六足爬行机器人控制系统设计目 录摘 要 IABSTRACT II1 绪论 11.1 课题研究的背景及意义 11.2 机器人概述 11.2.1 机器人的定义 11.2.2 移动机器人 21.2.3 仿生机器人的简述 41.3 国内外的研究状况 41.3.1国外研究动态 41.3.2国内机器人研究动态 51. 4 本章小结 62 六足爬行机器人步态规划 72. 1 仿生学原理与步态生成 72. 2 本章小结 83 六足爬行机器人硬件控制系统设计 93. 1 舵机的应用 93. 1. 1 舵机的类型及安装 93. 1. 2 舵机的构造 103. 1. 3 舵机的控制方法 113. 1. 4 舵机的工作原理 123. 2 伺服电机驱动电路的选择 143. 3 PC控制舵机 153. 4 本章小结 174 六足爬行机器人系统软件开发 174. 1 开发工具 184. 2 系统软件控制对象的控制原理 184. 2. 1伺服电机控制原理 184. 2. 2 mini USB 32伺服电机控制器工作原理 194. 3 系统软件的开发 204. 3. 1 MSComm控件属性设置 214. 3. 2 控制软件程序设计 224. 4 本章小结 23结论与展望 24毕业设计工作总结 25致 谢 26参考文献 27附 录 28六足爬行机器人控制系统设计摘 要随着社会的进步和科学的发展，机器人产品在人们的工作环境中发挥着越来越重要的作用，机器人也就成为目前国内外研究的热点课题，六足爬行机器人作为机器人的一个分支，其运动具有较强的稳定性，故而在军事运输、天文探测等领域就具有重要的意义，因此在国内外六足机器人均得到了广泛研究。
本文研究的六足爬行机器人硬件系统主要是利用舵机，软件系统是利用visual basic实现，两者通过visual basic的MSComm控件实现串口通信，两者都具有运行简单，操作方便的功能，因而能容易的达到预期目标最后，对本文的工作做了总结，指出了工作的成果及意义，并对今后的进一步工作进行了展望关键词 六足爬行机器人；visual basic；串口通信；舵机THE CONTROL SYSTEM DESIGN OF HEXAPOD CRAWLED ROBOTSABSTRACTAlong with the progress of the society and the development of science, robot products play an increasingly important role in people's work environment .At home and abroad robots have become the hot topic. As a branch of the robot, the movement of hexapod crawled robots has strong stability, so it has an important meaning in military transport, astronomical detection and so on , and it also has been widely applied. In the paper its hardware system is mainly using the steering gear, and the software system is realized by visual basic. They realize serial communication through the MSComm control realization of visual basic .They all have operation simple, convenient operation function, and can therefore easy to reach expected objectives.Finally, the paper summarizes the achievements, points out the work and significance, and the further work for the future was prospected.KEY WORDS hexapod crawled robots,visual basic ,serial communication,teering gearII1 绪论1.1 课题研究的背景及意义机器人技术集机械、电子、计算机、材料、传感器、智能控制等多种技术于一体，代表了机电一体化技术的核心成就。
目前许多国家都投入大量的人力物力对它的基础理论和应用技术进行了广泛的研究，机器人技术水平的高低和应用成就，在一定程度上体现了一个国家科技发展水平的高低，它的应用在很大程度上可以促进工业基础，特别是装备制造业技术水平和能力的提高近年来，随着人类对在复杂环境中既具备高移动能力，又具高可靠性，且易于扩展的移动平台日益迫切的需求，有相当多的研究探讨两足至多足机器人的应用，过去两足机器人多为轮型机构系统，其运动局限于二维平面，无法克服许多困难山区崎岖的地形[1]因此，人类开始思考创造类似人类、昆虫、动物等运动模式的仿生爬行机器人仿生六足爬行机器人是一种基于仿生学原理研制开发的新型足式机器人[2]与传统的轮式或履带式机器人相比，足式机器人自由度多、可变性大、结构复杂、控制繁琐，但其在运动特性方面具有独特的优点：首先是足式机器人具有较好的机动性，对不平地面的适应能力十分突出，由于其立足点是离散的，与地面的接触面积较小，因而可以在可能达到的地面上选择最优支撑点，从而能够相对容易地通过松软地面(如沼泽和沙漠)以及跨越比较大的障碍(如沟、坎、台阶等)；其次是足式机器人的运动系统可以实现主动隔振，允许机身运动轨迹与足运动轨迹解藕。
