第一篇：多足步行机器人概况
多足步行机器人概况
摘要：本文介绍了多足步行机器人的发展阶段，指出了其的优点，详细的介绍国内外多足机器人的发展状况，纵观国内外的发展成果，指出多足机器人的发展趋势及存在的问题。关键词：多足步行机器人，趋势，问题
Overview of Multi-legged Walking Robots（School of Electrical Engineering and Automation , Shanghai University, Shanghai 200072, China）
Abstract：This article describes the development of multi-legged walking robots, points out the advantages, describs the development of domestic and foreign multi-legged robots’ situation in detail.looking at the fruits of development at home and abroad, we points out the development trends of multi-legged robots and existing problems.Key words：Multi-legged Walking Robots, trends, problems 1.引言
多足步行机器人是一种具有冗余驱动、多支链、时变拓扑运动机构，是模仿多足动物运动形式的特种机器人，是一种智能型机器人,它是涉及到生物科学、仿生学、机构学、传感技术及信息处理技术等的一门综合性高科技。所谓多足一般指四足及四足其以上，常见的多足步行机器人包括四足步行机器人、六足步行机器人、八足步行机器人等。
步行机器人历经百年的发展，取得了长足的进步，归纳起来主要经历以下几个阶段: 第一阶段，以机械和液压控制实现运动的机器人。第二阶段，以电子计算机技术控制的机器人。
第三阶段，多功能性和自主性的要求使得机器人技术进入新的发展阶段。
[1]与其他行走方式相比，足式行走机器人的优点：
第一，足式机器人的运动轨迹是一系列离散的足印，轮式和履带式机器人的则是一条条连续的辙迹。崎岖地形中往往含有岩石、泥土、沙子甚至峭壁和陡坡等障碍物，可以稳定支撑机器人的连续路径十分有限，这意味着轮式和履带式机器人在这种地形中已经不适用。而足式机器人运动时只需要离散的点接触地面，对这种地形的适应性较强，正因为如此，足式机器人对环境的破坏程度也较小。
第二，足式机器人的腿部具有多个自由度，使运动的灵活性大大增强。它可以通过调节腿的长度保持身体水平，也可以通过调节腿的伸展程度调整重心的位置，因此不易翻倒，稳定性更高。
第三，足式机器人的身体与地面是分离的，这种机械结构的优点在于，机器人的身体可以平稳地运动而不必考虑地面的粗糙程度和腿的放置位置。当机器人需要携带科学仪器和工具工作时，首先将腿部固定，然后精确控制身体在三维空间中的运动，就可以达到对对象进行操作的目的。2.研究主要成果
2.1国内多足步行机器人的研究成果：
[2]1991年，上海交通大学马培荪等研制出JTUWM系列四足步行机器人。JTUWM-III是模仿马等四足哺乳动物的腿外形制成，每条腿有3个自由度，由直流伺服电机分别驱动。在进行步态研究的基础上，通过对3个自由度的协调控制，可完成单腿在空间的移动。该机器人采用计算机模拟电路两级分布式控制系统，JTUWM-III以对角步态行走，脚底装有PVDF测力传感器，利用人工神经网络和模糊算法相结合，采用力和位置混合控制，实现了四足步行机器人JTUWM-III的慢速动态行走，极限步速为1.7km/h。为了提高步行速度，将弹性步行机构应用于该四足步行机器人，产生缓冲和储能效果。
2000年，上海交通大学马培荪等对第一代形状记忆合金SMA驱动的微型六足机器人
[3]进行改进，开发出具有全方位运动能力的微型双三足步行机器人MDTWR，如图1所示。其第一代的每条腿只有2个自由度，无法实现机器人的转向，只能进行直线式静态步行，平均行走速度为1mm/s。将机体的主体部分进行改进设计，由上下两层相互平行的三叉支架组成，将六足改进为双三足，引入身体转动关节，采用新型的组合偏动SMA驱动器，使新一代的微型双三足步行机器人MDTWR具有全方位运动能力。
图1 MDTWR双三足步行机器人
2022年，上海交通大学的颜国正、徐小云等进行微型六足仿生机器人的研究，如图2所示。该步行机器人外形尺寸为：长30mm，宽40mm，高20mm，质量仅为6.3kg，步行速度为3mm/s。他们在分析六足昆虫运动机理的基础上，利用连杆曲线图谱确定行走机构的尺寸，采用微型直流电机、蜗轮蜗杆减速机构和皮带传动机构，在步态和稳定性分析的基础上，进行控制系统软、硬件设计，步行实验结果表明，该机器人具有较好的机动性。
[4]
图2 微型六足仿生机器人
2022年哈尔滨工程大学的孟庆鑫、袁鹏等进行了两栖仿生机器蟹的研究，从两栖仿生机器蟹的方案设计到控制框架构建，研究了多足步行机的单足周期运动规律，提出适合于两栖仿生机器蟹的单足运动路线规划方法，并从仿生学角度研究了周期性节律性的多足步行运动的控制问题，建立了生成周期运动的神经振荡子模型。2.2 国外多足步行机器人的研究成果
[6]1990年，美国卡内基-梅隆大学研制出用于外星探测的六足步行机器人AMBLER，如图3所示。该机器人采用了新型的腿机构，由一个在水平面内运动的旋转杆和在垂直平面内作直线运动的伸展杆组成，两杆正交。该机器人由一台32位的处理机来规划系统运动路线、控制运动和监视系统的状态，所用传感器包括激光测距扫描仪、彩色摄像机、惯性基准装置和触觉传感器。总质量为3，180kg，由于体积和质量太大，最终没被用于行星探测计划。
[5]
图3 六足步行机器人AMBLER 1993年，美国卡内基-梅隆大学开发出有缆的八足步行机器人DANTE，用于对南极的埃里伯斯火山进行了考察，其改进型DANTE-II也在实际中得到了应用，如图4所示。1994年，DANTE-II对距离安克雷奇145 km的斯伯火山进行了考察，传回了各种数据及图像。
[7]
图4 八足步行机器人DANTE-II 1996~2000年，美国罗克威尔公司在DARPA资助下，研制自主水下步行机[8]ALUV(Autonomous Legged Underwater Vehicle)，如图5所示。该步行机模仿螃蟹的外形，每条腿有两个自由度，具有两栖运动性能，可以隐藏在海浪下面，在水中步行，当风浪太大时，将脚埋入沙中。它的脚底装有传感器，用于探测岸边的地雷，当它遇到水雷时，自己爆炸同时引爆水雷。
图5 自主水下步行机ALUV 在对昆虫步态进行研究的基础上，2000年美国研制出六足仿生步行机器人[9]Biobot，如图6所示。为了像昆虫那样在凸凹不平地面上仍能高速和灵活步行，采用气动人工肌肉的方式，压缩空气由步行机上部的管子传输，并由气动作动器驱动各关节，使用独特的机构来模仿肌肉的特性。与电机驱动相比，该作动器能提供更大的力和更高的速度。
