机器人翻筋斗 [翻筋斗机器人] “仿生机器人”是指模仿生物、从事生物特点工作的机器，本期介绍一个简单的仿生机器人――翻筋斗机器人，由于无论从外形上（上肢长、下肢短），还是从翻筋斗的行为来看，它都很像一只大猩猩，所以也可以称之为“机械猩猩” 一、基本原理 翻筋斗机器人主要是通过减速电机驱动一个简单的杠杆机构，来实现身体的翻转，完成连续的翻筋斗动作 翻筋斗机器人主要依靠双臂把身体支撑起来，然后逐步转动身体，最后实现身体的翻转来完成翻筋斗，其原理就类似大猩猩翻筋斗机器人翻筋斗全程都依赖手臂转动，因此动作比较笨拙，但相当有趣 分析翻筋斗机器人的结构，发现其翻转是一个费力杠杆问题由于结构的原因，电机施加的力F的力臂L1很短，而重力G的力臂L2很长而且支撑机器人转动的手臂越长，力臂L2就越长，而力臂L1则几乎不变在这种情况下，电机需要承受比机器人本身重力还要大得多的压力，这也是为什么翻筋斗机器人的电机必须附带有能够增加电机输出力量的齿轮减速箱 为了实现翻筋斗，电机必须输出足够的动力，并且要求输出转动轴是左右两侧同轴而减速齿轮箱恰好能够把电机“高转速、低扭矩”转换为“低转速、高扭矩”，即通过减速齿轮箱把电机的转速减下来，把输出的扭矩（动力）提高起来。
为此，我们采用了带微型减速齿轮箱的电机，但是由于该型号电机输出的扭矩（动力）也不是太高，而且是单侧输出转动轴，无法满足机器人要左右两侧同轴驱动连杆的要求，为此，需要为该微型减速电机再增加一级减速齿轮 1.通过进一步降低转速来提高扭矩（动力）； 2.采用蜗杆的结构与齿轮配合组成新的减速机构，同时把单侧输出转动轴变为双侧输出转动轴 所谓蜗杆传动，即指由蜗杆与蜗轮（齿轮）互相啮合组成的交错轴间的齿轮传动蜗杆传动由蜗杆和蜗轮组成，一般蜗杆为主动件蜗杆传动可以改变两轴的夹角，可充分利用安装空间以减小装置的尺寸 翻筋斗机器人的电路比较简单，就是直接用电池连接电机，中间通过拨动开关来控制电路的通断 二、准备器材 PVC线槽（建议宽度为2.5cm）、电机(带减速齿轮箱)、电池盒、拨动开关、蜗杆、齿轮、长短轴各一根（用作蜗杆轴和齿轮轴）、螺丝、螺母等 三、制作过程 1.改造减速电机减速电机正面上有4个作为安装卡位点的突起，在输出转盘上有一个小长条突起 2.用刻刀或者裁纸刀把减速电机正面的4个突起削掉，再把输出转盘上的小长条突起也削掉。
3.准备好所有的配件，接下来即将开始正式的减速箱改装 4.把2mm30mm的短轴插入蜗杆中若短轴插入蜗杆孔有点紧，可以借助钳子敲打一下 5.把套上了蜗杆的短轴，再插入减速电机的输出转盘上的小孔中注意调整短轴的角度，让短轴与减速电机的转盘尽可能同轴（围绕同一中心线转动）可以尝试给减速电机接上电源，俯视减速电机看蜗杆转一圈是否摆动过大，即看蜗杆与减速电机的转盘是否处于同一轴心线上，假如偏差过大需要作纠正 6.改造减速箱选择宽度为2.5cm左右的PVC线槽，剪取长为2cm的一段作为减速箱的外壳在减速箱外壳两侧的中心位置，用锥子（或小电钻）各打一个直径2mm的小孔 7.如图把长轴插入减速箱外壳的小孔中，并把齿轮也套到长轴上借助钳子可以把齿轮敲入长轴中利用尖嘴钳卡着齿轮往下压，让轴从钳口中间的缝压出 8.把齿轮套到长轴上，且长轴也装到了减速箱外壳上利用尖嘴钳，如图所示夹住长轴并顶住齿轮，拿起尖嘴钳往下敲，或者用力往下压齿轮，把齿轮调整到长轴的中心位置 9.用剪刀在外壳底部剪开两道痕，借助刻刀或者裁纸刀把槽痕切成一个凹槽用刻刀或者裁纸刀不断调整凹槽的深度和宽度，让减速电机正好能够套到凹槽上，即减速电机上的蜗杆和长轴上的齿轮刚好咬合，而外壳上凹槽的边缘不会碰到减速电机上的转盘。
