六足智能仿生机器人优势及其设计

李明喆

摘要：多足昆虫类动物对于各种环境的适应力极强，为了使机器人适应多种恶劣环境进行作业，本文以蜘蛛为仿生对象，分析7六足仿生机器人的产生背景及优势，确定了六足智能方蛊机器人的整体结构与设计，旨在提高六足仿生机器人在许多危险的场合，比如火灾现场、废墟等危險性高的环境的运动稳定性。

关键词：六足仿生智能

1产生背景

人们目前对于运动能力强、便于扩展的机械平台的需求日益增长，以往的轮式、履带式机器人已经逐渐的不能够适应当前情况。人们开始探索能够更加稳定、广泛的适应于现实生活中的机器人。

多足机器人是一种模仿蜘蛛的运动形式，通过使用舵机来模拟蜘蛛运动姿态，进而能够完成类似蜘蛛的稳定移动的一类机器人。多足机器人是指足数多于或等于四的机器人。六足仿生机器人即足数为六的机器人就是我们根据自然界中的蜘蛛的形态来进行设计。

六足机器人通过借鉴昆虫爬行的原理，有着良好的特性，随着科技的发展，机器人运动的稳定性和准确度有了极大的提升。

2优势

传统的履带式机器人具有结构简单、牵引力大和不易打滑等优点，在平坦的路面工作效率高、运行速度快，可以发挥很大功效，但是它在应付极端条件下发挥的作用微乎其微，而多足机器人有着良好的适应地形的能力、极高的稳定性，可以在不适合大多数履带和轮式机器人运动的环境下平稳地移动，可以更好的适应复杂的环境，准确地完成特殊任务和难以完成的工作，在国防、救灾等工作上有难以替代的意义。因此推进多足机器人的研究对国防、救灾等领域具有重要意义。

多足机器人有极为强大的运动能力，在很多恶劣的环境中，比如废墟、火灾现场等，多足仿生机器人能够更加稳定的运动。六足仿生机器人拥有着类似于蜘蛛的肢体结构，也具有部分蜘蛛的生理特点及行进特性，生理特点包括其与地面接触面积小等，这使其寻找着力点更加容易，运动过程更加稳定;行进特性包括典型步态如三角步态、四角步态等也为六足仿生机器人的设计提供了借鉴意义。

多足仿生机器人因其更加稳定的优势成为了现代科学中的热点。六足仿生机器人根据蜘蛛的形态和运动过程来进行仿生模拟、设计，以接近蜘蛛的运动特征。这种设计对科技、国防救灾等方面有着深远的意义。

3整体结构设计

六足仿生机器人的六足采用均匀式分布而不是对称式分布，包括承载板、舵机固定板和六足。若六足采用对称式分布，则很容易产生舵机相互碰撞等情况，使机器人不能像如预期一样完成任务。

六足机器人的典型步态有三角步态、四角步态等，大多数六足昆虫都是三角步态。三角步态是指一侧的前后腿与另一侧的中腿为一组，组成三角的支架结构，当三条腿放在地面并向后蹬时，另外三条腿即抬起向前准备替换，即摆动相占用了三条腿，支撑相拥有四条腿。四角步态将腿部分成三组，其支撑相拥有四条腿，摆动相只占用了两条腿。三角步态相比于四角步态行进速度更快但四角步态行进更加稳定，本设备中使用四角步态。

本设备中采用Arduino主控、舵机、AVR微控制器、红外避障传感器、超声测距模块和蓝牙模块等组成。对于六足仿生机器人来说，主控是控制机器人的头脑，而舵机是控制机器人运动的关键，其性能的好坏直接决定了机器人运动的协调性以及稳定性，控制六足机器人的运动即控制舵机的转动方向是由脉冲长度t决定的。六足机器人每条腿上有三个舵机，即共十八个舵机，需要强大的主控芯片。本设备采用Arduino主控.通过舵机驱动板对舵机进行控制，实现六足机器人的行进。

机器人的运动采用典型步态中的四角步态，稳定性极为强大，更容易地适应更加复杂多变的环境和地形;通过接触面积小等造就的强大的适应能力严格的在地表选择稳定的支点，以完成稳定移动的作业。

4结论

本设备中采用Arduino主控、舵机、AVR微控制器、红外避障传感器和蓝牙模块等组成。其中主控是设备的核心，舵机是设备的灵魂。机器人舵机采用均匀式分布，运动采用典型步态中使用的四角步态，稳定性极为强大，设备具有强大的运动能力和适应能力，在不平整的路面上稳定地行走，在救灾、国防等领域方面有着极大优势。结果表明该机器人具有较好的机动性。

参考文献

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