1. 研究目的与意义
目前，常见机器人以两足式、四足式、六足式应用较多。其中，四足步行机器人机构简单且灵活，承载能力强、稳定性好，在抢险救灾、探险、娱乐及军事等许多方面有很好的应用前景，其研制工作一直受到国内外的重视。20世纪60年代,四足步行机器人的研究工作开始起步。随着计算机技术和机器人控制技术的研究和应用，到了20世纪80年代，现代足步行机器人的研制工作进入了广泛开展的阶段，该类机器人是一种具有冗余驱动、多支链、时变拓扑的运动机构，是模仿多足昆虫或动物运动形式的一种智能型机器人，涉及生物科学、结构学、传感技术和信息处理技术等多门学科。在救援、巡逻、勘探的场景下，四足机器人都有用武之地。二足机器人和人过不去的地方，它们能过去，人钻不进去的角落，它们可以钻，利用app控制四足机器人替代人工进行作业，不仅可以大幅减少人员的损伤，还能够提升作业的效果，一举两得。
本课题将设计一款四足机器人，可以通过App控制，进行四足灵活行走和操作。完成这个课题后，可以加强对机器人的进一步认识，增强自身的动手实践能力。
2. 课题关键问题和重难点
关键问题：
1腿部结构是四足机器人的核心部件，也是国内外相关机构研究的重点，其对提高机器人的行进效率，改善机器人对地面的适应能力，以及简化控制程序均有着至关重要的作用。
这其中的基础关键问题是手机软件控制四足机器人的四个脚运动，从手机软件到四足，中间经历了多个模块，需要对整个流程有较为清楚的认识，与四个脚直接相连的是舵机，我们需要对舵机的工作原理了解清楚，有利于了解舵机与四足的连接关系。
3. 国内外研究现状（文献综述）
在‘四足机器人研究综述’[1]一文中讲述了世界四足机器人的发展史以及现状，其中对四足仿生机器人的腿部结构有着重研究，着重描述了腿部关节设置和腿部关节配置以及足端的设计形式，对于四足机器人的腿部设计具有重大意义。
四足机器人是一种模仿四足动物的仿生机器人，随着技术的发展，腿部结构原理基本上都相同，包括了大腿和小腿还有足部。腿部结构直接影响着机器人的整体性能，在‘四足机器人典型腿部结构’[2]一文中描述了四种腿部结构原理，解决了稳定性的问题。通过描述四种腿部结构的组成和各种结构之间的比较，综合下来第三种的腿部结构，结构简单，原理稍加理解即可明白，第三种结构是当前比较理想的结果。
在阅读‘基于arduino平台的高中机器人，教学模式构建与实践研究’[3]一文中描述了arduino的特点：arduino平台具有价格便宜，arduino机器人作品可扩展性高等等。其中详细描述了arduino的硬件方面，尤其说明了arduino uno板的基本结构，更有利于操作使用arduino控制板。
4. 研究方案
本课题将使用Arduino mega2560、舵机驱动板和Torobot蓝牙模块，且以手机软件Amarino作为命令发送端，实现了四足机器人的步态控制，整体控制流程如下图所示，Arduino maga2560相当于机器人大脑，负责处理外界信息，统一指挥；Torobot蓝牙模块相当于感官系统，负责接收外界信息;所选用的32路舵机驱动板可以看作机器人的中枢神经，负责动作协调控制;舵机则是具体的执行机构；手机作为外界信息的发送者，是控制命令的来源。Arduino的编程软件Arduino IDE负责程序编辑，而手机与蓝牙模块之间的信息交互则通过Bluetooth.spp发送和返回字符指令的方式来完成。
单足的组成原理，机身共有12个舵机，每条腿有3个舵机，分别位于根关节、髋关节和膝关节，其中根关节用于水平方向摆动，摆动角度(－45≤θ1≤45);髋关节用于垂直方向摆动，摆动角度(－45≤θ2≤90)，膝关节用于左右方向摆动，摆动角度(－90≤θ3≤45)，其单腿结构如下图所示，三个关节处的连杆长度分别为l1=30mm，l2=85mm，l3=125mm。
5. 工作计划
2022-2023-1学期：
第15-16周：完成选题，查阅相关中英文资料。
第17周：与导师沟通进行课题总体规划。