图6 六足仿生步行机器人Biobot 2022年，美国科学家最新研制的ATHLETE(全地形六足地外探测器)机器人，如图7所示。对于未来月球基地建设和发展充当着至关重要的角色。
美国宇航局指出，ATHLETE机器人顶部可放置15吨重的月球基地装置，它可以在月球上任意移动，能够抵达任何目的地。当在水平表面上时，ATHLETE机器人的车轮可加快行进速度；当遇到复杂的地形时，其灵活的6个爪子可以应付各种地形。
图7全地形六足地外探测器ATHLETE 日本对多足步行机的研究从20世纪80年代开始，并不断进行着技术创新，随着计算机和控制技术的发展，其机械结构由复杂到简单，其功能由单一功能到组合功能，并已研究出各种类型的步行机。主要有四足步行机、爬壁机器人、腿轮分离型步行机 器人和手脚统一型步行机器人。
1994年，日本电气通信大学的木村浩(Hiroshi Kimura)等研制成功四足步行机器[10]人Patrush-II，如图8所示。该机器人用两个微处理机控制，采用直流伺服电机驱动，每个关节安装了一个光电码盘，每只脚安装了两个微开关，采用基于神经振荡子模型CPG(Central Pattern Generator)的控制策略，能够实现不规则地面的自适应动态步行，显示了生物激励控制对未知的不规则地面有自适应能力的特点。
图8步行机器人Patrush-II 2000~2022年，日本的木村浩等又研制成功四足步行机器人Tekken，如图9所示。该机器人用一台PC机系统控制，采用瑞士Maxon直流伺服电机驱动，每个关节安装了一个光电码盘，并安装了陀螺仪、倾角计和触觉传感器。采用基于神经振荡子模型的CPG控制器和反射机制构成的控制系统，其中CPG用于生成机体和四条腿的节律运动，而反射机制通过传感器信号的反馈，来改变CPG的周期和相位输出，Tekken能适应中等不规则表面的自适应步行。
[10]
图9 步行机器人Tekken 3.发展趋势
未来多足步行机器人的研究方向有如下几个方面：
(1)足轮组合式步行机器人。足式移动机器人地形适应能力强，能越过大的壕沟和台阶，其缺点是速度和效率均比较低。目前，足式移动机器人系统应用行星探测仍然是很困难的。足轮组合式步行机器人综合了足式和轮式机器人的优点，具有较强的地形适应能力、较好的稳定性和较高的能量效率。特别适合用于行星探测，在无法确定待探测地表状态的情况下，采用足轮组合式步行机器人可提高步行速度和效率。在松
[10]软或者崎岖不平的行星地表，采用足轮组合式显示出优越性，在坚硬且较平坦的地表，由于没有土壤变形引起的阻力，采用轮式结构可有效提高其运动速度。
(2)微小型步行机器人。微型化是工业发展的必然趋势之一，是高技术成果的结晶。日本已研制出外形为：8.6mm×9.3mm×7.2mm的微型行走机器人。微型步行机器人有广阔的应用前景，如可将数以千计的微型步行机器人散布在星球上进行探测；在考古研究中，该种机器人可步行进入狭小的空间内采集样品等；可在狭小的空间如管道内行走、作业和维修等。
(3)仿生步行机器人。在步行机的腿上安装弹性装置或采用人工肌肉等柔性腿，就是结构仿生的体现，采用形状记忆合金驱动是材料仿生的体现。目前的步行机器人还远未达到像多足昆虫那样的步行机动性和灵活性，存在步行速度低，效率差等问题。进一步深入研究功能、控制和群体仿生，提高步行机器人的速度和灵活性，充分实现多足步行机器人的优点，是今后研究步行机器人的重点之一。
4.存在问题
当今多足步行机器人面临待解决的问题：
(1)有些多足步行机器人的体积和重量很大。在实际应用中未必有足够大的空间能够容纳它们或者根本不允许体积较大的机器人出现。从实用化角度出发，这类多足步行机器人在小型化方面还需要进行更深入的研究和改进。尤其是机械结构、控制系统硬件电路、电源系统、传感器等，需要寻找体积更小、效率更高的替代品。
(2)大多数多足步行机器人研究平台的承载能力不强，从而导致它们没有能力承载视觉设备。而且多足步行机器人的视觉研究也不太成熟，而视觉正是多足步行机器人实现自主化和智能化的关键之一。要解决这个问题，首先还需改进现有多足步行机器人的机械机构设计，使其能够承受更大的负载；其次是改进视觉图像处理的算法，增强图像处理的实时性、快速性和准确性。
(3)步行敏捷性方面。多足步行机器人有很好的地面适应能力，但在某些地貌，其行走效率很低，而且在机器人动步态步行方面的研究比较缺乏。这就提出机器人动步行步态规划问题。因此多足步行机器人对地面的适应性和运动的灵活性需要进一步提高。
(4)多足步行机器人的控制方法需要改进。多足步行机器人系统的复杂性使其控制算法复杂化。但有些算法由于其计算量很大，所以对于机器人的实时控制很难实现甚至不能实现。因此需要简化机器人控制算法，实现用相对较简单的控制算法获得符合工作要求的控制效果的目标。另外，多足步行机器人现有的控制方法还有待完善和发展。
(5)能源问题。寻求新型可靠的能源为机器人供电，实现机器人长时间在户外行走的目标。
[1,10] 参考文献: [1] 刘静,赵晓光,谭民.腿式机器人的研究综述[J].机器人,2022,28(1):82-86.[2] 马培荪,窦小红,刘臻.全方位四足步行机器人的运动学研究[J].上海交通大学学报,1994,28(2):36-39.[3]李明东,程君实,马培荪等.一种形状记忆合金驱动的微小型六足机器人[J].上海交通大学学报,2000,34(10):1426–1429.[4]徐小云,颜国正,丁国清.微型六足仿生机器人及其三角步态的研究[J].光学精密工程,2022,10(4):392-396.[5]袁鹏,孟庆鑫,王沫楠等.两栖仿生机器蟹的单足路径规划和生成[J].哈尔滨工程大学学报,2022,24(3):297-301.[6]Bares J E,Whittaker W L.Cfiguration of autonomous walkers for extreme terrain[J].The International Journal of Robotics Research,1993,12(6):535-559.[7]Werrergreen D,Pangels H,Bares J.Behavior-based gait execution for the DANTE-II walking robot[C].IEEE/RJS international Conference,1995,3:274-279.[8]Greiner H,Shectman A.Autonomous legged underwater vechiles for near land warfare[J].Autonomous Underwater Vechile Technology,1996(6):41-48.[9]Delcomyn F,Nelson M E.Architectures for biomimetric hespod robot[J].Robotics and Autonomous Systems,2000,30:5-15.[10]雷静桃,高峰,崔莹.多足步行机器人的研究现状及展望[J].机械设计:2022,23(9):1-3.
