写在前面：本项目尝试复刻【毕业设计】履带四足复合机器人作品，并对本机在系列地形下的使用进行基本测试与改进。

1.项目简介

  本项目中，四足履带机器人有三种行进模式：四足行进模式、履带行进模式、履带—四足协作模式。得益于灵活的机械臂结构，可根据不同地形调整机体姿态，优化越野表现。足端融合履带结构，各履带结构由1个直流电机驱动。

  该机器人采用ESP32-WROVER-E作为主控核心，能够实现针对总线舵机、直流电机的控制。图传方案采用树莓派驱动FHD摄像模组4B推流。

 履带车形态相对平坦地形上能够保持较高的行进速度，功耗较低；四足形态适用于复杂环境下跨越障碍，性能更好；履带—四足协作模式拥有较高的行进速度与越障能力，功耗较高。

2.电控硬件功能

• 6路串行总线接口：PH2.0-3P,74HC125N
• 4路直流电机驱动：TB6612FNG
• 0.96寸4针OLED屏幕接口：HDR-1*4P-F

3.选型简述

1. 串行总线舵机选型：型号：RA8-U25，额定电压：6.0~8.4V，串行通讯波特率9600~1Mbps，额定扭矩25kg/cm，有效角度270°。通讯需要将UART全双工转半双工，根据FashionStar商家提供的UART串行总线舵机使用手册，采用74HC125N实现；初次测试在复杂环境下偶现舵机释能情况，更换舵机后改善。
   
2. 型号： RP8-U45，额定电压：6.0~8.4V，串行通讯波特率9600~1Mbps，额定扭矩45kg/cm，有效角度360°。此版舵机功率较大，可充分改善多级功率较小造成的复杂地形行进困难。
   

3.直流电机选型：型号：JGA25-370-1285，额定电压12.0V，减速比：1：103，空载转速：62转/分钟。实测在山地沟壑等复杂地形下因为负载较高，动力不足，可考虑更换更大功率电机。

4电源选型：采用放电倍率60C的3S聚合物航模电池。若采用小功率模块，可适当降低放电倍率。

4.电路设计

1.舵机驱动电路：采用74HC125N芯片，使用8个串行总线舵机，4个接口即可，为防止后续出现损坏，多加了两个接口。以下为舵机驱动电路图。

2.电机驱动电路：驱动芯片为TB6612FNG，一个芯片可驱动两个电机，外围电路简单，占用空间少。

3.运动传感器：使用MPU6050，QFN封装焊接困难，所以直接使用模块。

4.电源部分：5V和3.3V通过LDO实现，即AMS1117-5V和AMS1117-3.3V，也可使用LD1117系列。

由于总线舵机需要8V供电，又增加了一个8V的电源，使用了XL4016E1可调电源，1.25——36V可调，如用不到8V可删除。

5.实物图片

主控板：

结构方面：机身侧面连接件做了加厚加固处理，模型图片如下。

为加固机身与整体机械臂的连接，腿驱连接件做了加长处理，第二张图为更改后实物图片。

为避免在运动时机身与机械臂舵机出现磕碰，机械臂连接部分更改为不锈钢连接件，厚度约为6mm。

履带部分采用豹式金属履带。

6.基本实现思路

姿态部分，本次尝试主要验证了Walk、Trot步态在该模型下的实现；该图为Trot步态下各个机械臂的运动状况，经验证，可以此为依据在该机实现基本的Trot姿态。tort前半周期（如图6-3所示）：左前腿与右后腿作摆动相，右前腿与左后腿作支撑相，在摆动相中，左前腿朝前移动，右后退朝后移动；支撑相不变。至此完成Tort前半周期动作。

Tort后半周期（如图6-4所示）：左前腿与右后腿作支撑相，右前腿与左后腿作摆动相，在摆动中，如下图为左前腿与右后腿作支撑相，右前腿和左后腿作摆动相，在摆动项中，右前腿朝前移动，左后腿朝前移动。在支撑项中，左前腿使力，向后推动；右后腿使力，向后推动，带动车身向前运动。持续后半个周期；至此Tort后半周期完成。

对于避障部分，（修改测试中）通过激光雷达等传感器对环境障碍物进行基本检测，搭配UWB尝试实现基本的目标跟随。目前正在修改机体适配测试中...

7.上机位

上机位通过树莓派+移远EC20模块完成推流与通讯，兼容蓝牙串口通讯、网络TCP协议。

6.场景测试

为验证机体的功能的实用性，在楼梯、沟壑、崎岖土丘、平坦路面等多种场景对稳定性、速度进行测试：

楼梯

爬坡

水泥路面

下坡

当前进度：

1. 机身负载较大，部分零件负压较大；后续正在改进部分零件，增强强度，减轻机体重量。
2. 重新设计足部结构，减轻机内动力传动损耗。
3. 尝试通过加速度计与陀螺仪联动机械臂实现平衡控制。
4. 尝试重新设计相机云台，优化图传与基础图像识别。