六脚柱状爬行机器人 大学毕业设计.docx

1、六脚柱状爬行机器人 大学毕业设计 六脚柱状爬行机器人第一章 准备安装机器人必需的工具下面是安装该机器人时需要的工具： 螺丝刀 钻子 1/8英寸钻头 小活动扳手或套筒扳手 剪线钳 少量的白色油脂或类似的润滑油柱状机器人套件装箱清单 全套柱状机器人包含下面的元器件：电子/电器类： 1个BASIC Stamp 2 控制器 1块USB接口的教学板 12个型号为HiTec HS-322HD 伺服电机 一根USB连接线 1个USB电机控制器4条6英寸电机延长线铝质部件： 1根主梁（Channel） 6个电机固定支架（Servo Holders） 6个腿部活动关节（ Leg Actuators ） 6个活动

2、关节支撑件（ Leg Actuator Supports） 6个腿部的前半部分（Front Legs） 6腿部的后半部分（Rear Legs） 6电机支架（Servo Brackets） 4个电路板支架（Circuit board brackets）螺母、螺钉、垫圈和螺杆 12个#2 弹垫 28个#4-1/4英寸螺钉 12个#4-3/8英寸螺钉 6个#4-7/16英寸螺钉 6个#4-1/2英寸螺钉 6个#4-1/4尼龙取间支柱 40个#4螺母 15个#4锁紧螺母 40个# 4弹垫 3个#4-1.50螺钉 6个#4垫圈 24个#6-3/8英寸螺钉 24个#6弹垫 24个#6螺母 6个#8-1.5

3、英寸螺钉 6个#8锁紧螺母 12个#8平垫 6个#8-9/16英寸尼龙取间支柱 6个#8-7/16英寸尼龙取间支柱 12个1/4SAE平垫其他 机器人手册 6个2/56英寸螺杆 6个橡胶脚 12个圆头塑料连接件 12个球形连接头 12条扎带你自己需要准备的东西和装配其他机器人一样，完成六脚柱状爬行机器人需要你自己提供一些额外的工具： 输出电压为5-7.2V的镍肽电池或镍膈电池为电机供电。它为输出电流在1800mAH到3300mAH的标准电池组合，通常用在无线遥控车上。铁甲系列爬行机器人耗电量很小，我们选择3300mH系列镍钛电池来为我们的行走机器人提供电源。 AC/DC数字式充电器，可以给5V

4、镍镉/镍钛电池充电。铁甲系列爬行机器人配有性能优良的充电器，详细情况请参考我们网站上的资料。 小规格的扎带有利于把各种电线扎得整齐有序，花费却不多。在包装里我们已经为您提供了12条。 机器人传感器。六脚柱状机器人是传感器的一个综合平台。顾客您可以自主选择合适的传感器。S2和S3系列传感器都符合柱状机器人的要求。第二章 预先安装机器人组件注意事项： 在一个明亮、干净且有较大空间的环境下进行组装工作 按照不同的规格摆放螺钉、螺母、垫圈等，这样方便你取用它们。 要细心和有耐心。六脚柱状爬行机器人是一套精确制造的产品要求所有组件按照本安装手册中正确的顺序装配。 完成组装的平均世界为3到4小时。 自始至

5、终要注意螺钉的方向和方位和铝质部件以及机器人的那侧你正在组装。它可能有着完全不同的结果，尽管在你看起来左侧或右侧好像是一样。部件识别和准备电机图 去掉保护电机包装中铝质保护体然后把他们按型号放在你工作台上各自的类别中。 取下电机上输出轴上的螺钉和输出轴，把它们放在适当的地方。 剪掉电机两头突出块，如下图所示。去掉电机上的这些塑料突起部分可以让电机在接下来的组装过程中很好地与电机固定支架联接在一起。图第三章腿部组装图1 用颗英寸螺钉、弹垫和螺母把水平方向的电机（没有去掉塑料突起）安装到电机固定起的顶端如图所示。电机的输出齿轮应该靠固定支架末端。2 用颗英寸螺钉、螺母、弹垫把垂直方向的电机（电机上

