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机器人课程系列:如何编写Arduino程序让四足机器人移动

编辑:首页 来源:首页 创发布时间:2020-11-21阅读75834次
  

有脚的机器人有趣吧?它们可以横跨崎岖不平的地形,用像生物的方式移动,这一点是藉由轮子移动的机器人不了比的。但脚机器人的结构也比较复杂,让许多Maker望之兴叹。这篇文章为你讲解让四足机器人「走路」的方法,也就是行驶的步态(gaits),并教教你如何为Arduino编写程序。

关于四脚机器人自然界里有许多用四只脚走路的动物,这是因为四只脚是一种很平稳的人组,不必须尤其调整姿势就能维持站姿平稳,又比六脚结构全然一些。对机器人来说也一样:和更加多只脚的机器人比起,四脚机器人既低廉又非常简单,却可以保持稳定。大力和消极平稳椅子是归属于消极平稳(passivelystable)的对象,也就是说,椅子不必须掌控或调整就可以平稳地而立着;人类双脚时则归属于大力平稳(activilystable),必须大大掌控与微调身体的各部位才能维持站姿。四脚机器人在四脚着地时是消极平稳的状态,走路时则不一定。

如果每次只动一只脚,让其他三只脚仍稳稳地摔在地上,即是消极稳定状态,然而四脚机器人也可以退出此状态,转入大力稳定状态,这样可以一动得较为慢(即使较为不如意)。这两种步态分别被称作乌龟(Creep)与狂奔(Trot)。在这里要讲解的是乌龟。

乌龟乌龟是最简单用于的步态。你必需保证机器人在每次移动的时候都有三只脚摔在地面上,而焦点放到这三只脚构成的三角形内才可,如果焦点离开了这个三角形太久,机器人就不会摔倒。

听得一起很非常简单,但问题是,你要如何让机器人在前进中保持平稳呢?我们接下来讲解的方法,可以为你省却好几小时测试和错误的时间,这是一种很非常简单的消极平稳乌龟步态。这是它的分解成动作:1.这是接续方位,其中一侧两只脚向外,另一侧两只脚向内。

2.右上方的脚离地,向机器人前方踏进。3.所有脚都往重复使用,让身体向前移动。

4.左后方的脚沿着身体侧边往前台阶,现在这个状态与接续方位相镜像。5.左上方的脚离地,向机器人前方踏进。

6.反复动作,将所有脚都往重复使用,身体向前移动。7.右后方的脚离地,沿着身体侧边往前踏部,这样就返回接续方位了。请注意,不管到哪一个步骤,焦点都必需保持在一动的三只脚构成的三角形内,这是乌龟步态最重要的关键。

仔细分析这个步态,你不会找到只不过这是两组相镜像的移动方式,台阶、台阶、移位,接着是另一侧的台阶、台阶、移位……以下有一段影片,让我们来想到EngiMakeQuadBot走路的样子。如何编写程序乌龟步态并不简单,但我们要如何将它写程序代码呢?首先,我们要订定每一只脚在各个方位的x、y座标。这是一个四脚机器人的座标示意图,每一只脚都有自己在x、y轴上的方位。因此,我们现在可以给每一只脚一个坐标值,代表与x轴和y轴的距离(单位为毫米)。

举例来说,左上方的脚方位是(-50,50)(x,y)。现在,我们可以将这一套回应方法应用于至每一个步骤中。

然而,请求忘记其清楚的方位不会与机器人脚的长度有关,不管你的机器人宽什么模样,请求再行测量脚长来再行计算出来数值。以下是QuadBot用的方位座标:在每步之间,我们只必须处置粉红色箭头回应的数值变化才可。

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那么,这样怎么用程序代码呈现出呢?我们来想到其Arduino程序代码宽什么样子。是不是车祸地很非常简单?让我们再度分解成动作。接续方位第一步第一次移位第二步第三步第二次移位第四步(接续方位)大功告成!利用这样的方式,我们可以必要让机器人走路了!大部分的四足机器人都是由控制器马达驱动,如果你也是用控制器马达的话,有可能要再行研究一下偏移动力学(InverseKinematics),才能将控制器马达的角度转换成这里提及的座标方位。

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