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PVCBOT【20号】机械螃蟹·横向爬行机器人
发表日期:2011-11-11 10:32:28 来源:PVC-Robot 作者: 【 】 浏览:2871次 评论:0
    本项目为类似螃蟹的机器人,说到螃蟹理所当然就联想到“横行”加“霸道”,确实比起之前的仿生类机器人,当前机器人的体型更大、动作更快、结构也更复杂。同时为了确保足够的动力以突显其气势,当前项目也只是推出采用微型锂电池作为电源的微能版。

【入门】25、PVC-Robot【20号】机械螃蟹·横向爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot

 

 

      

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  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、机械结构

      3.1.1、外壳

      3.1.2、传动

      3.1.3、腿部

      3.1.4、集成

      3.1.5、定型

    3.2、电路系统

      3.2.1、动力

      3.2.2、电源

      3.2.3、总装

  四、效果展示

  五、项目总结


 

 

一、基本原理
  本项目还是利用连杆结构把减速电机的转动转换为往复的摆动以实现爬行运动,不过为了让运动的效果更为自然和流畅,在具体的机械结构设计上就更复杂一些。从仿生爬行运动的步态控制来说,本项目机器人与前面的PVCBOT-15号六足机械昆虫比较类似,但是从连杆结构的传动方式来说,本项目机器人又与PVCBOT-19号漫舞者机器人更为接近。
  
1、运动方式
  本项目机器人采用的是六足爬行方式驱动,这一点与实际八足的螃蟹是有点出入的,少了两足。既然是六足,其实基本的运动步态就是和15号的六足机械昆虫比较类似,即:两组处于对称位置的脚,每组是三只脚,利用“三点决定一个平面、三脚能够保持平衡稳定”的原理,同一时间都有其中一组三只脚支撑住身体,两组脚交替离地迈步。仅从步态来说,这里本项目的机械螃蟹和15号的机械昆虫的区别也只是前者是横向运动而后者是直线前行而已。
  以下是当前六足横行机器人爬行步态的分解,以前进方向为例进行说明:
  1、静止时六条腿都是同时着地;
  2、前进时,先迈出第1组三条腿(左中、右上、右下),第2组三条腿着地(左上、左下、右中);
  3、第1组三条腿(左中、右上、右下)往前迈出着地后保持不动,然后换第2组三条腿(左上、左下、右中)往前迈出;
  4、第2组三条腿(左上、左下、右中)往前迈出着地后保持不动,再换第1组……
  如此循环往复,同一时间都保证有一组三条腿着地以保持身体的平衡,并不断往前进。

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2、驱动机理
  本项目机器人在动力传动结构上主要是利用“摆动曲柄滑块机构”这种特殊的连杆机构把减速电机的转动变为往复摆动,而在腿部的姿态传动结构上主要还是利用多个基本连杆机构的组合实现控制。总体来看这与19号漫舞者有点类似,从本质来说19号其实就是每组两只脚共两组交替运动,而这里的20号则是每组三只脚共两组交替运动。  
 
  本项目机器人的曲柄连杆结构比较特殊——同一轴上有三个曲柄,其中最左和最右的曲柄的弯曲方向是相同的,而中间的曲柄是与前两者是相反的,每个曲柄同时安装身体两侧的一对脚:
  1、身体左右两侧对应的两只脚的动作正好是相反的;
  2、身体同侧的三只脚中,两侧脚的动作与中间脚的动作正好是相反的;
  这样的就能实现在上一节“运动方式”所说的,以三角形对称所组成的两组脚,每组内的三只脚是同步动作的。

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  以下为本项目机器人的连杆机械结构图。

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  本项目连杆组合的具体效果,可以查看项目视频后面部分的内容。
 
  我们利用曲柄连杆的结构,结合多个连杆组合,可以控制六个支撑脚分成对称的两组分别在“固定/移动”连个状态间切换。下图列出这个运动步态中各环节的连杆状态,其中左边一列为独立单只脚的整个状态变化过程;右边一列后面灰色的代表中间的脚,而最外面和最里面的脚由于都同步保持一致,所以只是显示最外面的脚。
 

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3、电路原理