技術引數：
自由度數：每條腿有3個，共有16個；
本體體重：≤6kg；
行走速度：≥20mm/s；
設計要求：
能夠完成前進、倒退、轉彎、擺頭、避障等任務，並且便於人工控制。
工作要求：
1) 機械人的重量控制在6公斤左右，但是這是設計的爬行機械人，為適應不同地形，它的最大負重加20%。為1.2公斤 ；
2) 機械人機體運動時離地最低為100mm；
3) 機械人機步長不低於50mm；
4) 為保證電機良好工作和不至於使電機在重負重下工作，機械人小腿和地的夾角不小於10度，不大於40度，小腿往內傾斜；
多足爬行機械人的一般設計準則：
1) 能夠實現機械人多種姿態間的靈活調整；
2) 機械人機體結構簡單、緊湊，重量輕；
3) 機械人整體結構強度高、剛度好、負載能力達到要求；
4) 在滿足功能要求的情況下，儘量減少驅動及配套裝置數量，簡化控制的複雜性。
步態設計是實現爬行的關鍵之一，也是系統控制難易的標誌，為達到較為理想的爬行，考慮下列要求：
1) 步行平穩、協調，進退自如，無明顯的左右搖晃和前後衝擊；
2) 機體和關節間沒有較大的衝擊，特別是當擺動腿著地時，與地面接觸為軟著陸；
3) 機體保持與地面平行，且始終以等高運動，沒有太大的上下波動；
4) 擺動腿胯步迅速，腿部運動軌跡圓滑，關節速度與加速度軌跡無奇點；
5) 占空係數β的合理取值。
根據占空係數β的大小可分為3種情況：
1) β=0.5，在擺動腿著地的同時，支撐腿立即抬起，即任意時刻同時只有支撐相或擺動相；
2) β>0.5，機械人移動較慢時，擺動相與支撐相有一短暫的重疊過程，即機械人有所有腿同時著地的狀態；
3) β<0.5，機械人移動較快時，所有腿有同時為擺動相的時刻，即所有腿同時在空中，處於騰空狀態，因此在交替過程中要求機械人機構具有彈性和較快的速度，否則難以實現。
通過以上分析，我們設計出β>0.5（β=0.55）的六足機械人步態為滿足其平穩性的要求，六足機械人採用占空係數為0.
55（即在運動過程中有六條腿同時著地）的三角步態 。 如圖2.1(a)所示，機械人開始運動時，六條腿先同時著地，然後2、4、6三條腿抬起進行向前擺動的姿態準備，另外三條腿1、3、5處於支撐狀態，支撐起機械人本體以確保機械人的重心位置始終處於三條支腿所構成的三角形內，使機械人處於穩定狀態而不至於摔倒，擺動腿2、4、6抬起向前跨步(如圖2.
1(b)所示)，支撐腿1、3、5一面支撐機械人本體，一面在動力的作用下驅動機械人機體向前運動半步長s(如圖2.1(c)所示)。在機械人機體移動結束後，擺動腿2、4、6立即放下，呈支撐態，使機械人的重心位置處於2、4、6三腿支撐所構成的三角形穩定區內，同時原來的支撐腿1、3、5經短暫停留後抬起並準備向前跨步(如圖2.
1(d)所示)，當擺動腿1、3、5向前跨步時(如圖2.1(e)所示)，支撐腿2、4、6此時一面支撐機械人，一面驅動機械人本體，使機械人機體向前行進半步長s(如圖2-1(f)所示)，如此不斷迴圈往復，以實現機械人的向前運動，由於設計速度並不是非常精確，所以其行進軌跡並不是一條筆直的直線。
圖2.1 直線行走時的步態
六足爬行機械人步態除了三角步態以外還有一種少見的六足步態，六足步態和三角步態的主要區別是在三角步態中六個足都有豎直和水平兩個自由度，而六足步態中僅有前腿和後腿能前後移動，中間腿只有豎直方向乙個自由度，所以當機械人採用這種步態行走時軀體很難穩定，有較大幅度的搖擺。所以這種步態只有少數自由度數較少的機器人才會採用。
本文還設計了一種機械人轉彎步態，見圖2.2。以機體中心為旋轉中心的旋轉方式即中心轉軸步態主要是這樣的：
機械人在靜止狀態下六個足端點的分布（俯檢視）如圖2.5 所示。把左面三足分別命名為l1、l2、l3，右面三足分別命名為r1、r2、r3。
採用中心轉軸步態原地右轉彎，首先l1、r2、l3三條腿抬起並向右旋轉，而r1、l2、r3 三條腿支撐地面；待l1、r2、l3 落地後，r1、l2、r3 再抬起回到中位，然後落地，如此迴圈。每個動作週期機械人在原地旋轉一定度數，重複多次後，就完成了右轉彎的動作。l1 足端將最終落在（l1）位置處，其餘足端類似。
圖2.2 中心軸步態示意圖
機械人的控制系統是機械人的大腦，是實現機械人運動的最重要的保障。此次爬行機械人的關鍵部件主要包括機身和若干個足，每乙個足擁有若干個自由度，每個自由度由乙個關節驅動。但是機械人不僅只有運動，還必須對周圍環境進行處理，當遇到障礙物時必須轉彎，遇到不能走的地方時是停止運動還是以其他的方式通過。
表2.1 各控制系統優缺點
目前，控制系統的實現方法主要有以下幾種：以模擬電路硬接線方式建立的運動控制系統、以微控制器為核心的運動控制系統、在通用計算機上用軟體實現運動控制策略和可程式設計邏輯器件為核心的運動控制系統，各個控制系統的優缺點如表2.1。
由於此次的六足爬行機械人要完成的功能較為簡單，且控制不是很複雜，並且自己所學的對微控制器比較熟悉，並且考慮到通用性的問題，所以選擇以微控制器為核心的運動控制系統作為本次設計的控制系統。此次設計的控制系統結構框圖如圖2.3。
圖2.3六足爬行機械人控制系統的結構框圖
爬行機械人的腿部結構是機械人運動活動最多的部位，也是主要的執行機構，機構型式的好壞，將直接影響到整個系統的整體效能。多足爬行機械人的腿有多種形式。常見的有縮放式、伸縮式及關節式等，不同的腿部結構形式又具有不同的特點。
圖2.4 不同的腿機構形式
不同形式的腿結構適用於不同的環境和設計要求，各腿的優缺點如表2.2。
表2.2 各個腿形式優缺點
為了滿足六足爬行機械人腿功能的要求。我選擇關節式腿這樣的結構形式，不僅可以承受較大的負載，而且可以減小運動空間，簡化了結構。
六足機械人結構如圖2.5所示，機械人的六條腿對稱分布在機械人機身兩側，每條腿由三段組成，各段之間由關節連線，當機械人站立在水平地面時，關節1的轉軸垂直於地面，關節2和關節3的轉軸平行於地面。
圖2.5 機械人的腿結構圖
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一 設計要求 設計一具有獨立前進 轉彎 後退 避障 救人等功能的救援機械人。二 設計任務 1.電子控制組 設計好控制電路及原理圖，各類感測器電路及穩壓電源，並製作成獨立模組，按程式要求進行除錯 超聲波 雷達和紅外線感測器的感應距離 2.機械設計組 設計機械人各部分結構 包括機械手 身軀 底盤 以及各...
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