气动爬行机器人设计

简介

最近在学校做一个气动的爬行机器人，算是一个二级项目，虽然名义上有分组，但是基本上是我自己在做，觉得有些东西值得记录和分享，所以把一些东西写下来，留作以后参考。

项目规则

机器人驱动系统为气动控制系统，将采用气源、电源拖线运行方式。气源压力5bar，电源电压24V。
手机+蓝牙+单片机控制，实现转向、前进、后退、行走、循迹、运载功能。
要求机器人能自动实现循迹(按黑色轨迹)、夹持 、运载(500g)及其自动控制。
要求机器人整体平面尺寸不超过 250mm*250mm。
自行完成机构设计和气动元件选型。
其中气动元件由学校提供，常用标准件由学校提供，钢板的切割由学校负责。

想法

整体来说不算太难，装置也不算大，其中最方便省力的方式就是一下一下的挪，抬起→伸出→落下→缩回这样循环的往前爬，不可否认看过往届资料之后这类的机器人确实是最容易获奖的，但是本着学习和挑战的态度，我最后还是做了一个仿生的爬行机器人，灵感依然来源于万能的淘宝，我想放一张动图，可是怎么压缩大小都大于5M，我又不接受马赛克，所以就放一张图片吧。

因为是气缸驱动，按正常套路来这样只会更慢，所以我用气缸做了一个简易发动机，类似于这种。

整体的视频介绍在这里，听说能发哔哩哔哩视频，尝试一下，如果看不了就用链接https://www.bilibili.com/video/av79831164

气动爬行机器人介绍

原理

如果看了视频的话基本上就了解的差不多了，暂时不准备做详细介绍
装置整体照片

其中顶层放置气动元件，单片机和运输的货物这些东西，目前只画了一个矿泉水瓶，因为其他的东西还没有发，所以暂时不考虑具体的安装方式呢。

电控原理

其中单片机的型号应该是STM32，应该是那种小方型的mini板，用蓝牙模块和手机发送信号，用黑白颜色探测器检测黑线信号。
信号传播方式：

因为本篇文章中程序并不是主要，所以单片机的程序我以一个黑箱的方式展示。
其中我需要做出来的功能有两种，一个是自动寻迹，一个是手动控制，难度并不是很高。

腿部机构

腿部是一个五杆联动机构，这里其实是有问题的，因为这个机构每根杆的具体尺寸我是不知道的，而且我并不能从网上找到相应的机构，最重要的是我觉得这个机构肯定有一个名字，但是我不知道叫啥，所以我是自己手调的一个尺寸，肯定不是效果最好的，但是我没有办法，具体尺寸就不提供了，防止误导。

腿部结构的运动轨迹可以在上面的视频里看到，保证爬行是没问题的。

转向机构

一般情况下一个气缸是有两个状态的（伸出和缩回），但是装置的转向需要三个状态（直行，左转，右转），所以只能将两个气缸进行联动，组成一个类似于伸缩缸的东西，这样就能实现三个状态（直行→一伸一缩，左转→全部伸出，右转→全部缩回），其中两个缸是被连到一起的，其中一个气缸的缸体和另一个缸的活塞部分连接到一起。如图，其中蓝色部分为连接件。

其他结构

其中轴与轴之前的传动使用的是同步带轮和同步带，动力源就是四个气缸，分成两组分别制成两个发动机，每个发动机的气缸交替进行工作度过死点，同一时间只能有一个缸进行工作，放置干涉，转向的地方用的是一个平面轴承，其实就是我们吃火锅用的转盘下边的那个轴承，只不过是尺寸小了点。

结语

目前零件都还没有到我的手里，所以暂时是不能组装的，理论上装置能跑，而且跑的不慢，希望事实如此。