4自由度并联机器狗实现下蹲功能

机器谱

1. 功能说明
        本文示例将实现R328a样机4自由度并联机器狗下蹲的功能。

2. 结构说明
       本样机的并联驱动结构与 【R082】4自由度并联四足【https://www.robotway.com/h-col-209.html】 类似，两款样机可以对比来看。
       本样机腿部的结构如下图所示：驱动核心部分是两个5杆结构的组合。

两个五杆结构图

       驱动核心部分再搭配下图的四杆结构，即可构成单侧的腿。驱动核心部分再搭配下图的四杆结构，即可构成单侧的腿。

四杆结构

单侧腿部图

整机

3. 电子硬件
       在这个示例中，我们采用了以下硬件，请大家参考：

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：为了便于识别控制4自由度并联机器狗，我们先规定好机器狗的前方以及舵机位置编号（如下图所示）：

       将舵机（A1、A2 、B1、B2）连接在Bigfish扩展板的D4、D7、D3、D8端口，如下图所示：

4. 功能实现
       上位机：Controller 1.0
       下位机编程环境：Arduino 1.8.19
       实现思路：实现4自由度并联机器狗站立、前蹲、后蹲的动作。

4.1 调试舵机角度
       利用上位机 Controller软件调整4自由度并联机器狗的舵机角度，记录下机器狗站立、前蹲、后蹲时舵机的角度；然后利用Arduino IDE进行下位机编程，利用这些角度实现机器狗下蹲的功能。
       对于如何利用Controller软件进行调试机器狗的舵机角度，可参考【U002】如何驱动模拟舵机-Controller 1.0b软件的使用【https://www.robotway.com/h-col-129.html】 在本次实验中，经过调试，对于4自由度并联机器狗站立、前蹲、后蹲时的舵机角度值如下图所示：

机器狗站立时的舵机值

机器狗前蹲时的舵机值

机器狗后蹲时的舵机值

4.2 示例程序
       下面提供一个4自由度并联机器狗下蹲的参考例程（Dog_squat.ino），实验效果可参考官网演示视频。

1. /*------------------------------------------------------------------------------------
   
2. 
   
3.   版权说明：Copyright 2023 Robottime(Beijing) Technology Co., Ltd. All Rights Reserved.
   
4. 
   
5.            Distributed under MIT license.See file LICENSE for detail or copy at
   
6. 
   
7.            https://opensource.org/licenses/MIT
   
8. 
   
9.            by 机器谱 2023-05-26 https://www.robotway.com/
   
10. 
    
11.   ------------------------------*/
    
12. 
    
13. /*
    
14. 
    
15.     本例程实现机器小狗站立、前蹲和后蹲
    
16. 
    
17. */
    
18. 
    
19. 
    
20. #include<Servo.h>
    
21. 
    
22. #define SERVO_SPEED 60      //定义舵机转动快慢的时间
    
23. 
    
24. #define ACTION_DELAY 0      //定义所有舵机每个状态时间间隔
    
25. 
    
26. 
    
27. Servo myServo[4];
    
28. 
    
29. 
    
30. int f = 15;                                         //定义舵机每个状态间转动的次数，以此来确定每个舵机每次转动的角度
    
31. 
    
32. int servo_port[4] = {3,4,7,8};                      //定义舵机引脚
    
33. 
    
34. int servo_num = sizeof(servo_port) / sizeof(servo_port[0]);   //定义舵机数量
    
35. 
    
36. float value_init[4] = {1513,1457,1074,1545};        //定义舵机初始角度
    
37. 
    
38. 
    
39. void setup() {
    
40. 
    
41.   Serial.begin(9600);
    
42. 
    
43.   for(int i=0;i<servo_num;i++){
    
44. 
    
45.     ServoGo(i,value_init[i]);
    
46. 
    
47.   }
    
48. 
    
49.   delay(2000);
    
50. 
    
51. }
    
52. 
    
53. 
    
54. void loop() {
    
55. 
    
56.   Dog_squat();
    
57. 
    
58. }
    
59. 
    
60. 
    
61. void Dog_squat()
    
62. 
    
63. {
    
64. 
    
65.   servo_move(value_init[0],value_init[1],value_init[2],value_init[3]);//直立
    
66. 
    
67.   servo_move(1243,1703,1278,1299);//向后蹲下
    
68. 
    
69.   servo_move(value_init[0],value_init[1],value_init[2],value_init[3]);//直立
    
70. 
    
71.   servo_move(1715,1255,1052,1545);//向前蹲下
    
72. 
    
73.   servo_move(value_init[0],value_init[1],value_init[2],value_init[3]);//直立
    
74. 
    
75. }
    
76. 
    
77. 
    
78. 
    
79. void ServoStart(int which)
    
80. 
    
81. {
    
82. 
    
83.   if(!myServo[which].attached())myServo[which].attach(servo_port[which]);
    
84. 
    
85.   pinMode(servo_port[which], OUTPUT);
    
86. 
    
87. }
    
88. 
    
89. 
    
90. void ServoStop(int which)
    
91. 
    
92. {
    
93. 
    
94.   myServo[which].detach();
    
95. 
    
96.   digitalWrite(servo_port[which],LOW);
    
97. 
    
98. }
    
99. 
    
100. 
     
101. void ServoGo(int which , int where)
     
102. 
     
103. {
     
104. 
     
105.   if(where!=200)
     
106. 
     
107.   {
     
108. 
     
109.     if(where==201) ServoStop(which);
     
110. 
     
111.     else
     
112. 
     
113.     {
     
114. 
     
115.       ServoStart(which);
     
116. 
     
117.       myServo[which].write(where);
     
118. 
     
119.     }
     
120. 
     
121.   }
     
122. 
     
123. }
     
124. 
     
125. 
     
126. void servo_move(float value0, float value1, float value2, float value3) //舵机转动
     
127. 
     
128. {
     
129. 
     
130. 
     
131. 
     
132.   float value_arguments[] = {value0, value1, value2, value3};
     
133. 
     
134.   float value_delta[servo_num];
     
135. 
     
136. 
     
137. 
     
138.   for(int i=0;i<servo_num;i++)
     
139. 
     
140.   {
     
141. 
     
142.     value_delta[i] = (value_arguments[i] - value_init[i]) / f;
     
143. 
     
144.   }
     
145. 
     
146. 
     
147. 
     
148.   for(int i=0;i<f;i++)
     
149. 
     
150.   {
     
151. 
     
152.     for(int k=0;k<servo_num;k++)
     
153. 
     
154.     {
     
155. 
     
156.       value_init[k] = value_delta[k] == 0 ? value_arguments[k] : value_init[k] + value_delta[k];
     
157. 
     
158.     }
     
159. 
     
160.     for(int j=0;j<servo_num;j++)
     
161. 
     
162.     {
     
163. 
     
164.       ServoGo(j,value_init[j]);
     
165. 
     
166.     }
     
167. 
     
168.     delay(SERVO_SPEED);
     
169. 
     
170.   }
     
171. 
     
172.   delay(ACTION_DELAY);
     
173. 
     
174. }

复制代码

5. 扩展样机
      本样机可以做出一些扩展，如下图所示的在样机上方增加平板，此样机可用探索者零件或探索者兼容零件制作。

6. 资料下载
资料内容：
①下蹲-程序源代码
②下蹲-样机3D文件
资料下载地址：4自由度并联机器狗-下蹲 https://www.robotway.com/h-col-237.html
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