可移植到STM32芯片上投入使用。然后就可以用于機(jī)器人單腿控制程序中。圖4.2MATLAB程序運(yùn)行結(jié)果單腿控制程序中最重要的部分是生成步態(tài)所需的數(shù)據(jù)，即用去驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)的3個(gè)舵機(jī)的角度數(shù)據(jù)θ1、θ2和θ3。而程序的輸入?yún)?shù)有3個(gè)，除了上面提到的height和length外，還有一個(gè)步長(zhǎng)參數(shù)steplength。程序流程是由步長(zhǎng)參數(shù)求出θ3，同時(shí)確定參數(shù)length的大小，然后結(jié)合參數(shù)height采用上述方法即可求出參數(shù)θ1和θ2。六足機(jī)器人的直線行走程序設(shè)計(jì)為了便于程序說(shuō)明，對(duì)其十八個(gè)舵機(jī)進(jìn)行編號(hào)1－18，如圖4.3所示。而六條腿仍如前文所述，A組腿包含1、3和5號(hào)腿，B組腿則包含2、4和6號(hào)腿。其中1、2、3、7、8、9、13、14和15號(hào)舵機(jī)用于驅(qū)動(dòng)A組腿，為A組舵機(jī)；其余的舵機(jī)用于驅(qū)動(dòng)B組腿，為B組舵機(jī)。圖4.3機(jī)器人舵機(jī)編號(hào)其直線行走方式和橫向行走方式的程序設(shè)計(jì)思想大致相同，在這里以直線行走步態(tài)為例分析程序設(shè)計(jì)。圖4.4所示即為機(jī)器人的直線行走程序流程圖。機(jī)器人直線行走分A組腿先邁步和B組腿先邁步兩種，在這里只分析A組腿先邁步的程序設(shè)計(jì)，B組腿先邁步的程序設(shè)計(jì)類(lèi)似。首先是進(jìn)行系統(tǒng)初始化，為控制系統(tǒng)能夠正常工作做好準(zhǔn)備工作，包括IO口配置、定時(shí)器設(shè)置和舵機(jī)初始位置設(shè)定等。系統(tǒng)初始化完成后控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人行走。首先是A組舵機(jī)驅(qū)動(dòng)A組腿自由邁步，B組腿在B組舵機(jī)驅(qū)動(dòng)下，完成機(jī)器人身體向前移動(dòng)的動(dòng)作，這是直線行走的第一步。接下來(lái)A組舵機(jī)驅(qū)動(dòng)A組腿使機(jī)器人身體繼續(xù)向前移動(dòng)，而B(niǎo)組舵機(jī)驅(qū)動(dòng)B組腿自由邁步，至此直線行走的一個(gè)邁步周期就結(jié)束了。然后繼續(xù)循環(huán)運(yùn)行上面兩步直到運(yùn)動(dòng)結(jié)束。圖4.4直線行走程序的流程圖六足機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎程序設(shè)計(jì)機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎分為左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)兩種，在這里只分析左轉(zhuǎn)的程序設(shè)計(jì)，右轉(zhuǎn)的程序設(shè)計(jì)類(lèi)似。圖4.5所示即為六足仿生