10.用刻刀或裁纸刀，把减速电机外壳突起边缘的安装位上的褶皱削掉，如图用锥子或者小电钻在安装位上打一个小孔把减速电机顺着凹槽套到外壳上，减速电机上的蜗杆和长轴上的齿轮咬合给减速电机接上电源，让减速电机转动，并尝试通过蜗杆带动齿轮，在蜗杆和齿轮咬合比较好的情况下，如果转动不够顺畅，则调整减速电机在外壳上的位置，直至转动顺畅时再重新用透明胶布把减速电机和减速箱外壳固定住 11.透过减速电机上的安装孔用笔在减速箱外壳上做好打孔的标记再按照该打孔标记在减速箱的外壳上用锥子打好安装孔这里对孔位置的精度要求比较高，因为该孔决定了蜗杆和齿轮间的咬合是否顺畅，影响到整个蜗杆传动机构的性能 12.把减速电机和外壳用M1.2的螺丝、螺母固定在一起注意：在拧螺丝的时候，可以适当把长轴挪开，让长轴上的齿轮不至于挡住螺丝的位置可以再给减速电机接上电源，查看转动是否顺畅 13.让长轴正好处于外壳的中心位置，也就是齿轮与蜗杆正好正对着咬合的位置，然后用透明胶带紧挨着外壳缠绕在长轴上 14.改装完成的减速箱，如图所示 15.接着，剪一块长4cm、宽1.5cm左右的PVC方条，用尖嘴钳折成如图所示的形状，并且在方条和改造后的减速箱上都打一个小孔。
用M1.2的螺丝、螺母把方条和减速箱固定在一起 xxxx、宽1cm左右的PVC方条把PVC方条如图所示搭在减速箱底部，并且用透明胶布固定在减速箱上 17.接下来是最后的整体总装先剪两块长5cm、宽1.5cm左右的PVC方条，作为机器人的双臂如图把减速电机安装到电池盒背面减速机有方条的一侧，对着电池盒的安装孔打一个2cm左右的孔，用M2螺丝、螺母把减速机和电池盒固定在一起减速箱有减速电机的另一侧，用透明胶带粘贴在电池盒上 xxxx左右的孔，再把其双臂套到减速箱两侧输出的转轴上，并且涂上502胶水固定好注意：由于502胶水渗透性强，干得快，若没有控制好用量，轻则会把不该粘住的东西粘起来了，严重的有可能会导致器件损坏报废，一般建议使用牙签之类的工具蘸着胶水涂到要粘贴的部位假如不是特别必要时，不要用502胶水粘贴电机的外壳等部位 19.在减速电机与减速箱之间用一层透明胶带缠绕固定在减速箱顶上的减速电机的边上，涂上少许502胶水把拨动开关粘住注意，502胶水不要涂得过多，以防止胶水渗入开关导致开关失效 20.用PVC剪成如图形状，作为机器人的支撑小腿，对准电池盒的安装孔打一个小孔。
按照电路原理图或者焊接示意图，接好电路 21.把电池盒和减速箱之间的M2螺丝、螺母，再连同小腿一起固定起来用尖嘴钳把双臂前端往外折一小段，增加支撑时的接触面积 22.用PVC剪成如图的形状和尺寸，做成机器人的脸部用双面胶带把做好的脸部贴在减速电机上面，完成最后的安装特别提醒：不能用502胶水粘贴机器人的脸部，因为与脸部相接的减速电机背面有缝隙，502胶水会渗入减速电机内部，导致减速电机报废 23.调试 制作翻筋斗机器人最关键的步骤是减速电机的改装，一定要确保减速电机的蜗杆和小齿轮之间的咬合既不能太紧也不能太松，太紧了可能导致齿轮卡死，太松了齿轮会打滑改变减速电机两个电极的连线，可以改变减速电机的转动方向，从而控制机器人是向前翻筋斗还是向后翻筋斗 第 7 页 共 7 页。