6、塑料突起部分在之前的步骤中已经去掉）安装到电机固定支架上，如图所示。重复步骤和把剩余的几个安装完毕。图如图所示用扎带把两个电机的输出电缆扎起来。注意在拉紧扎带时小心别把电机的输出电缆扯下来。图用一颗锁紧螺母，把球形连接件安装到腿部活动关节如下图所示。把球形联接件置于关节弯曲的一端，离末端约”处。图用颗.5英寸螺钉，个平垫，个锁紧螺母，个尼龙取间支柱和个英寸尼龙取间支柱，把腿部活动关节和关节支架安装到电机固定支架上，如下图和图所示。图图参照图所示完成组装后的放大图，打紧螺钉至足够让组件能够保持竖立像图所示。这部分将在以后组装过程中打松来使腿部运动正常。注意：根据有效载荷大小和你所要求腿抬起的高度

7、有两个连接的支点（fulcrum points可供选择。选择靠近电机固定支架的孔作为连接支点，当爬行机器人在行走时最有利于抬腿动作和得到最合适的抬腿高度。第二个支点（离电机固定支架稍远点的那个）是用在有效负载能力超过6磅的时。7用1颗#4-7/16英寸螺钉，弹垫和螺母，把橡胶的缓冲脚垫撞到腿的前半部分和后半部分上如图9所示。注意在插入螺钉之前要让腿的后半部分在前半部分之上。 图 98用1颗#4-3/8英寸螺钉和锁紧螺母，把安装好的腿和关节组装到一起如图10所示。注意腿的前半部分朝整个部件的前方。在打紧#4锁紧螺母之前确认腿和关节是垂直的。 图 10 图 11 组装好的腿9用1颗1/8英寸钻头把

8、图12中缩示的孔扩大一些。在钻孔之前把电机输出轴固定在电机上，这样钻孔会容易一些。 图 1210用1颗#2锁紧螺母，把球形联接件固定到电机的输出臂上如图13所示。 图 1311把电机输出臂套到垂直方向的抬腿电机上顺时钟方向旋转右侧电机固定支架上电机输出轴至停止，逆时钟方向旋转左侧电机固定支架上电机至停止。12取下上一步骤中套上的电机输出臂，对于右侧电机固定支架上电机，把取下的电机输出臂按时钟11点的位置安装在电机的输出轴上，对于左侧的则安装在时钟方位1点的位置。如下图14a和14b所示，完成以后打紧螺钉。 图14a 图 14b 13通过螺杆把8个圆头塑料联接件两个一组地件联接起来，如图15所示

9、。 图 15提示：如果用手旋有困难，可以用活动扳手将圆头塑料联接件拧到螺杆上。下图是联接好的套件。 14把在上一步骤中联接好的套件压进球形联接头中如图16所示。不要在联接件的中间施压，否则联接件会弯曲变形，应该在联接件末端用力。与此同时要用逆的手托起腿部关节否则你也会把它弄弯曲。 图 16腿的组装工作到现在已经完成，重复步骤1到步骤14把其余的几条腿组装完毕。 第四章 躯干组装15用1/8英寸的钻头，把六个白色圆形电机的输出臂上的孔扩大（四脚柱状的为4个），如图17所示。提示：钻孔的时候不要从电机上取下输出臂。孔钻完后，再取下该输出臂暂时把固定输出臂的螺钉拧回电机上。 图 1716用2颗#4-

10、1/4英寸螺钉，弹垫和螺母把上一步骤中钻好孔的输出臂装到电机托架上如图18所示。 图 1817用2颗#4-1/4英寸螺钉，弹垫和螺母，把电机托架安装到机器人主梁顶端的两个孔上如图19a所示。注意在拧紧螺钉之前确认托架是平坦地贴着主梁。 图 19a18用1颗#4-1.5英寸螺钉，2个平垫和一个锁紧螺母，通过支架上2个孔中上面一个孔把两个电机托架连接起来，如图19b所示。拧紧螺母，使支架紧贴着主梁又能用手扳动支架。注意不要弄弯支架。 图 19b19重复第15步到第18步，把其余的电机托架安装好。20套2个1/4英寸SAE平垫套电机支架下端的铝柱上如下图20所示。第一个垫圈平的一面朝上，第二个垫圈平

