臧海波

题图

    在制作了一系列单电机和双电机驱动的简易机器人以后，我开始试着制作稍微复杂一些的机器人。本文中的机器人，是一部由三只电机驱动的六足仿生昆虫机器人，电机增加了一只，难度一下子提高了好几倍。

一，仿生昆虫机器人

由三只电机驱动的步行机器人有两种常见的结构。

一种是著名的HEXAPOD，即昆虫机器人。在GOOGLE上搜索HEXAPOD可以找到很多机器人爱好者制作的风格各异的作品。我要制作的是一部简单的六足HEXAPOD，结构如图1所示。机器人的左前腿，左后腿及右前腿，右后腿通过拉杆连接，在左后和右后侧减速电机的驱动下做水平动作。左中腿和右中腿在腰部电机的驱动下做垂直动作。这部仿生昆虫机器人在爬行的时候，有着类似生物昆虫一样的步态，总是保持三足着地，即通常所说的Tripod Gait（三脚架步态）。三角架步态可以确保机器人在运动时重心的平稳，不会摔倒。

图1

仿生昆虫的步态规划非常的灵活，我给仿生昆虫机器人制定了两种步态方案，如下表1和表2（顺、逆、停为三只电机的状态，根据机械结构的不同，电机方向的不同，状态也不尽相同）。表1是我实际使用的步态。

表1

表2

另一种是BEAM爬虫机器人，类似前一篇文章中所介绍的模拟爬虫，仍然是四足的结构。增加的一只电机安置在机器人的腰部，称为扭腰电机，用途是改善机器人的步态。结构见图2。

图2

二，制作昆虫机器人的骨架

所需材料：

图3

给机器人骨架准备的全部材料。铝棒的截面为3MM X 7MM，用来制作腿部，1MM厚的5052铝合金板用来制作主体。这次使用了三只高品质的减速电机，电压6V时，转速约为20RPM。

图4

首先是给铝棒打孔，加工机器人的腿部。固定电机的轴销需要打M1的通孔，连杆部分打M2.2的孔，为了减少误差，这部分工作需要使用台钻来完成。

图5

腿部的固定孔打好以后，就是考验技术的折弯工序了。使用台钳固定住有孔的那一侧，折弯时用力要慢，并注意铝棒拐角的部分要留出一定余量。

图6

制作好的左后腿和右后腿，这两条腿是靠电机直接驱动的，需要把电机的输出轴固定在它们上面。注意腿部和地面（尺子所示的水平线）需要预留好一定高度，防止电机底部蹭到地面。

图7

用5052铝板制作好机器人的主体。图右下侧的L型材料用来固定机器人的腰部电机，机器人中间的两条腿，靠这只电机驱动。

图8

开始进行骨架的组装。注意，此时机器人中间的两条腿还没有加工出来，这个步骤先不急，下文会详细说明。 

 图9

首先是固定左后腿和右后腿。先把左后和右后两只减速电机与机器人主体固定好。使用曲别针弯成U字型框，替代作为轴销。

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图10

左后腿固定孔特写，中间的大孔用来穿过电机输出轴，两个小孔用来穿过曲别针做的轴销。在打孔的时候我考虑到材料重复利用的问题，这三个孔间距也适用于固定标准舵机的摇臂或者舵盘，方便以后升级之用。此时右后腿已经固定在右后侧电机上，细节见上图。

图11

左前腿，右前腿为从动腿，它们将靠左后腿和右后腿的与之相连的连杆推拉进行运动。使用M3螺丝、垫片和锁紧螺母固定好这两只腿的轴孔，确保它们与机器人主体之间活动自如。

图12

测量好左前腿与左后腿，右前腿与右后腿之间的距离，用车条弯制一对倒U字型的连杆。把圆珠笔芯切成四小段，另外从压线端子排里面拆出四套铜芯待用。

图13

用车条连接好机器人的两侧的左前-左后，右前-右后四条腿。圆珠笔芯切成的小段，垫在车条与腿部的连接孔之间，减小摩擦。

图14

使用从端子排里面拆出的铜芯，以压接的方式，固定在车条的末端，防止连杆在运动的时候脱出。

图15

机器人两侧连杆装配完毕的顶视图。喘一口气，看着这只已经完成了一多半的小怪兽，感觉还不错。

      

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