第二篇：双足步行机器人相关翻译
本科毕业论文
外文文献及译文
文献、资料题目：Walking Control algorithm of
Biped Humanoid Robot
文献、资料来源：期刊
文献、资料发表（出版）日期：1999.6.3 院（部）： 理学院
专
业： 光信息科学与技术 班
级： 光信112 姓
名： 王若宇 学
号： 2022121135 指导教师： 赵俊卿 翻译日期： 2022.5.14
山东建筑大学毕业论文外文文献及翻译
外文文献：
Walking Control algorithm of Biped Humanoid Robot
Many studies on biped walking robots have been performed since 1970 [1-4].During that period, biped walking robots have transformed into biped humanoid robots through the technological development.Furthermore, the biped humanoid robot has become a one of representative research topics in the intelligent robot research society.Many researchers anticipate that the humanoid robot industry will be the industry leader of the 21st century and we eventually enter an era of one robot in every home.The strong focus on biped humanoid robots stems from a long-standing desire for human-like robots.Furthermore, a human-like appearance is desirable for coexistence in a human-robot society.However, while it is not hard to develop a human-like biped robot platform, the realization of stable biped robot walking poses a considerable challenge.This is because of a lack of understanding on how humans walk stably.Furthermore, biped walking is an unstable successive motion of a single support phase.Early biped walking of robots involved static walking with a very low walking speed [5,6].The step time was over 10 seconds per step and the balance control strategy was performed through the use of COG(Center Of Gravity).Hereby the projected point of COG onto the ground always falls within the supporting polygon that is made by two feet.During the static walking, the robot can stop the walking motion any time without falling down.The disadvantage of static walking is that the motion is too slow and wide for shifting the COG.Researchers thus began to focus on dynamic walking of biped robots [7-9].It is fast walking with a speed of less than 1 second per step.If the dynamic balance can be maintained, dynamic walking is smoother and more active even when using small body motions.However, if the inertial forces generated from the acceleration of the robot body are not suitably controlled, a biped robot easily falls down.In addition, during dynamic walking, a biped robot may falls down from disturbances and cannot stop the walking motion suddenly.Hence, the notion of ZMP(Zero Moment Point)
第三篇：四足步行机器人结构设计文献综述_-_副本
四足步行机器人结构设计文献综述
四足步行机器人结构设计文献综述
（）
摘要：对国内、外四足步行机器人的研究发展现状进行了综述，对四足步行机器人亟需解决的问题进行了论述，并对未来可能的研究发展方向进行了展望。关键字：四足步行机器人；研究现状；展望
1、引言
四足步行机器人是机器人家族的一个重要分支，其不仅承载能力强，而且容易适应不平的地形。它既能使用静态稳定的步态缓慢平滑地行走，又能以动态稳定的步态跑动。与轮式、履带式移动机器人相比，在崎岖不平的路面，步行机器人具有独特优越性能，在这种背景下，步行机器人的研究蓬勃发展起来。而仿生四足步行机器人的出现更加显示出步行机器人的优势：
（1）四足步行机器人的运动轨迹是一系列离散的足印，运动时只需要离散的点接触地面，对环境的破环程度也较小，可以在可能到达的地面上选择最优的支撑点，对崎岖的地形的适应性强。
（2）四足步行机器人的腿部具有多个自由度，使运动的灵活性大大增强。它可以通过调节腿的长度保持身体水平，也可以通过调节腿的伸展程度调整重心位置，因此不易翻到，稳定性更高。
（3）四足步行机器人身体与地面是分离的，这种机械结构的优点在于：运动系统还具有主动隔振能力即允许机身运动轨迹和足运动轨迹解耦，机器人的身体可以平稳的运动而不必考虑地面的粗糙度和腿的放置位置。
（4）机器人在不平地面和松软路面上的运动速度较快，能耗较低。
2、国内外的发展现状
20世纪60年代，四足步行机器人的研究工作开始起步。随着计算机技术和机器人控制技术的研究和应用，到了20世纪80年代，现代四足步行机器人的研制工作进入了广泛开展的阶段。
世界上第一台真正意义的四足步行机器人是有Frank和McGhee于1977年制作的。该机器具有良好的步态运动稳定性，但缺点是，该机器人的关节是由
四足步行机器人结构设计文献综述
逻辑电路组成的状态机控制的，因此机器人的行为受到限制，只能呈现固定运动形式。
