摘要：应用高度智能化、信息化的机器人，在很多方面都可以实现对人工劳动力的完美替换，乃至极大的超越，取而代之。在特定的领域中，使用特定机器人，不仅能够提高工作生产效率；节省人工成本；同时，机器人也可代替人工完成一些高危险、高风险的任务，以减少生命安全的损失。

如在1986年发生的切尔诺贝利核电站事故中，前苏联当局就使用了轮式遥控机器人，搭载机械臂、摄像头等扩展工具。对因反应堆爆炸散落在四周的、带有极大放射性的石墨碎块进行清理；如波士顿动力公司为美国军方专门研制的四足机器狗，旨在派往阿富汗，作为增兵计划的一部分，与士兵进行协同作战任务。

除了被人们所熟知的、常见的用于工业生产活动的车床机器人、制造机器人等。对于仿生机器人，即类人二足行走、模拟爬行动物四足爬行以及模拟昆虫、节肢动物的机器人的应用，也日益广泛。此类机器人以高度的灵活性，自由的可操作性适用于各个领域。

基于上述的背景和概念，本文设计并完成了一种四足拟态机器人平台。四足拟态机器人通过模拟节肢动物（蜘蛛）的行动模式，放弃了传统的轮式和履带式驱动，从而大大的提高了四足机器人的灵活性、自由性和操作性。灵活的机械步足，可以克服各种各样的环境障碍，具有强大的地形优势。本设计仅实现了四足拟态机器人平台的搭建，使用舵机模拟机械步足的关节，通过AP模式直连，实现手机和四足机器人的数据交流，从而实现遥控操纵。日后可在该平台的基础上，根据用户的不同需求，加装各种传感器模块，实现对四足拟态机器人平台的特定功能扩展。如可加装红外传感器和防抖摄像头实现山地拍摄；加装破拆工具实现炸弹排爆；加装载物平台，更换更大功率舵机实现货物运输。

 

关键词：Arduino；物联网工程；四足机器人；仿生；运动控制

 

目录

摘要

Abstract

引    言-1

1  绪论-2

1.1  研究工作的背景与意义-2

1.2  国内外研究现状-2

1.2.1  国外四足机器人研究现状-2

1.2.2 国内四足机器人研究现状-3

1.3  研究的相关领域与应用价值-3

1.4  主要研究方向与内容-4

2  系统设计方案-5

2.1  系统的总体设计方案-5

2.1.1  机器人学与结构仿生学-5

2.1.2  四足机器人的动态步态仿真分析-5

2.1.3  动态步态仿真方案的分析-5

2.2  系统硬件设计方案-9

2.2.1  系统硬件的设计构想-9

2.3  系统软件设计方案-10

2.3.1  系统软件的设计构想-10

3  编译环境-11

3.1.1  Arduino的简介-11

3.1.2  Arduino的优势-11

4  详细设计-12

4.1  详细硬件设计-12

4.1.1  3D打印模型规格-12

4.1.2  舵机和机械步足-15

4.1.3  开发板-17

4.1.5  开发板供电设备-21

4.2  详细软件设计-22

4.2.1  代码分析与实现-22

5  测试-25

5.1  模块测试-25

5.1.1  硬件模块测试与意义-25

5.1.2  软件模块测试与意义-26

5.2  系统测试-26

5.2.1  系统测试的意义与步骤-27

5.2.2  系统测试的结论与问题-27

结    论-30

致    谢-31

参 考 文 献-32