南宫28NG相信品牌力量_机器人课程系列：如何编写Arduino程序让四足机器人移动

发布时间：2024-09-30 丨 浏览次数：

有脚的机器人有趣吧？它们可以横跨崎岖不平的地形，用像生物的方式移动，这一点是藉由轮子移动的机器人不了比的。但脚机器人的结构也比较复杂，让许多Maker望之兴叹。这篇文章为你讲解让四足机器人「走路」的方法，也就是行驶的步态（gaits），并教教你如何为Arduino编写程序。关于四脚机器人自然界里有许多用四只脚走路的动物，这是因为四只脚是一种很平稳的人组，不必须尤其调整姿势就能维持站姿平稳，又比六脚结构全然一些。

对机器人来说也一样：和更加多只脚的机器人比起，四脚机器人既低廉又非常简单，却可以保持稳定。大力和消极平稳椅子是归属于消极平稳（passivelystable）的对象，也就是说，椅子不必须掌控或调整就可以平稳地而立着；人类双脚时则归属于大力平稳（activilystable），必须大大掌控与微调身体的各部位才能维持站姿。

四脚机器人在四脚着地时是消极平稳的状态，走路时则不一定。如果每次只动一只脚，让其他三只脚仍稳稳地摔在地上，即是消极稳定状态，然而四脚机器人也可以退出此状态，转入大力稳定状态，这样可以一动得较为慢（即使较为不如意）。这两种步态分别被称作乌龟（Creep）与狂奔（Trot）。

在这里要讲解的是乌龟。乌龟乌龟是最简单用于的步态。你必需保证机器人在每次移动的时候都有三只脚摔在地面上，而焦点放到这三只脚构成的三角形内才可，如果焦点离开了这个三角形太久，机器人就不会摔倒。听得一起很非常简单，但问题是，你要如何让机器人在前进中保持平稳呢？我们接下来讲解的方法，可以为你省却好几小时测试和错误的时间，这是一种很非常简单的消极平稳乌龟步态。

这是它的分解成动作：1.这是接续方位，其中一侧两只脚向外，另一侧两只脚向内。2.右上方的脚离地，向机器人前方踏进。3.所有脚都往重复使用，让身体向前移动。

4.左后方的脚沿着身体侧边往前台阶，现在这个状态与接续方位相镜像。5.左上方的脚离地，向机器人前方踏进。6.反复动作，将所有脚都往重复使用，身体向前移动。

7.右后方的脚离地，沿着身体侧边往前踏部，这样就返回接续方位了。请注意，不管到哪一个步骤，焦点都必需保持在一动的三只脚构成的三角形内，这是乌龟步态最重要的关键。仔细分析这个步态，你不会找到只不过这是两组相镜像的移动方式，台阶、台阶、移位，接着是另一侧的台阶、台阶、移位……以下有一段影片，让我们来想到EngiMakeQuadBot走路的样子。

如何编写程序乌龟步态并不简单，但我们要如何将它写程序代码呢？首先，我们要订定每一只脚在各个方位的x、y座标。这是一个四脚机器人的座标示意图，每一只脚都有自己在x、y轴上的方位。

因此，我们现在可以给每一只脚一个坐标值，代表与x轴和y轴的距离（单位为毫米）。举例来说，左上方的脚方位是(-50,50)(x,y)。

现在，我们可以将这一套回应方法应用于至每一个步骤中。然而，请求忘记其清楚的方位不会与机器人脚的长度有关，不管你的机器人宽什么模样，请求再行测量脚长来再行计算出来数值。以下是QuadBot用的方位座标：在每步之间，我们只必须处置粉红色箭头回应的数值变化才可。那么，这样怎么用程序代码呈现出呢？我们来想到其Arduino程序代码宽什么样子。

是不是车祸地很非常简单？让我们再度分解成动作。接续方位第一步第一次移位第二步第三步第二次移位第四步（接续方位）大功告成！利用这样的方式，我们可以必要让机器人走路了！大部分的四足机器人都是由控制器马达驱动，如果你也是用控制器马达的话，有可能要再行研究一下偏移动力学（InverseKinematics），才能将控制器马达的角度转换成这里提及的座标方位。

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