20世纪80，90年代最具代表性的四足步行机器人是日本Shigeo Hirose实验室研制的TITAN系列。1981~1984年Hirose教授研制成功脚步装有传感和信号处理系统的TITAN-III。它的脚底步由形状记忆合金组成，可自动检测与地面接触的状态。姿态传感器和姿态控制系统根据传感信息做出的控制决策，实现在不平整地面的自适应步行。TITAN-VI机器人采用新型的直动性腿机构，避免了上楼梯过程中两腿的干涉，并采用两级变速驱动机构，对腿的支撑相和摆动相分别进行驱动。
2000-2022年，日本电气通信大学的木村浩等人研制成功了具有宠物狗外形的机器人Tekken-IV，如图1所示。它的每个关节安装了一个光电码盘，陀螺仪，倾角计和触觉传感器。系统控制是由基于CPG的控制器通过反射机制来完成的。Tekken-IV能够实线不规则地面的自适应动态步行，显示了生物激励控制对未知的不规则地面有自适应能力的优点。它的另一特点是利用了激光和CCD摄像机导航，可以辨别和避让前方存在的障碍，能够在封闭回廊中实现无碰撞快速行走。
目前最具代表性的四组步行机器人是美国Boston dynamics实验室研制的BigDog，如图2所示。它能以不同的步态在恶劣的地形上攀爬，可以负载高达52KG的重量，爬升可达35°的斜坡。其腿关节类似动物腿关节，安装有吸收震动部件和能量循环部件。同时，腿部连有很多传感器，其运动通过伺服电机控制。该机器人机动性和反应能力都很强，平衡能力极佳。但由于汽油发电机
四足步行机器人结构设计文献综述
需携带油箱，故工作时受环境影响大，可靠性差。另外，当机器人行走时引擎会发出怪异的噪音。
国内四足机器人研制工作从20世纪80年代起步，取得一定成果的有上海交通大学、清华大学、哈尔滨工业大学等。
上海交通大学机器人研究所于1991年开展了JTUWM系列四足步行机器人的研究。1996年该研究所研制成功了JTUWM-III，如图3所示。该机器人采用开式链腿机构，每个腿有3个自由度，具有结构简单，外形轻巧，体积小，质量轻等特点。它采用力和位置混合控制，脚底装有PVDF测力传感器，利用人工神经网络和模糊算法相结合，实线了对角动态行走。但行走速度极慢，极限步速仅为1.7KM/h,另外其负重能力有限，故在实际作业时实用性较差。
清华大学所研制的一款四足步行机器人，它采用开环关节连杆机构作为步进机构，通过模拟动物的运动机理，实现比较稳定的节律运动，可以自主应付复杂的地形条件，完成上下坡行走，越障等功能。不足之处是腿运动时的协调控制比较复杂，而且承载能力较小。
四足步行机器人结构设计文献综述
3、国内外的关键技术分析
（1）机械本体研究
四足步行机器人是机电一体化系统，涉及到机构、步态、控制等，而机械机构是整个系统的基础。在机械本体的设计中腿部机构设计是关键。目前，研制的四足步行机器人的腿部机构形式主要有缩放型机构、四连杆机构、并联机构、平行杆机构、多关节串联机构和缓冲型虚拟弹簧腿机构。其中，并联机构可以实现多方位运动，且负载能力强，所以具有较好的应用前景，但控制系统较为复杂。另外，含有弹性元件的缓冲型虚拟弹簧腿机构，利用弹性元件把刚性连接变为柔性连接，减缓机器人在动态行走时的冲击以及由此产生的振动，因此该机构应用越来越广泛。
（2）步态研究
步行机器人几种典型步态有：爬行、对角小跑、溜蹄、跳跃、定点旋转、转向等。在文献[7]中，提出了爬步态的理论，并证明了该步态具有最大的静稳定性。对角小跑步态属于动态稳定步态，能够提高运动速度。跳跃式步态较其它步态在前进的效率上具有明显的优势，但是由于受到腿机构的摆动惯性力和关节处大冲击力的影响，因此需要较大的瞬时驱动力。另外，跳跃持续的时间是短暂的，为了保证机器人实时可控，必然需要在极短的时间内采集多种信号，这对目前的驱动元件和传感器都提出了极高的要求。目前所研究的各种步态中，跳跃步态的研究是最具挑战性的难点问题。
（3）控制技术研究
复杂四足步行机器人的控制系统是非线性的多输入和多输出不稳定系统，四足步行机器人结构设计文献综述
具有时变性和间歇动态性。目前四足机器人的步行运动大多数是基于步态的几何位置轨迹规划、关节位置控制的规划和控制策略。而对机器人进行单纯的几何位置规划与控制，则会由于惯性、脚力失衡等因素而导致机器人失稳。解决这个问题的关键就是突破单一的位置规划与控制策略，实施机器人力、位置混合控制。在步态生成和控制方面，有理论突破意义的是基于生物中枢模式发生器(CPG)原理的运动控制方法。
（4）驱动能源研究
在线提供能源受到空间的限制，而蓄电池组受体积和重量的限制，因此寻求提供持续可靠的离线自带电源就成了必须。随着新型电池的研发，新型太阳能电池、燃料电池、锂电池等成为较为理想的能量供给来源。另外，通过微波对微型机器人提供能量和控制信号也是一种较为可观的方法。
4、存在的问题
从20世纪60年代至今研究者们对四足步行机器人关键技术的分析做了大量的工作，在一些基础理论问题上取得了一定的突破，使四足步行机器人的技术水平不断得到提高。但在四足步行机器人发展过程中仍有一些亟需解决的问题：
（1）步行机器人的结构仿生设计问题；（2）在不平地面移动的速度、稳定性问题；（3）四足步行机器人的步态规划问题；（4）步行机器人仿生控制方面的问题；
（5）有些步行机器人的体积和质量都很大问题；（6）多数步行机器人研究平台的承载力不强问题；
5、展望
随着对四足步行机器人的研究的日益深入和发展，四足步行机器人在速度、稳定性、机动性和对地面的适应能力等方面的性能都将不断提高，自主化和智能化也将逐步的实现，从而使其能够在更多特殊环境和场合中使用，因此具有广阔的应用前景。
纵览当前四足机器人的发展，四足步行机器人有以下几个值得关注的趋势：
四足步行机器人结构设计文献综述
（1）实现腿机构的高能，高效性；（2）轮，足运动相结合；（3）步行机器人微型化；
（4）增强四足步行机器人的负载能力；（5）机器人仿生的进一步深化；
6、总结
尽管四足步行机器人技术有了很大的发展，足式机器人的研究平台有很多，但制约四足机器人技术进一步发展的基础理论问题并没有得到根本的解决，其中，许多样机还达不到生物简单运动的速度和稳定性。正如著名机器人学家Geles教授所言：“步行机器人的理论研究步伐要远远落后于其技术开发的步伐”。现有的四足机器人的基础技术研究尚不够成熟和完善，足式机器人的关键技术还有待于进一步大力开发。
7、参考文献
[1] McGhee.R.B.Robot locomotion[A].In R.Herman, S.Grillner,P.Stein,and
D.Stuart, editors, al control of lNeurocomotion[C].Plenum Press.1976:237-264.[2] Shigeo.Hirose, Tomoyuki.Masui, Hidekazu.Kikuchi.TITAN-III: A Quadruped
Walking Vehicle-Its Structure and Basic Characteristics.Robotic
Research(2nd Int.Symp.).The MIT Press, 1985：325-331.[3] 王洪波，徐桂玲，胡星，张典范，张雄.四足并联腿步行机器人动力学[J].燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室.秦皇岛.066004.[4] 雷静桃，高峰，崔莹.多足步行机器人的研究现状及展望 [M ].北京航空航天大学 汽车工程系.北京.100083.[5] 查选芳，张融甫.多足步行机器人腿机构的运动学研究[J].东南大学学报.1995.25(2).[6] 郭成，谈士力，翁盛隆.微型爬壁机器人研究的关键技术[J].制造业自动化.2022.26(7).[7] 王吉岱，卢坤媛，徐淑芬，雷云云.四足步行机器人研究现状及展望[M ].山
