连杆形式的腿机构十一种：盘点机器人行走背后的机械原理

Theo Jansen 的工作间

附件一：连杆机构几个简单概念
1）运动链中固定不动的构件称为机架；机构中按给定的已知运动规律独立运动的构件称为原动件；其余构件称为从动件。
2）四杆机构中，能独立运动的构件称为原动件；与机架相连的构件称为连架杆，其中能作整周转动的连架杆称为曲柄，只能在小于360°范围内转动的称为摇杆；不直接与机架相连的构件称为连杆，连杆作平面运动。
3）自由度大于零称为机构；若自由度小于等于零，则称为桁架。
4）机构具有确定运动的条件：原动件的数目与机构的自由度（或独立运动参数的数目）相等。若原动件数小于机构的自由度，则机构的运动不能完全确定。若原动件数大于机构的自由度，机构被卡死或损坏。
5）平面机构自由度计算公式（注意区分复合铰链、局部自由度、虚约束）：

F=3n-（2PL+PH）

式中：F为机构自由度，n为活动构件数（机架除外），PL为低副个数，PH为高副个数。
注：通过面接触而构成的运动副称为低副，低副约束两个自由度；通过点或线接触而构成的运动副称为高副，高副约束一个自由度，常见高副

附件二：腿机构（Leg Mechanism）的设计要求
腿机构（或者叫 行走机构）是一种旨在模仿人类或动物行走运动的连杆机构。机械腿可以有一个或多个驱动，可以实现简单的平面运动或复杂的空间运动。 提起连杆机构形式的腿机构，我们一般可以想到Jansen制作的沙滩怪兽。





腿机构的设计要求一般可以表述为：
1. 接触地面时的垂直速度尽量恒定；
2. 当支脚不接触地面时，应尽快移动；
3. 恒定的力矩/力输入（至少不要有极端的峰值）；
4. 足够的步幅高度；
5. 对于2条腿或4条腿机构，支脚需要有至少1/2的运动周期接触地面；对于3条腿或6条腿机构，支脚需要有至少1/3的运动周期接触地面；
6. 最小化的运动质量；
7. 质心总是在支撑底座内部；
8. 转向时，每条腿（或每组腿）应分别控制；
9. 腿机构能够实现前行和后退。
（当然还有其他的设计指标......）

附件三：常见的几种连杆机构动态图

附件四：实际组装采用Jansen 连杆机构的“风力动力机械兽”


特别购买了二套，进行体验，打开后发现有200多个零件，比预料的复杂一些

先安装了12支腿

两个行走架子

组装好6只腿

组装好12只腿

实际组装采用Jansen 连杆机构的“风力动力机械兽”（行走视频）

https://v.youku.com/v_show/id_XN ... m=a2hzp.8244740.0.0

风力动力机械兽行走

动图

Arduino 系列传感器和执行器模块实验目录清单：
一块扩展板完成Arduino的10类37项实验（代码+图形+仿真）
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-280845-1-1.html
连杆形式的腿机构十一种：盘点机器人行走背后的机械原理
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【花雕动手做】超低成本，尝试五十元的麦克纳姆轮小车！
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【花雕动手做】超迷你哦，用徽商香烟盒做个智能小车！
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【花雕动手做】太搞笑啦，一支胶管制成二只蠕动机器人
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【花雕动手做】快餐盒盖，极低成本搭建机器人实验平台
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【花雕动手做】特别苗条，使用微波传感器控制的纤细小车
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【花雕动手做】脑洞大开、五花八门的简易机器人66种
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实验一百五十八：QMC5883L电子指南针罗盘模块 三轴磁场传感器GY-271
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-308195-1-1.html
实验一百六十三：BMI160 6轴惯性运动传感器 16位3轴加速度+超低功耗3轴陀螺仪  I2C/SPI 14LGA
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310371-1-1.html
实验一百六十五：2.4 英寸 TFT LCD 触摸屏模块 XPT2046 PCB ILI9341 240x320 像素 8 位 SPI 串口显示器
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-309803-1-1.html
实验一百七十六：6mm大尺寸8x8LED方块方格点阵模块 可级联 红绿蓝白色 可选8级亮度
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-309845-1-1.html
实验一百八十三：GY-530 VL53L0X 激光测距 ToF测距 飞行时间测距传感器模块 IIC通信协议
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310273-1-1.html
实验一百八十五：MAX4466声音传感器 驻极体话筒放大器 麦克风可调功放模块 microphone
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310193-1-1.html
实验一百八十九：TDA1308 硅麦克风 数字咪头放大模块 拾音器放大板 楼氏SUNLEPHANT
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310246-1-1.html
实验一百九十三：TCS34725颜色识别传感器 RGB IIC明光感应模块 ColorSensor
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310209-1-1.html
实验二百：RCWL-0515微波雷达感应开关 人体感应 智能感应探测传感器 12-15米远距离2.7G微波检测模块
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310313-1-1.html
实验二百零三：Air724UG合宙 Cat14G模块 DTU物联网UART串口通信数据TCP透传 核心板组合套餐
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310342-1-1.html
实验二百零九：Gravity: I2C & UART BC20 NB-IoT & GNSS通信模块 NB-IoT广域低功耗无线通信 GPS/北斗精准定位
https://mc.dfrobot.com.cn/thread-310433-1-1.html

厉害厉害

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小企鹅 发表于 2022-3-17 18:16
厉害厉害

早上好，谢谢鼓励

【他在海边养了一群魔性的巨型“怪兽”，被称为“当代达芬奇”。一个没有按套路完成学业，却天马行空、总想搞点事情的老男孩——泰奥·扬森。】