大学生课外科技创新竞赛机械机电控制类研究概述

千足虫宠物机器人是在仿生研究的基础上，将轮式机器人运动速度快和腿式机器人地形适应能力强的优点相结合，设计得到的一款可以实现多体节模块化组合的链节式机械娱乐产品。该作品的主要研究内容包括机械结构设计、运动仿真及步态设计和控制系统设计。

1.机械结构设计

千足虫宠物机器人的整体结构包含4个模块，每个模块主要由轮腿式运动足、模块化连接板和腰部链节结构组成。每个运动足由四个关节和一个轮足组成，共有五个主动自由度，两个对称布置的运动足通过模块化连接板连接组成一个体节，各体节之间通过链节式腰部关节连接，形成一个具有十二个自由度的模块，每个自由度由舵机或直流电动机驱动。因此该部分主要研究轮腿式运动足、模块化连接板和腰部的结构造型与仿真，以结构紧凑、强度足够、运动灵活为设计原则。

2.运动仿真及步态设计(www.xing528.com)

步态设计是千足虫宠物机器人拥有机动灵活运动特性的基础，运动仿真可为千足虫宠物机器人实物样机的研制奠定坚实的理论基础。在八足形式下，千足虫宠物机器人共有46个自由度，采用对每一个自由度进行编号的方法，通过建立各时刻不同位置处电动机的角位移数据表，对其进行运动仿真，并充分结合自然界中各种生物的运动方式，设计多种运动步态。

3.控制系统设计

控制系统是千足虫宠物机器人具备高性能运动能力的可靠保证。整个控制系统主要包括控制模块、电源管理模块、电动机驱动模块、通信模块、传感检测模块及电动机执行模块。为实现对多个电动机的协调控制，采用分层递阶式的控制系统体系结构，并采用遥控与自主控制相结合的控制方式。采用多轴伺服运动控制技术，实现控制方式的多层次模块化管理。