四足步行机器人结构设计文献综述
东科技大学 机械电子工程学院.青岛.266510.[8] 陆学东.多足步行机器人运动规划与控制.[M ].华中科技大学出版社.2022.2.[9] 宣奇波，张怀相，戴国骏.四足步行机器人稳定性步态规划.杭州电子科技大学计算机应用技术研究所.浙江 杭州 310018.[10] 朱学彪.液压驱动四足机器人机械结构设计.[M ].武汉科技大学 机械自动化学院，武汉 430081
第四篇：四足步行机器人外文翻译1
新兴的运动模式四足机器人气动肌肉用的模型
保德山田，聪西川，伊士达和康夫国芳 研究生信息科学与技术学院，东京大学
大学院情报研究，东京大学
1、动机，问题的陈述，相关工作
动物的进化过程形成了形态和神经系统从彼此相互适应而达到一个在环境中有效的感觉整合。作为一个结果，各种复杂行为的标志，通过能耗效率以及从动态自组织产生互动的身体、神经系统和环境。这些技能是可能的，一方面，因为神经系统利用身体的物理属性，而另一方面通过感官刺激形成体动力学神经力学结构。这构成了一个体现智能[1] [2] [3]的基本属性。
近年来,许多研究已经发展到更好地了解潜在的机制动物的运动技能和如何将它们应用在机器人[4][5]。此外，特定的注意力被集中在中央的模式发生器在仿生机器人[6]中来复制动物运动。举例来说，像狗一样的铁拳系列[7]可以使用感官反馈实现稳定的运动，而类似昆虫的AMOS-WD06[8]可通过利用中央政府模型的混沌特性产生各种复杂的行为。然而，这些机器人不用容易开发的物理身体就能实现运动，是因为身体过于僵化或受线性电磁马达控制。相反，动物的骨骼肌肉系统是一个复杂和冗余的非线性结构形态构成粘弹性肌腱组织材料[9]的肌肉。一些研究都集中在中枢神经系统和他们的身体的研究[10][11] [12]。出于这个原因，我们建议在四足机器人中调查这个问题，以及神经系统随着体动力学系统如何互相感应，以产生各种适应性行为的议案。
2、技术方法
我们设计了一个简单的十分真实的四足机器人去捕捉动物骨骼系统的重要特征，以实现对神经系统的体现。古典驱动器已被麦吉类型气动人工肌肉替换，根据阻尼和弹性，重现一些生物肌肉的非线性特性 [12] [13] [14]（图1）。在真正的肌肉中，传感反馈是通过感觉到的肌肉长度的肌梭和感知肌张力的高尔基腱器官完成的。我们通过使用压力传感器和电位器计算长度和人工肌肉的张力来复制此功能的。
基于生物学的考虑，我们用小原国芳与他的同事们开发的脊髓延髓的系统模型设计了神经系统[15] [16]（图2）。一个的脊髓延髓模式的单一元素组成肌肉、一个α和γ运动神经元、传入感觉中间神经元和神经的振荡器模型。虽然每个元素不直接连接到总体，我们预计机器人的振荡器的非线性光学性质将建立弥散的互感器和动力连接器条件从而产生全身的不同运动（图3）。
图1.麦吉气动人造肌肉的类型。
图2.脊髓延髓模型。箭头和填充圈分别代表兴奋和抑制的连接。
图3.脊髓延髓中体现的模型。
3、结果
在我们的实验中，感觉身体之间的动力学与在同样的一个实验中用自我组织的各种行为模式时尚的脊髓延髓系统修改动态的腿配位顺序之间的相互作用。
例如，机器人需要几个步骤产生动态向前运动（图4左）。然后，通过执行向后运动的几个步骤（图4中），机器人切换到另一个模式。一段时间后，返回到其先前的运动状态和重新生成向前运动（图4右）。在实验中每个关节的角度来看，我们观察到一些相同步和相交错模式（图5）。
我们注意到，这种类型的运动在整个实验中并不经常发生，这表明了系统的动力学性质。例如，在一个实验中，我们观察到的运动仅仅只是向后的。然而，这种行为运动显示了各种模型例如左腿和右腿之间或者两腿交错间的自动相位同步模型。
图4.运动行为的快照
图5.时间序列的关节角度.4、实验
我们进行了一些实验来生成四足动物骨骼机器人的模型（图6和图7）的运动行为。在脊髓延髓的模型中，每个机器人的腿部肌肉是相互隔离的，并且没有直接联系。然而，我们预测，化身将在与环境的相互作用中为弥散互感器创造条件，目的是产生各种自适应行为模式。
人工肌肉从外部压缩机提供空气，我们使用比例压力控制阀控制肌肉内部的压力。机器人安装有中央处理器板运行实时操作系统向压力阀发送的命令和从压力传感器、电位器接收传感器值。一个CPU板和计算神经动力学与外部PC机进行通信。
图6.四足气动肌肉机器人
图7.肌肉的布局。红色部分代表气动人工肌肉，蓝色部分代表的是被动肌肉构
成弹簧。
5、实验的主要见解
在实验中，虽然我们对神经系统的模型使用相同的参数，但是我们还是观察到各种复杂的运动模式。这些运动模式是个别肌肉的动态连接器的结果–即，它们之间并没有直接的连接：通过物理身体和神经系统与环境的动力相互作用。这一动态同步的机制是复杂和与环境相适应的，它探讨了身体的自然运动模式。
在今后的实验中，我们将进一步研究行为的自我组织模式机制所需的身体的性能和有利于构成这一组织模式机制的神经系统。
参考文献
[ 1]R.A.布鲁克斯.“无表征智能，人工智能”.1991,d第3期，卷47，第139–159.[ 2]R.普法倚费尔,C.西契尔.了解情报.麻省理工学院出版社，1999.[ 3]R.普法倚费尔,J.C 本哥德.我们认为身体是如何形成的：一种新的智力观.麻省理工学院出版社，2022年.[ 4]H.木村，K.土屋，A.石黑，H.维特.动物和机器的自相适应运动.高等教育出版社，2022年.[ 5]J.埃尔斯，J.L.戴维斯，A.鲁道.仿生机器人的神经技术.麻省理工学院出版社，2022年.[ 6]A.J.依思皮特，动物和机器人的中枢模式发生器运动控制：审查，神经网络，2022，第4期，21卷，642页–653页.[ 7]H.木村，Y.福冈，A.H.科恩.“适应在地面上动态行走的四足机器人的生物学概念”.国际机器人研究学报，2022, 第5期，26卷，475页–490页.[ 8]S.斯特恩哥如布，M.泰姆，F.沃尔戈特，P.Manoonpong，“自组织适应一个简单的神经电路，使复杂的机器人的行为成为可能”.自然物理学,2022,卷6，页224 –230.[ 9]R.M.亚力山大,H.班纳特-克拉克.“肌肉和其它组织存储的弹性应变能”.自然科学，1977，第5590期，265卷，114页–117.[ 10]R.普法倚费尔，M.伦加雷拉，Y.小原国芳.自组织生物启发的机器人的化身 ”.科学，2022年11月,卷318，页1088-–1093.[ 11 ]A.彼蒂，Y.小原国芳.产生时空动态分布联合转矩模式同步模式发电机，前沿神经机器人，2022，3卷，2号，1页–14.[ 12 ]AR皮蒂，是有关新山志保，与国芳，“创造和调节节奏的控制身体的物理，“自主机器人，28卷，3号，317页–329，2022.[ 13]G柳巷芳草，J.czerniecki，和B纳福，“麦吉人工肌肉：气动执行器与生物力学的情报，在先进的智能机电一体化，1999.诉讼.1999届国际会议预报，1999，页221 –226.[ 14]R.A是有关新山志保，nagakubo，与国芳，“无忌：一个双足跳跃和着陆机器人与人工肌肉骨骼系统的过程中，“参考国际机器人与自动化（互联网内容分级协会2022），罗马，意大利，四月，2022，页2546-2551（–thc5.2）.[ 15]Y国芳和铃木，“动态的出现和适应行为体现为通过耦合混沌领域，“程序.国际参考智能机器人与系统，2022，页2042 –2049.[ 16]Y国芳和美国sangawa，“早期运动的发展从偏序神经体动力学：实验与cortico-spinal-musculosleletal模型，“生物控制论，卷95，页589-–605，2022.
