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PVCBOT【24号】漫步者·步履机械马
发表日期:2012-06-04 11:33:57 来源:PVC-Robot 作者: 【 】 浏览:4726次 评论:0
本项目还是一个采用Jansen Walker 海滩风动机器怪物类似步履结构的机器人,与前面同样采用这一结构的22号、23号项目机器人相比,当前项目从纯步履的腿部结构为主扩展了到了包括脖子和头部在内的整个躯体结构,整体外形上有点像一匹马,不过这是一匹慢悠悠散步的马,所以又叫它“漫步者”,呵呵。

【入门】29、PVCBOT【24号】机械马·四足步履机器人 - PVCBOT - PVC-Robot

 

  以下为视频,原计划设计是机械马在漫步的过程中,脑袋也跟着摇晃的,但是由于为了确保行走过程中身体左右扭动不是过大而影响平衡,所以曲柄的半径也做得小了点,直接导致行走的步子不大速度也慢了点,而且脑袋摇晃幅度也很小,以致有点看不出来是专门设计成摇头晃脑的,呵呵。
  为了提高行走的速度,特意把微能锂电池由一片提高为两片让减速电机的转速加快,但是由于双轴改造后减速箱的减速比较大以及迈步结构的步子较小的原因,行走速度并没有因此而提升太多,看来它还是无损其“漫步”之名而坚持将“漫步”进行到底啊。而各位朋友们在具体制作时,也可以自己选择究竟是用一片微能锂电池或者是两片微能锂电池。

 

 本项目套件的淘宝地址http://item.taobao.com/item.htm?id=13993640012

 

 

 

  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、腿部

      3.2.2、外壳

      3.2.3、传动

      3.2.4、组装

      3.2.5、颈部

      3.2.6、头部

      3.2.7、连杆

    3.3、控制电路

      3.3.1、电源

    3.4、总装调试

  四、效果展示

  五、项目总结


 

 

一、基本原理
  与前面的PVCBOT 23号跋涉者类似,本项目也是四足步履机器人,不过本项目机器人除了特殊的腿部步履结构之外,还增加了颈部和头部的结构,相对来说更为复杂一些,同时也更仿生一些。
  
1、运动方式
  本项目机器人既然是机械马,自然整体的运动方式是与之前的PVCBOT 14号机器狗PVCBOT 23号跋涉者等四足类机器人是类似的,以下是具体步态的分解,以前进方向为例进行说明:
  1、静止时四条腿都是同时着地(本项目机器人省略该状态);
  2、前进时,四条腿分为两组交替运动,对角的两腿为一组,即:左前腿和右后腿为一组,右前腿和左后腿为另一组;
  3、第1组两条腿(左前、右后)往前迈出,第2组两条腿(右前、左后)静止不动但是关节往前弯曲以适应这个躯体中心前移;
  4、第1组两条腿(左前、右后)迈出后静止。
  5、第2组两条腿(右前、左后)往前迈出,第1组两条腿(左前、右后)静止不动但是关节往前弯曲以适应这个躯体中心前移;
  6、两组不断交替……
  如此循环往复,同一时间都保证有一组两条腿着地以保持身体的平衡,并不断往前进。
  这里可能有人会问,仅靠两条腿是否可以保证身体的平衡呢?其实,如果前进时保证一定的速度,虽然同时只有两条腿着地,只能有一个很短暂的平衡,但是由于两组的腿交替速度比较快,总体上也可以让身体保持一个动态的平衡。
  特别说明:如果整体前进的速度很慢,其中一组静止着地的两条腿是无法保持整个身体的平衡的,我们必须还要让第三条腿也着地,即要利用三点确定一个平面——三条腿可以保持稳定平衡的原理。 

【入门】16、PVC-Robot【14号】机械狗·四足爬行机器人 - PVC-Robot - PVC-Robot

  
2、驱动机理
  同样作为四足机器人,本项目机器人在动力传动结构上与PVCBOT 14号机器狗PVCBOT 23号跋涉者是类似的,使用了摆动曲柄滑块机构连杆来把减速电机的转动变为驱动腿部迈步的摆动运动。  

【入门】29、PVCBOT【24号】漫步者·步履机械马 - PVCBOT - PVC-Robot

 

  为了能够让两组二足交替向前迈步行走,则“摆动曲柄滑块机构”的安装也比较巧妙,为了直接驱动后面的两足,我们用了左右两套相同的连杆机构,且为同轴的方式安装(同一根转动的轴),但两个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
 
 
 
  本项目机器人的腿部则是采用了与PVCBOT 22号信步者PVCBOT 23号跋涉者一样的多连杆复合机构,这是泰奥杨森Theo Jansen所创造出来的经典结构。

【入门】29、PVCBOT【24号】漫步者·步履机械马 - PVCBOT - PVC-Robot

       
  多连杆复合机构主要包括几个部分:
  (1) 四边形结构连杆:四根连杆通过关节铰链连结在一起组成一个四边形,四边形是不稳定的结构,即该结构可以在矩形、平行四边形之间变化,随着腿部关节角度的变化当前四边形连杆的结构也会不断变化形状的;
  (2) 上三角结构连杆:上三角结构的两根连杆以及四边形结构顶上的连杆,三根连杆通过关节铰链连结在一起组成一个三角形,三角形是稳定的结构,则该结构的形状是固定不变的;
  (3)下三角结构连杆:下三角结构的两根连杆以及四边形结构顶部的连杆,三根连杆通过关节铰链连结在一起组成一个三角形,三角形是稳定的结构,则该结构的形状也是固定不变的;
  (4)传动连杆:两根传动连杆,加上上三角结构中竖直的一根连杆,以及四边形结构中内侧竖直的一根连杆,总共四根连杆也是通过铰链连结在一起组成一个四边形,四边形是不稳定的结构,即该结构可以在任意四边形中变化。
  特别的,传动连杆上的传动铰链是直接接在曲柄上的,也相当于说传动铰链固定在一个圆形的离心轴上,围绕圆心转动的。在曲柄转动的过程中,就会通过传动连杆带动整个多连杆复合机构联动,实现自然顺畅的步履运动。 

【入门】29、PVCBOT【24号】漫步者·步履机械马 - PVCBOT - PVC-Robot

  

 

  以下为本项目机器人的整体连杆机械结构图。

【入门】29、PVCBOT【24号】漫步者·步履机械马 - PVCBOT - PVC-Robot

 

   

    

3、电路原理
  本项目机器人的重点在于机械结构,电路则是采用最简单的电路,就是直接电池连接一个电机,中间通过一个拨动开关来控制电路的通断。
 
  以下为电路原理图。

【入门】29、PVCBOT【24号】漫步者·步履机械马 - PVCBOT - PVC-Robot

 

   

  为方便初学者这里还提供实物焊接示意图。 
 

【入门】29、PVCBOT【24号】漫步者·步履机械马 - PVCBOT - PVC-Robot

 

    

 

【入门】29、PVCBOT【24号】漫步者·步履机械马 - PVCBOT - PVC-Robot

 
   
 
二、准备工作

  本项目需要的器材主要包括:PVC线槽、电机(带减速齿轮箱)、螺丝/