基于仿生机械狗运动稳定性的机械结构研究

为了提高仿生机械狗的稳定性以及对复杂环境的适应能力,提出了一种新的仿生机械狗的机械结构设计。机械狗设计是一种基于树莓派主控、电机、OpenMV、3D打印骨架等技术,通过对四足生物狗的仿生并结合机械设计、自动控制、图像识别等技术知识完成了机械狗的制作。整机采用前腿、腰部、后腿的3段式结构,达到结构仿生。在腰部设计时,为了简化结构采用无自由度的刚性结构;在机械狗腿部设计时,通过大腿背部的电机,结合四杆机构连接机械狗的小腿,巧妙地完成了大腿与小腿的协调运作,达到仿生效果。采用11个型号为EC45Flat的电机驱动十一个主动关节,使足端可以在三维工作区间内任意移动,并输出矢量支撑力,完成蹲坐、站立和行走等功能。测试表明机械狗在复杂地形下可以平稳行走,步幅约为4 cm,速度约为10 cm/s;在避障、循迹和识别等方面,机械狗表现较好,能够较为准确地进行人脸识别,并保持较高的移动效率、高越障效率及稳定性。