三维四足机器人结构及控制系统设计+CAD图纸(2)
1.3.2 原始条件及数据：
(1)总长、总宽和总高尺寸分别限制在320mm、300mm和200mm；
(2)最大行走速度不小于24mm/s；
(3)越障高度不小于60mm。
1.3.3 设计的技术要求：
要求在毕业论文中详细描述四足机器人的结构和设计步骤，并用完整的工程图进行表达。要求在毕业设计论文中阐述四足机器人的行走控制方案。要求在毕业设计论文中对主要承重零部件或结构薄弱零部件进行必要的强度和刚度校核。
2 方案拟定
2.1 四足机器人的系统组成
2.1．1 机器人的动力驱动方式：
(1)电机驱动：
电机驱动利用电机转动产生的力，通过减速器减速后对负载进行控制转动，达到使机器人腿部运动的目标。特点：运动精度比较高、控制系统简单、满足大负载力驱动，同时成本也比较低，购买方便。
(2)气压驱动：
气压驱动方式比较简单，特点：质量轻、成本低、气源方便、结构简单。但是，气压驱动压力小、体积大、精度比较低。
(3)液压驱动：
液压驱动方式精度高、运动平稳、反应快速、调速性好。但是，其结构复杂，且存在漏油风险，文护费用高，仅适合大型机器人，不适合小型机器人。
2.1.2 机器人的控制系统——中央控制器：
中央控制器：单片机和PLC。单片机控制简单，占位空间小，价格比较低，性价比高而PLC是在单片机的基础上研发的产品，而且占位空间大，价格高昂，适用于精密的系统控制。
2.1.3 机器人应用的传感器：
根据检测对象的不同可分为内部传感器和外部传感器。内部传感器用来检测机器人本身状态的传感器。外部传感器：用来检测机器人所处环境及状况的传感器。传感器件选择应变片来控制腿的移动，光传感器来检测是否有障碍物，完成越障目的。检测机器人的位置用位置传感器，达到预期速度用速度传感器，以及测量扭矩用扭矩传感器。另外，所需的各类开关也是完成机器人设计不可缺的器件。
2.2 方案确定:
2.2.1 方案种类:
方案一：以气压驱动，中央控制器为单片机或PLC，驱动电路为电机驱动电，LED驱动电路、继电器驱动电路、扬声器驱动电路。经过以上所述，可分为八种子方案，气压驱动方式比较简单，质量轻、成本低、气源方便、结构简单。但是由于气压驱动压力小、体积大、精度比较低
方案二：以液压驱动，中央控制器为单片机或PLC，驱动电路为电机驱动电路，LED驱动电路、继电器驱动电路、扬声器驱动电路。经过以上所述，可再分为八种子方案，液压驱动方式精度高、运动平稳、反应快速、调速性好。但是，其结构复杂，且存在漏油风险，文护费用高，仅适合大型机器人，不适合小型机器人。
方案三：以电机驱动，电机类型有：步进电机、交流伺服电机、直流伺服电机。中央控制器为单片机或PLC，驱动电路为电机驱动电路、LED驱动电路、继电器驱动电路、扬声器驱动电路。
经过以上所述，可分为24种子方案。
2.2.2 方案比较：
经过以上三种方案的比较和本课题的实际结合，得出以下结论：依本课题的任务书要求，总长、总宽和总高尺寸分别限制在320mm、300mm和200mm；属于小型机器人，故不适用于液压驱动机器人。而气压驱动机器人体积较大、推力小、控制不精准，因此，也不适用于气压机器人。本课题的另外两个要求：最大行走速度不小于24mm/s，越障高度不小于60mm。本文研究的四足机器人要满足高适应性、高动态性、高负载的要求，在满足机器人运动范围的前提下要求腿部结构尽量简单、定位精度高、驱动负载大。综合以上因素考虑采用电机驱动四足机器人就能够实现既定要求。本设计选择直流伺服电机驱动，理由如下：由于直流伺服电机体积小，重量轻，对机器人整体影响不大，满足任务书要求，即使它寿命较短，依照我所做的课题来讲，不需做出实物模型，仅限于理论的研究，所以选择直流伺服电机完全满足要求。经过单片机与PLC优缺点的比较，因为本课题设计的机器人结构较小，控制精度需求不高，所以选用单片机控制。通过对以上四种驱动电路的分析，可得：本文选择电机驱动电路——桥式PWM调速电路。它有以下优点：PWM调速电路利用数字输出对模拟电路进行控制的一种有效技术，特别是在电机的转速控制方面，可以节省很大的能量。而且具有很强的抗噪性，节约空间、比较经济、大幅度降低成本和功耗。
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