第五篇：多足机器人行走机构设计(论文)
高职学生毕业设计 题目： 多足机器人行走机构设计
学 院: 专 业: 学 号: 学生姓名: 指导教师: 日 期:
机械自动化学院
武汉科技大学高职生毕业设计(论文)
摘要
本文旨在设计一种能够实现灵活、全方位运动的机器人的行走机构。本文设计的多足步行机器人具有冗余驱动、运动拓扑的特点。为实现其步行全方位机动性及作业多功能性，需要解决一系列的技术问题，而结构设计是其中的关键。
首先，对于国内外机器人的发展现状进行阐述和比较，并分析了多足机器人的研究趋势；接着，从机构自由度入手，明确设计思路，确定行走机构结构，对主要零件、构件进行设计，分析机构的受力情况，找出较危险的零件，并对其强度进行校核。最后,初步研究了机器人的行动方式，拟定了简单的步态规划方案，规划了机器人直线行走步态、定点转弯步态。
关键词：多足机器人；机构自由度；行走机构；机构设计 武汉科技大学高职生毕业设计(论文)
Abstract
This paper aims to design a travelling mechanism of a flexible and omnibearing motorial robot.The multiped walking robot referred to this paper has the characteristics of redandant drive and topological motion.In order to achieve its omnibearing walking mobility and working polyfunctionality, a series of technique questions need to resolved, of which the structural design is the key point.Firstly, the paper states the current situation of the robots development and compares the differences of the robots both domestic and overseas.Moreover ,it analyses the research trend of multiped robots.Secondly, it make clear of the designing ideas and confirm the travelling mechanism in terms of the structural variance,as well as designing the major parts and constuctional elements.Besides ,it analyses the stress state of the mechanism,trying to find out the rather dangerous parts and checking their intensity.Finally, it initially research the walking patterns of the robots and make out a simple tread program, which plans out the robot tread of linear walking and fixed point swerving.Keyword：Multiped robot;Degree of freedom;travelling mechanism;Mechanical design 武汉科技大学高职生毕业设计(论文)
目录
第一章 绪论……………………………………………………………1 1.1 引言……………………………………………………………1 1.2 国内外多足机器人发展概况………………………………1 1.3 多足机器人研究发展趋势……………………………………3 第二章 多足机器人行走机构的设计及校核…………………………5 2.1 多足机器人行走机构结构的拟定……………………………5 2.2 重要组件的设计及校核………………………………………6 2.2.1 重要组件的选定………………………………………6 2.2.2 圆柱凸轮的设计………………………………………7 2.2.3 凸轮滚子轴的强度校核………………………………7 第三章 其它部分设计…………………………………………………9 3.1 电机和减速器的选用…………………………………………9 3.2 机器人步态初步规划…………………………………………9 设计总结………………………………………………………………11 参考文献………………………………………………………………12 致谢……………………………………………………………………13 武汉科技大学高职生毕业设计(论文)
第一章 绪论
1.1 引言
步行机器人是模仿动物的运动形式，采用腿式结构来完成多种移动功能的一类特种机起人。参照工业机器人的标准定义，可以把步行机器人理解为“一种由计算机控制的用足机构推进的地面移动装置”以区别于行走式机械玩具及固定行走模式的机械装置。通常足数多于或等于四的步行机器人称为多足步行机器人，该类机器人能够在不平的路面上稳定地行走，可以取代轮式车完成在一些复杂环境中的运输作业，因此多足步行机器人在军事运输及探测、矿山开采、水下建筑、核工业、星球探测、农业及森林采伐、教育、艺术及娱乐等许多行业有着非常广阔的应用前景。长期以来，多足步行机器人技术一直是国内外机器人领域研究的热点之一。为了探索多足步行机器人技术的研究前沿，给我国多足步行机器人工程实用化开发提供关键技术的支持，开展多足步行机器人相关理论和技术的研究具有十分重要的科学意义和应用价值。
1.2 国内外多足机器人发展概况
多足步行车最早可以追溯到中国古代的“木牛流马”。Muybridge在1899年用连续摄影的方法研究动物的行走，则是人们研究多足机器人步态的开端。
二十世纪六十年代，机器人技术的研究进入了以机械和液压控制实现运动的发展阶段。美国的Shigley(1960年)和Baldwin(1966年)就使用凸轮连杆机构设计出比轮式车或履带车更为灵活的步行机。这一阶段比较典型的是美国的Mosher于1968年设计的四足车“Walking Truck”（如图1所示）[1]，步行车的四条腿由液压伺服马达系统驱动，安装在驾驶员手臂和脚上的位置传感器完成位置检测功能。虽然整机操作比较费力，但实现了步行及爬越障碍的功能，被视为是现代步行机发展史上的一个里程碑。从步态规划及控制的角度来说，这种要人跟随操纵的步行机并没有体现步行机器人的实质性意义，只能算作是人操作的机械移动装置。武汉科技大学高职生毕业设计(论文)
图1 四足车“Walking Truck”