11、的一面朝下。涂少量的润滑油到上面一个垫圈上。 图 2021把在前面步骤中安装好的腿部装到电机托架上。先托架下面的铝柱套到腿部上相应的孔上，然后在小心地抬起支架的上部，把水平电机的输出轴套到装在托架上的圆形输出臂里面如图21。图 21注意：把右侧的腿（ 图 21）安装到主梁侧面下方有铝柱的那侧。所有左侧的腿都装到主梁没有铝柱的那侧。重复第20步到第22步，把其余的腿安装好。拧松每条腿上#8-1.5英寸螺杆上的锁紧螺母。(图21b)。拧松到腿能够灵活地动但是尼龙件不会晃动，在行走时腿上的部件也不会发出卡嗒卡嗒的声音。 图 21b 第五章 控制部分安装23用4颗#4-1/4英寸螺钉，弹垫和螺母，把电

12、路板安装支架安装到主梁上如图22所示。支架的一端比另一端长，注意选择合适将要安装的教学板尺寸的那端。让电路板安装支架与主梁的顶端齐平这样就容易让支架处在同一个水平面上。 注意：1.教学板安装在支架较短的一端。 2.把支架安装在靠机器人后面的一端，四脚或六脚都是如此，如图22所示。. 图 2224用4颗1/2英寸螺钉，尼龙取间支柱，弹垫和螺母，把教学板安装到电路板固定支架上如图23所示。先把电路板平坦地安装在支架上后再拧紧螺钉。 图 2325用2颗#4-1/2英寸的螺钉，1/4”尼龙取间支柱，弹垫和螺母，把电机控制器（PSC）安装到主梁顶端的狭槽上。对于六脚爬行机器人，用中间脚前的2个（图24）

13、。对于四脚爬行机器人，用前脚后面或教学板前面的两个狭槽（图25）。电机与控制器的连接再后面的介绍中有图可参考。 图 24图 2526参照图26和图27，每次一条腿地把电机的输出电缆连接到电机控制器上。图28是六脚爬行机器人到控制器的连接，图28是四脚爬行机器人到控制器的连接。 图 26 图 27 图 28注：H = 水平方向电机（Horizontal servo）, V= 垂直方向电机（Vertical servo）参考图28b同时参考电机控制器（PSC）说明书来正确连接和操作电机控制器和教学板。 图 28b四脚爬行机器人的连接： 图 29注：H = 水平方向电机（Horizontal ser

14、vo）, V= 垂直方向电机（Vertical servo）参考图29b同时参考电机控制器（PSC）说明书来正确连接和操作电机控制器和教学板。 图 29b用1颗#4-3/8英寸螺钉和锁紧螺母，拧紧腿部组件如图30所示。注意在拧紧螺钉前让腿部和关节互相垂直。同样把其它几条腿的也拧紧。 图 30第六章 编程终于完成了六脚/四脚爬行机器人的安装工作。接下来的工作是检查水平方向和垂直发方向的电机是否正确地安装在行走动作中的正确物理方位以确保六脚/四脚爬行机器人能够正常的运转。如果不进安装上的调整和程序上的调试工作，垂直方向或水平方向电机不正确的运动将导致爬行机器人行走不正常。 输入后面附加的程序“Tu

15、ne Legs”。注意阅读程序中的注释部分，理解程并弄明白该程序将让机器人完成一个什么样的动作。当程序“Tune Legs”成功执行，腿的各部分也调整好后，电机的输出轴的指向应该是垂直向上或向下，水平方向的电机应该让腿与机器人身体垂直。 机器人在用程序“Tune Legs”调试过后，我们可以从铁甲爬行机器人网站上下载任何的行走和控制程序，并且都可以很成功地运行。 实例程序：“Tune Legs”- TuneLegs.bs2 Version 1.0-$STAMP BS2$PBASIC 2.5 Ver 1.0 File. TuneLegs.BS2 Purpose. Adjust Rodbots l

