8自由度串联四足机器人实现前进功能
本帖最后由 机器谱 于 2023-5-15 10:30 编辑1. 功能说明
本文示例将实现R253样机8自由度串联四足机器人前进的功能，该机构是由4个 2自由度串联仿生腿【https://www.robotway.com/h-col-195.html】 组成。
https://28846868.s21i.faiusr.com/2/ABUIABACGAAg0Y2TogYoturH3gMw2wQ49gE.jpg.webp
2. 串联关节型机器人运动算法
8自由度串联四足机器人的前进步态是将机器人四足分成两组腿（身体一侧的前足与另一侧的后足）分别进行摆动和支撑，即处于对角线上的两条腿的动作一样，均处于摆动相或均处于支撑相，如下图所示：
https://28846868.s21i.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAgmo6TogYosuuNDjDEBTjzAQ.png.webp
当转向时对角线上的腿部摆动方向会跟前进步态不一样，如下图所示为一个左转的步态：
https://28846868.s21i.faiusr.com/4/ABUIABAEGAAgz46TogYo7MivpgEwnAY4oQE.png.webp
3. 电子硬件
本实验中采用了以下硬件：
主控板Basra主控板（兼容Arduino Uno）
扩展板Bigfish2.1扩展板
电池7.4V锂电池
电路连接说明： D3、D4；D7、D 8；D11、D12；A2、A3为舵机引脚分别对应8自由度串联四足机器人在Bigfish扩展板上的连接位置
【注意：两个舵机为一条腿，不要分开连接】
这里需要注意下，因为该机器人结构上有8个舵机，而Bigfish扩展板上的舵机接口是6个，所以我们需要对Bigfish扩展板进行改装（通过跳线的方式将Bigfish扩展板上常规使用的传感器接口转为舵机接口）。
4. 功能实现
编程环境：Arduino 1.8.19
下面提供一个8自由度串联四足机器人步态前进的参考例程（_1_17.ino），将参考例程下载到主控板中，具体实验效果可参考官网演示视频。
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版权说明：Copyright 2023 Robottime(Beijing) Technology Co., Ltd. All Rights Reserved.
Distributed under MIT license.See file LICENSE for detail or copy at
https://opensource.org/licenses/MIT
by 机器谱 2023-04-20 https://www.robotway.com/
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实验功能：
八自由度四足机器人运动
实验接线：
【--机器人头部(俯视图)--】
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左前腿[外侧腿----内侧腿] 右前腿[内侧腿----外侧腿]
内侧 外侧 内侧 外侧
.--. .--. .--. .--.
| |---| | | | | |
D3 | |---| | D4 D7 | | | | D8
---* ---* *--* *--*
左后腿[外侧腿----内侧腿] 右后腿[内侧腿----外侧腿]
内侧 外侧 内侧 外侧
.--. .--. .--. .--.
| |---| | | | | |
A3 | |---| | A2 D12 | | | | D11
---* ---* *--* *--*
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版权说明：Copyright 2023 Robottime(Beijing) Technology Co., Ltd. All Rights Reserved.
Distributed under MIT license.See file LICENSE for detail or copy at
https://opensource.org/licenses/MIT by 机器谱 2023-04-20 https://www.robotway.com/
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#include <Arduino.h>
#include <avr/pgmspace.h>
#include <Servo.h>
#include "Config.h"
#include "PROGMEM_DATA.h"
Servo myServo;
void act_length(); //动作数组长度计算
void ServoStart(); //舵机连接
void ServoStop(); //舵机断开
void ServoGo(); //舵机转动
void readProgmem(); //读取PWM值
void servo_init(); //舵机初始化
void servo_move(); //动作执行
void setup() {
Serial.begin(9600);
act_length();
}
void loop() {
servo_move(ACTION_INIT, 2);
delay(1000);
servo_move(ACTION_MOVE, 20);
while(1){};
}
void act_length()
{
actPwmNum = (sizeof(actionInit) / sizeof(actionInit))/SERVO_NUM;
actPwmNum = (sizeof(actionMove) / sizeof(actionMove))/SERVO_NUM;
actPwmNum = (sizeof(actionBack) / sizeof(actionBack))/SERVO_NUM;
actPwmNum = (sizeof(actionLeft) / sizeof(actionLeft))/SERVO_NUM;
actPwmNum = (sizeof(actionRight) / sizeof(actionRight))/SERVO_NUM;
/*******************+++++++++此处可以添加PWM数组++++++++++++****************/
}
void ServoStart(int which){
if(!myServo.attached())myServo.attach(servo_port);
pinMode(servo_port, OUTPUT);
}
void ServoStop(int which){
myServo.detach();
digitalWrite(servo_port,LOW);
}
void ServoGo(int which , float where){
ServoStart(which);
myServo.writeMicroseconds(where);
}
void readProgmem(int p, int act){
switch(act)
{
case 0: value_cur = pgm_read_word_near(actionInit + p + (SERVO_NUM * count_input)); break;
case 1: value_cur = pgm_read_word_near(actionMove + p + (SERVO_NUM * count_input)); break;
case 2: value_cur = pgm_read_word_near(actionBack + p + (SERVO_NUM * count_input)); break;
case 3: value_cur = pgm_read_word_near(actionLeft + p + (SERVO_NUM * count_input)); break;
case 4: value_cur = pgm_read_word_near(actionRight + p + (SERVO_NUM * count_input)); break;
default: break;
}
}
void servo_init(int act, int num){
if(!_b)
{
for(int i=0;i<SERVO_NUM;i++)
{
readProgmem(i, act);
ServoGo(i, value_cur);
value_pre = value_cur;
}
}
num == 1 ? _b = true : _b = false;
}
void servo_move(int act, int num){
float value_delta = {};
float in_value = {};
servo_init(act, num);
for(int i=0;i< num * actPwmNum;i++)
{
count_input++;
if(count_input == actPwmNum)
{
count_input = 0;
continue;
}
for(int i=0;i<SERVO_NUM;i++)
{
readProgmem(i, act);
in_value = value_pre;
value_delta = (value_cur - value_pre) / frequency;
/**************************************************串口查看输出**************************************************/
// Serial.print(value_pre);
// Serial.print(" ");
// Serial.print(value_cur);
// Serial.print(" ");
// Serial.print(value_delta);
// Serial.println();
/**************************************************串口查看输出**************************************************/
}
// Serial.println();
for(int i=0;i<frequency;i++)
{
for(int k=0;k<SERVO_NUM;k++)
{
in_value += value_delta;
value_pre = in_value;
/**************************************************串口查看输出**************************************************/
// Serial.print(in_value);
// Serial.print(" ");
/**************************************************串口查看输出**************************************************/
}
// Serial.println();
for(int j=0;j<SERVO_NUM;j++)
{
ServoGo(j, in_value);
}
delayMicroseconds(SERVO_SPEED);
}
/**************************************************串口查看输出**************************************************/
// for(int i=0;i<SERVO_NUM;i++)
// {
// Serial.println(value_pre);
// }
/**************************************************串口查看输出**************************************************/
}
}
大家可根据转向的步态，参考上述例程，尝试自己编写下8自由度串联四足机器人转弯的实验程序。
5. 资料下载
资料内容：
①前进-例程源代码
②前进-样机3D文件
资料下载地址：https://www.robotway.com/h-col-212.html
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