第二阶段，由于计算机大计算量的复杂数据处理能力的提高，机器人技术进入了全面发展的阶段。1987年，K.J.Waldron等研制成功了ASV六足步行机器人；1989年，W.Whittake等成功研制了用于外星探测的六足机器人AMBLER；1993年1月，八足步行机器人DANTE用于对南极的埃里伯斯火山的考察，而后，其改进型DANTE-II也在实际中得到使用。在航空领域，美国NASA研制了爬行机器人“spider-bot”；英国在1993研制了六足步行机器人“MARV”（如图2所示）[2]；印度也于2022年研制了六足行走式机器人“舞王”，（如图3所示）[2]。
图2 六足步行机器人“MARV” 武汉科技大学高职生毕业设计(论文)
图3 六足行走式机器人“舞王”
第三阶段，多功能性和自主性的要求使得机器人技术进入新的发展阶段。由于许多危险工作可以由机器人来完成，这就要求机器人不但要具备完成各种任务的功能，还必须有自适应的运动规划和控制性能。所以，多足步行机器人的研究也进入了融合感知、规划和行动与交互的自主或与人共存的新一代机器人研究阶段。
在国内，中科院沈阳自动化研究所、清华大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、国防科技大学等单位和院校都先后开展了机器人技术的研究，并在多足步行机器人技术的发展上也取得了较大的成果。但与工业机器人相比，三十多年来步行机器人的研究进展缓慢，除很少几台投入实际试用外，大多数研究开发工作基本上没有走出实验室。制约多足步行机器人技术进一步发展的基础理论问题并没有得到根本的解决。
1.3 多足机器人研究发展趋势
随着对多足步行机器人的研究的日益深入和发展，多足步行机器人在速度、稳定性、机动性和对地面的适应能力等方面的性能都将不断提高，自主化和智能化也将逐步的实现，从而使其能够在更多特殊环境和场合中使用，因而具有广阔的应用前景。[1]
纵览当前多足步行机器人的发展，多足步行机器人有以下几个值得关注的趋势：
(1)多足步行机器人群体协作
多个多足步行机器人协调合作共同完成某项任务。与单个多足步行机器人相比，多个多足步行机器人的总负荷更大，可以携带的仪器和工具更多，功能性更强。它们之间通过通信进行协调，也可以按照某种规则指定主机器人和从机器人，从而按照一定的队形和顺序对目标进行不同的测量和操作。而当其中某一多足步行机器人出现故障时，其它机器人还可以照常工作，大大提高了工作效率和可靠性。武汉科技大学高职生毕业设计(论文)
(2)多足步行机器人的智能化
传统步态规划的方法是在机器人逆运动学的基础上，并且己知步行环境，来计算机器人各驱动关节转角的。这就提出了在机器人对未知环境的识别后，具有普遍实用意义的智能化的自主步态规划生成及控制的研究，以及对机器人实现步行空间精度定位问题的研究。
(3)多足步行机器人的模块化和可重组
针对不同的工作环境，机器人需要根据环境的变化对自己的姿态进行调整。而模块化设计的多足步行机器人则可以根据环境的不同进行自重构。自重构多足步行机器人比起固定结构的多足步行机器人对地形的适应性更强，可应用的场合更多。因此，自重构机器人是多足步行机器人的发展方向之一。武汉科技大学高职生毕业设计(论文)第二章 多足机器人行走机构的设计及校核
2.1 多足机器人行走机构结构的拟定
步行机器人的机械部分是机器人所有控制及运动的载体，其结构特点直接决定了机器人的运动学特征，其性能的好坏也直接决定了功能可行性[4]。多足步行机器人的机构系统主要包括机器人腿部件的布局、腿部件的结构形式、腿的数量等，而其中腿部件的结构形式是多足步行机器人机构的重要组成部分，是机械设计的关键之一。因此，从某种意义上说，对多足步行机器人机构的分析主要集中在对其腿机构的分析。一般地，从机器人结构设计要求看，腿机构不能过于复杂，杆件过多的腿机构形式会引起结构和传动的实现产生困难。因此对多足步行机器人腿机构的基本要求可以归纳为：
（1）实现运动的要求；
（2）承载能力的要求；
（3）结构实现和方便控制的要求。
为了设计行走机构的结构，我们首先引入空间自由的的概念：
一个杆件（刚体），在空间上完全没有约束，那么它可以在3个正交方向上平动，还可以有三个正交方向的转动，那么就有6个自由度。若在二维空间中有n个完全不受约束的物体，选其中的一个为固定参照物，因每个物体相对参照物都有6个运动自由度，则n个物体相对参照物共有6(n-1)个运动自由度，若在所有的物体之间用运动副联接起来，设第1个运动副的约束为ui如果所有n个物体之间的运动副数目为g，这时的运动自由度应减去所有的约束数的总和。
gM6(n1)u
（1）
ii1一般地，多足步行机器人能实现灵活的行走动作，其腿机构至少必须有两个自由度，即前后的摆动和上下的抬放运动。构成两个自由度地方法可以都采用回转副，或是采用一个回转副和一个可伸缩的移动副，还有就是采用两个移动副，将前后的摆动变为前后滑移。目前，这种两自由度的腿机构多足机器人的研究中以有了较多的应用，但是想利用腿的转动改变前进方向，或是在原地旋转，那腿部机构就至少三个自由度，即在两自由度腿上加一个水平旋转自由度。也就是说机构空间自由度M=3。
基于空间三自由度机构，我们设计出如下结构，结构图如图4所示 武汉科技大学高职生毕业设计(论文)
图4 行走机构结构简图
以A点实现第一个自由度，即控制机器人腿的上下抬放运动，B为摆动中心轴，A处上下循环运动，带动连杆机构周期性的上下抬放。
以C点实现第二个自由度，即处控制机器人腿的前后运动，C点前后循环运动带动连杆机构周期性前后摆动。
第三个自由度，机器人的转向无需在增加原动件，只需在步态控制上就能达到，简单地说如果左侧腿摆动比右侧慢，则机器人向左拐，反之亦然。
2.2 重要组件的设计及校核
2.2.1 重要组件的选定
行走机构的主体部分由连杆组成，这里不作赘述。
本文主要考虑图4所示A点和C点处控制行走机构分别做上下抬放运动和前后摆动的组件。在整个机构中，此两处起到了传动和实现规定步态的重要作用，并且是受力比较复杂的组件之一，所以本文将其作为整个机构设计的基础。
本文选用圆柱凸轮来实现A、C处的运动，不但运动循环性好，而且凸轮机构使机器人足部落地静止时平衡自身整体重力所需的转矩无需有电机转动来实现，大大提高了机器人的承载能力和电机的使用寿命。武汉科技大学高职生毕业设计(论文)2.2.2 圆柱凸轮的设计
A点、C点处控制机器人的抬放腿、前后摆腿选用圆柱凸轮来实现。
考虑到结构的紧凑，凸轮理论周长S0不宜过大；同时，为了保证凸轮和凸轮滚子的强度，理论周长S0也不能太小，经过多次设计选择，考虑结构和强度的关系最后确定理论周长S0取120mm，相应的理论直径d0约为38.2mm。
由于凸轮的槽深与凸轮的直径大小有直接关系，所以最后确定外径为46mm内径28mm槽深9mm。（见附图一）
2.2.3 凸轮滚子轴的强度校核
在整个机构中，凸轮滚子是力从电机传递到腿的中心零件（见附图二），而目由于其尺寸较小，属于比较危险的容易失效零件，所以对其进行校核非常必要。而在分别负责上下摆动和前后摆动的两组凸轮中，又以负责上下摆动的凸轮起滚子轴受力最大，这是因为在腿的落地阶段，即凸轮的静止行程，机器人整体的重力是由凸轮轴承受的。所以这里我们考虑图4中A点处负责机器人腿上下运动的凸轮的校核。
机器人自身的重力支反力由足传到A处滚子轴，以3 3六足机器人为例： 机器人自身估重30kg，由于三条腿在身体两侧同时着地，其中一侧只有一条腿着地，承受的力为机器人重力的一半。Fz 3F2g(2)