尽管地面高低不平，机身的运动仍可达到相当平稳；再次是在不平地面和松软地面上的行进速度较高，而能耗较少正是由于上述特点，足式机器人正日益成为机器人技术领域的研究热点1.2 机器人概述1.2.1 机器人的定义（1）美国机器人协会（RIA）定义：一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置，通过可变程序动作来执行种种任务，并具有编程能力的多功能机械手2）日本工业机器人协会（JIRA）的定义：一种装备有记忆装置和末端执行器（end-effecter）的，能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器3）国际标准化组织（ISO）的定义：机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助于可变程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务4）我国机器人的定义：机器人是一种自动化的机器，所不同的是它具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力、协同能力等，是一种具有高度灵活性的自动化机器各个国家和标准化组织对机器人的定义各不相同，这主要是因为机器人技术的不断发展和涉及到了人的概念由此，机器人的定义不再局限于技术科学，而且涉及到了哲学，就使对机器人的定义产生了不同的理解。
欧美国家认为：机器人应该是由计算机控制的通过编排程序具有可以变更的多功能的自动机械，但是日本不同意这种说法日本人认为“机器人就是任何高级的自动机械”，这就把那种尚需一个人操纵的机械手包括进去了因此，很多日本人概念中的机器人，并不是欧美人所定义的现在，国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致一般说来，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器机器人能力的评价标准包括：智能（特指感觉和感知），指记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等；机能，指变通性、通用性或空间占有性等；物理能，指力、速度、连续运行能力、可靠性、联用性、寿命等因此，可以说机器人是具有生物功能的空间三维坐标自动化工作的机器1.2.2 移动机器人[3-4]1.2.2.1 移动机器人发展概述移动机器人是机器人的一个重要分支，其研究始于60年代末期，斯坦福研究院的Nils Nilsscn和Charlcs Rosen等人，在1966年至1972年中研制出了取名为Shakcy的自主式移动机器人目的是研究应用人工智能技术，在复杂环境下机器人系统的自主推理、规划和控制，与此同时，最早的操作式步行机器人也研制成功，从而开始了机器人步行机构方面的研究，以解决机器人在不平整地域的运动问题，设计并研制出了多足机器人。
70年代末，随着计算机的应用和传感器技术的发展，移动机器人研究又出现了新的高潮特别是在80年中期，设计和制造机器人的浪潮席卷全世界一批世界著名的公司开始研究移动机器人平台，这些移动机器人主要作为大学实验室及研究机构的移动机器人实验平台，从而促进了移动机器人学多种研究方向的出现90年代以来，以研制高水平的环境信息传感器和信息处理技术，高适应性的移动机器人控制技术，真实环境下的规划技术为标志，开展了移动机器人更高层次的研究1.2.2.2 移动机器人分类移动机器人是机器人的一个重要分支，早期的移动机器人无论是控制方法或智能水平都较低，只能做出一些简单的推理、判断和决定近年来，随着机器人技术及相关领域技术的发展，特别是计算机技术的发展，机器人领域的研究取得了长足的进步，其智能水平也大大提高，逐步由以前的遥控式向半自主式和自主式过渡，工作条件也由室内向室外、简单向复杂过渡其中自主式移动机器人由于其高度的自主性，正在越来越多的领域得到广泛的应用，特别是在军事侦察、宇宙开发、扫雷探险、防核化污染等恶劣的环境中有着广泛的应用前景另外，随着生产自动化技术的发展，移动机器人在柔性自动化制造生产线上和无人化工厂中也得到了广泛的应用。
当前，由于生产自动化程度的提高，对机器人提出了各种各样的需求，要求能够实现各种功能，其中移动机器人成为机器人研究领域的热门方向对于移动机器人来说，它有多种不同的分类方法，按不同的分类方法可将移动机器人分为不同的种类：（一）按自主水平来分：（1）遥控式移动机器人移动机器人的执行动作和运行轨迹完全由人通过遥控来控制，机器人不进行任何判断和决策，只是执行人发出的命令，不具备任何自主性2）半自主式移动机器人智能水平介于遥控和自主式移动机器人之间，具备一定的感知、判断和决策功能，但对一些复杂任务仍需在人工干预下才能顺利完成3）自主式移动机器人按人预先设置的任务命令，根据已知的环境信息进行路径规划，同时在行进过程中不断获取周围的局部环境信息，自主地做出判断和决策，随时调整移动机器人的运行路径并执行相应的动作和操作整个过程不需人为参与，由机器人自主进行二）按移动方式来分：（1）轮式移动机器人：轮式机器人动作稳定，操作简单，其移动速度和方向容易控制在无人工厂中用来搬运零部件或其它基本任务用的很多，适合于平地行走按轮数的多少又可分为二轮、三轮、四轮式三种2）履带式移动机器人：履带式移动机器人的移动机构支撑面积大，接地比压小，适合松软或泥泞场地作业，下陷度小，滚动阻力小，对路况具有较强的适应性，同时还有较强的爬坡能力和负载能力。
3）多足移动机器人：足式移动对崎岖路面具有很好的适应能力，足式移动方式的立足点是离散的，可以在可能到达的地面上选择最优支。