16、egs after intital build Author. CrustCrawler Inc. (Mike Gebhard) E-mail. support Started. 27 October 2005 Updated. 27 October 2005 Version. 1.0= Updates = 1. Programmatic leg adjustment= Use the TuneLegs.BS2 program to programmatically tune the horizontal leg joints. After physically tuning the Rodb

17、ots legs, you probably found it was impossible to position all of the legs perpendicular to the body. This is because NOT all servos are created equal. Therefore, CrustCrawler created a process to finely tune your Rodbot. Why? The Rodbot is a precision device. It requires that all legs move an equal

18、 distance as they arc through their range of horizontal motion. If one leg is off only a fraction the robot will favor one side over the other. For example, the robot might gradually turn to the left or the right while walking forward. Process: 1. Adjust the legs according to the Rodbot assembly gui

19、de. 2. Adjust the leg programmatically Find these commands in the code below Center1 CON 750 Leg1 horizontal servo Center2 CON 750 Leg2 horizontal servo Center3 CON 750 Leg3 horizontal servo Center4 CON 750 Leg4 horizontal servo Center5 CON 750 Leg5 horizontal servo Center6 CON 750 Leg6 horizontal s

20、ervo In PSC terms servo center is 750 or a 1.5ms pulse. See your PSC documentation for a brief description of servo operation. Center1, Center2 and Center3 constants adjust the right horizontal servos (legs 1, 2 and 3). Center4, Center5 and Center6 adjust the left horizontal servos (legs 4, 5 and 6)

21、. *Right Side* +750- +750- +750- | | | F | | | O |-| R | 1 2 3 | W | 4 5 6 | A |-| R | | | D | | | -750+ -750+ -750+ *Left Side* Increasing the Center1 or Center2 constants move the right legs forward. Decreasing the constants move the right legs toward the rear of the Rodbot. The opposite is true f

22、or the left horizontal servos. Programmatic Adjustments 1. Pick a leg that is not perpendicular to the robots body. 2. Change the Center# constant value for that leg. 3. Save and download the program to the BS2. 4. Verify that the leg is now perpendicular the body if not repeat the steps above. 5. R

23、epeat the steps above for all legs that require adjustment.- Example Horizontal Leg Constants - My center values. Yours will be differentCenter1 CON 750 - No changeCenter2 CON 800 - Leg 2 forward 50 unitsCenter3 CON 785 - Leg 3 forward 15 unitsCenter4 CON 750 - No changeCenter5 CON 750 - No changeCe

24、nter6 CON 750 - No change After you center the legs programmatically, use these values in all Rodbot programs.- I/O Definitions -PSC PIN 15 PSC moduleBaud CON 33164 2400 baud- Walking Variables -servoAddr VAR Byte Servo addressesptrEEPROM VAR Word Gait selectservoPosition VAR Word Servo Positionramp

25、 VAR Byte Ramp used in SEROUT- General Leg Constants -LiftRamp CON $1 Very fast ramp for lifting legFast CON $F- Horizontal Leg Constants -Center1 CON 750 Leg1 horizontal servoCenter2 CON 750 Leg2 horizontal servoCenter3 CON 750 Leg3 horizontal servoCenter4 CON 750 Leg4 horizontal servoCenter5 CON 7

26、50 Leg5 horizontal servoCenter6 CON 750 Leg6 horizontal servo- Vertical Leg Constants -RaiseRight CON 300LowerRight CON 1200RaiseLeft CON 1200LowerLeft CON 300- EEPROM Data - Raise Center LowerAdjust DATA $01,Word RaiseRight, $00,Word Center1, $01,Word LowerRight, $03,Word RaiseRight, $02,Word Cente

27、r2, $03,Word LowerRight, $05,Word RaiseLeft, $04,Word Center3, $05,Word LowerRight, $07,Word RaiseLeft, $06,Word Center4, $07,Word LowerLeft, $09,Word RaiseLeft, $08,Word Center5, $09,Word LowerLeft, $0B,Word RaiseLeft, $0A,Word Center6, $0B,Word LowerLeft, $FF end of adjust legsInitialize EEPROM Pointer and servo address variablesptrEEPROM = Adj