450N330g2
F——凸轮轴的支反力 zFg——机器人重力的支反力，Fg =30g，g取10 MF'zL(3)Fz1.33L4501.33127.2Nm
F——凸轮滚子轴的当量载荷，考虑冲击的影响，在F的基础上乘以系数1.33 zz'轴的剪切弹性模量
Wd323(4)武汉科技大学高职生毕业设计(论文)
d——轴的直径
循环应力的特性值分别为 maxM3.14103320.0982106m3
(5)
W=7.20.0982=73.32MPa74MPa
10-6minmax
=-74MPa 轴采用24Cr深渗碳淬火，疲劳极限为
1273MPa
安全系数
n1k(6)
max 2732.73.5
0.87374k——有效应力集中系数，取2.7 ——尺寸因数，取0.87 ——表面质量因数，渗碳淬火取3 考虑到工作情况安全系数取n=3，小于计算得到的安全系数，所以满足强度条件。武汉科技大学高职生毕业设计(论文)
第三章 其它部分设计
3．1 电机和减速器的选用
为了实现整体结构的紧凑和性能的良好，本文设计的机器人选用了瑞士FAULHABER集团生产的直流电动机和精密减速器作为机器人的心脏。FAULHABER集团产品代表着当今世界微电机制造工艺和指标的最高标准。FAULHABER产品与传统的直流电机相比，其优异性关键在于电机转子的不同上。FAULHABER直流电机采用斜绕方式的空心杯转子，没有齿槽效应以及非常轻的重量，这使得转子转动惯量极小。对小功率产品，FAULHABER电机采用精密合金换向器，因其接触电阻低而使性能优良。
选取抬落电机的型号为2224-006SR型精密减速电机，参数如下: 名义电压 6V 最大输出功率 4.55 W 最大效率 82% 输出转速 100r/min 选取前后摆电机的型号为2232-O15SR精密减速电机，参数如下: 名义电压 15V 最大输出功率 8.41 W 最大效率 85% 输出转速 120r/min 3.2 机器人步态初步规划
本文以3 3型六足机器人为例，为了方便阐述，我们把左侧的三条腿分为A组，右侧的则分为B组。[5,6,9,10]（1）直线行走步态规划: 直线行走步态的摆腿顺序虽可分为A组-B组或B组-A组，但其步行的效果上是一致的，这单以A组-B组的摆腿顺序为例，规划机器人在一个步态周期中的步行。
阶段1:机器人六条腿都着地，机身前移，重心前移；
阶段2:A组腿作摆动腿，摆起；B组腿作支撑腿；重心继续前移；
阶段3:机器人六条腿着地，做姿态调整，重心前移；
阶段4:B组腿作摆动腿，摆起；A组腿作支撑腿；重心继续前移，完成一个步态周武汉科技大学高职生毕业设计(论文)期。
（2）定点转弯步态规划: 定点转弯步态也将步态周期划分为4个执行阶段，其摆腿顺序也有两种:A组-B组或B组-A组。若A组腿先摆动，机器人右转，若B组腿先摆动，则左转。这里机器人的摆腿顺序B-A，左传转动ψ个角度为例来规划。
阶段1:机器人做姿态调整，六条腿站地支撑，站地点不变，机身转动；
阶段2:B组腿摆起，转动，A组腿支撑；
阶段3:机器人做姿态调整，六条腿站地支撑，支撑点不变，机身转动；
阶段4:A组腿摆起，转动，B组腿支撑。武汉科技大学高职生毕业设计(论文)
设计总结
本文针对自行设计的多足仿真机器人行走机构，完成了如下工作：
（1）综合分析了目前多足机器人的步行机构，理解所研制的六足步行机器人的结构特点，并进行运动学分析。
（2）设计了机器人的机械部分，并进行了校核。
（3）初步研究了机器人的行动方式，拟定了简单的步态规划方案。
在上述的工作中主要体现了如下几点创新:（1）传动部分的凸轮机构使机器人足部落地静止时平衡自身整体重力所需的转矩无需由电机转动来实现，大大提高了机器人的承载能力和电机的使用寿命。
（2）凸轮滚子的轴承外置方式使凸轮的尺寸减小同时增加了滚子轴的强度。
在高技术发展的推动下，针对多功能的应用情况和复杂的工作环境，对机器人机械结构的设计和研究应该更加深入和全面，只有在良好的机械平台上，结合合理、有效地控制策略，才能更好的规划机器人的步行，体现其作为足式机器人的优点和特点。武汉科技大学高职生毕业设计(论文)
参考文献
[1] 黄俊军，葛世荣，曹为.多足步行机器人研究状况及展望.机床与液压，2022年5月 第36卷第5期.[2] [3] 王新杰.多足步行机器人运动及力规划研究.华中科技大学 博士学位论文 迟冬祥，颜国正.仿生机器人的研究状况及其未来发展.机器人，第23卷第5期 2022年9月.[4] [5] 蒋新松，机器人学导论[M] ,辽宁，辽宁科学技术出版社，1993.汪劲松，张伯鹏.全方位双二足步行机器人(I)——步行原理、机构及控制系统，清华大学学报(自然科学版),1994,No.2:102-107.[6] 汪劲松，张伯鹏.全方位双二足步行机器人(H)——步行模式规划，清华大学学报(自然科学版),1994,Vol34,No.5:63-71 [7] 雷静桃，高峰，崔莹.多足步行机器人的研究现状及展望.机械设计，第23卷第9期 2022年9月
[8] 臧红彬.一种新型的多足仿生机器人的机构设计与研究.机械设计与制造，第8期 2022年8月
[9](美)R.西格沃特(Roland Siegwart)(美)I.R.诺巴克什(IllahR.Nourbakhsh).自主移动机器人导论.西安交通大学出版社 2022 [10] 广茂达编写组.智能机器人.中国社会出版社 2022 [11] D.E.Orin.Supervisory Control of Research,1982,Vo1.1,No.l,pp.79-91 [12] N.Koyachi.The World of Multi-Legged Robots,J.of Robotics Society of
Japan,1993,Vo1.11,No.3,pp.379-384 [13] R.B McGhee.Some finite state aspects of legged locomotion, Mathematics Bioscientes,1968,2: 67-84 [14]
Dominiek Reynaerts,Tan Peirs,Hendrik Vau Brussel.Sliape memory micro-actuation for a gastro-intestuial uitercention system.Sensors and Actuators 77 1999 157-166
a Multilegged Robot,Int.J.Robotics 武汉科技大学高职生毕业设计(论文)
致谢
本篇论文虽然凝聚着自己的汗水，但却不是个人智慧的产品，没有导师的指引和赠予，没有同学和朋友的帮助和支持，我在大学的学术成长肯定会大打折扣。当我打完毕业论文的最后一个字符，涌上心头的不是长途跋涉后抵达终点的欣喜，而是源自心底的诚挚谢意。我首先要感谢我的导师，对我的构思以及论文的内容不厌其烦的进行多次指导和悉心指点，使我在完成论文的同时也深受启发和教育。此外，还要各位同学对我的帮助。我也在努力的积蓄着力量，尽自己的微薄之力回报母校的培育之情，争取使自己的人生对社会产生些许积极的价值！
