【Arduino 动手做】使用 Arduino 对四足机器人进行编程

有腿机器人太棒了！ 它们可以比轮式动物更好地处理地形，并以各种动物性的方式移动。然而，这使得有腿机器人更加复杂，并且许多创客更难获得。

让我们让一个四足机器人（也称为四足机器人）行走。我将带您了解一种常见的行走方式（称为步态），并向您展示如何在 Arduino 上对其进行编程。

在 Make： 上阅读杂志上的文章。还没有订阅？今天就买一个。

关于四足动物的一句话
您会发现四足动物在自然界中很丰富，因为四条腿允许被动稳定，或者能够在不主动调整位置的情况下保持站立。机器人也是如此。四足机器人比腿多的机器人更便宜、更简单，但它仍然可以实现稳定性。

被动与主动稳定性
椅子是被动稳定的，因为它不需要任何控制或调整即可保持直立。站立的人是主动稳定的，因为您的身体需要持续的位置控制才能保持站立。

当四足动物用四条腿站立时，它是被动稳定的。走路时，它有选择。它可以在行走时保持被动稳定，方法是将三条腿放在地上，并伸出第四条腿。它还可以放弃被动稳定性并使用主动稳定性来更快地移动（尽管不太平稳）。这两种类型的步行步态称为爬行和小跑。我将向您展示蠕变步态的工作原理。

蠕变步态
蠕变步态是最容易使用的步行步态。机器人将三只脚放在地面上，并将其重心 （CoG） 保持在这三只脚形成的三角形内。如果 CoG 超出这个三角形的时间过长，它就会翻倒（图 A）。

特色照片由 Hep Svadja 拍摄。图表由 Juliann Brown 提供

很简单。问题是如何在行走时保持这种稳定性。图 B 中的模式将为您节省数小时的试验和错误时间（相信我，我知道）。它是一种简单的被动稳定蠕变步态。

Breakdown Down Creep 步态
1. 这是起始位置，两条腿在一侧伸出，另外两条腿向内拉。

2. 右上方的腿抬起并伸出，远远领先于机器人。

3. 所有腿都向后移动，使身体向前移动。

4. 左后腿抬起并随着身体向前迈步。此位置是起始位置的镜像。

5. 左上腿抬起并伸出，远远领先于机器人。

6. 同样，所有腿都向后移动，使身体向前移动。

7. 右后腿抬起并向后迈步进入身体，将我们带回起始位置。

请注意，在任何时候，由地面上的腿形成的三角形都包含 CoG。这就是蠕变步态的本质。

当我们查看这个模式时，我们可以看到它本质上是两组镜像运动。一步、一步、再移位，然后是另一侧的另一个步骤、步骤和移位。

编写代码
步态相当简单 — 但是我们如何将其实际转化为代码呢？首先要做的是确定每个位置腿的特定 x，y 位置（图 C）。

每个边都有自己的 x 轴和 y 轴。我们可以为每条腿的脚指定一个相对于该轴的位置，以毫米为单位。例如，左上角的腿的位置为 （-50,50）。现在我们可以将这些位置应用于蠕变步态的每个阶段。请记住，您想要的具体位置将取决于机器人腿的长度。对于任何任意的四足动物，您需要进行一些测量以找到正确的数字。图 D 是位置的示例。

在每个步骤之间，我们只需要处理上面序列上的绿色箭头所表示的位置变化。那么这如何转化为代码呢？让我们看一下实现它的 Arduino 代码（您也可以将其视为 txt 文件）。

IMG5

出奇的简单，对吧？让我们在图 E 到 K 中进一步分解。

使用这种方法，您的机器人将立即行走。如果您使用伺服电机，则需要首先掌握逆向运动学，这样您就可以将伺服电机角度转换为此处描述的位置。
 

【Arduino 动手做】使用 Arduino 对四足机器人进行编程
项目链接：https://makezine.com/article/technology/robotics/robot-quadruped-arduino-program/
项目作者：Josh Elijah
项目视频 ：https://www.youtube.com/watch?v=kP2yS0RHLXA
项目代码：https://cdn.makezine.com/make/Arduino_Quadruped_Code.txt