六足蜘蛛机器人+哈尔的移动城堡，一个神奇组合的设计制作！

在大二的暑假里，我花了两个月的时间做了一个哈尔的移动城堡，这个移动城堡由一个六足机器人底盘和一个城堡的纸模组成，整个项目的成本控制在1000块左右，我们先来看看成品吧。

         

一、六足机器人底盘的设计制作 

1. 机械设计制作

                                                

 

（1）结构设计制作 

对于底盘的整体设计，我采用的是圆周分布，即六条腿分布在圆的内接六边形上。之所以这么选择，是因为我后续还打算进行一些动力学建模、越障分析，规则的圆周分布较易实现，也有较多的论文资料供我学习参考。

因为是在家里完成的，加工不方便，所以我尽量利用现成的零件完成设计，最后采用了这种足式机器人的专用件。

                                                             

此外，需要我独立设计的零件只有上下底板和小腿支架，这几个零件设计好后，把设计图发给某宝上的商家代加工就行，也是很方便的。

            

 最后我用 SolidWorks 完成了六足机器人的结构设计，装配体是这样的。

                                      

 

也放张装配时用到的材料的照片。

                    

 

（2）舵机的选型 

因为成本十分有限，所以最终的选型结果只剩下下面两款性价比较高的舵机了，分别是 MG995 和 MG90S。MG995 是 55g 的大舵机，MG90S 是14g 的小舵机。

          

最终我选择了 MG995，为什么呢？因为 MG995 的扭矩和尺寸较大，最后做出来的机器人负重能力和尺寸会较大，有利于我后期的迭代升级，方便我添加更多的设备，并进行越障能力的实测分析。 

2. 电路设计制作

电路的连接还是比较简单的，所以这部分我只给出我的物料清单。

• 24 路舵机控制板
• 7.4V  2200mah 航模电池
• D25XB60 降压芯片（电池降压后给舵机控制板供电）
• Arduino UNO
• HC-06 蓝牙模块
• 升压模块（为了实现单电源供电而使用的。我将舵机控制板上的 3.3V 输出升到 9V 后给 Arduino 供电）

清单里面最重要的就是舵机控制器和电池的选择，其它都可以根据创作者的作品要求按需选择。

3. 步态控制

（1）三角步态 

六足机器人采用的步态是“三角步态”，“三角步态”简单来说就是以三只脚为一组（左前、左后、右中为一组；右前、右后、左中为一组），当一组脚抬起来时，另一组放下作为支撑。六足机器人的步态差不多是六足技术含量最高的部分了，大家有兴趣深入的话可以查阅相关论文资料，这里就不详细叙述。

（2）程序设计 

对步态进行编程，可以采用舵机控制板配套的上位机，它的界面是这样的。

                             

通过这个软件，可以方便地设置每一个舵机的转动，并设计动作组（动作组可以理解为为实现一个目的，比如说前进一步，而设计的舵机的一些列动作的组合）。编写完动作组后可以将其下载到舵机控制板上，再通过程序调用。我目前只实现了最基础的功能，通过手机蓝牙控制，使机器人实现站立、前后左右行进的动作。下面贴上 Arduino 的代码。

#include 

LobotServoController myse;

int i;

void setup()
{
  pinMode(13,OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
  while(!Serial);
  digitalWrite(13,HIGH);
}

void loop() 
{
  
  if( Serial.available()>0 )
  {
    i = Serial.read();
    switch(i)
    {
      case'0':
      {
        myse.runActionGroup(0,1);    //运行0号动作组一次，0号动作组为站立
        delay(10);
        break;                   
      }
      case'1':
      {
        myse.runActionGroup(1,1);      //运行1号动作组一次，1号动作组为前进
        delay(10);
        break;
      } 
      case'2':
      {
        myse.runActionGroup(2,1);     //运行2号动作组一次，2号动作组为后退
        delay(10);
        break;
      }
      case'3':                    
      {
        myse.runActionGroup(3,1);        //运行3号动作组一次，3号动作组为左转
        delay(10);
        break;
      }
      case'4':                 
      {
        myse.runActionGroup(4,1);        //运行4号动作组一次，4号动作组为右转
        delay(10);
        break;
      }
      
      case'5':
      {
        myse.stopActionGroup();     //停止动作组运行
        delay(10);
        break;
      }
 
    }
  }
}

程序用了舵机控制板提供的库函数，所以整段程序非常简单。

 

二、城堡的制作

城堡最开始我其实是想要 3D 打印的，但是 3D 打印的话，后期还要上色，这有点麻烦。然后有一天我在某宝上百无聊赖地搜索时，看到了这个

                             

原来哈尔的移动城堡还有纸模？纸模质量轻、而且又不用后期上色，简直是完美方案，那就选用这个吧。做好后的效果是这样的

                                                                       

为了方便安装和拆卸，城堡纸模和六足底盘采用的是魔术贴连接固定，把他们组装起来后，就是一开始照片的模样了。 

想看最终运行视频的话请点击下面的链接。

https://www.bilibili.com/video/av64897985?from=search&seid=7617299682517278991