蝎型機器人

文/長春第十一高中 鄭奡文 范裕坤 王冠達 指導老師/崔巖

蝎子擁有強有力的鉗子和尾巴，可以輕易致敵于死地，并且其雙鉗靈活自如，尾巴更時刻處于戒備狀態。我們根據真實蝎子的運動特點設計出了一款“蝎型機器人”。目的是將蝎子的一些習慣、行為、反應生動的表現出來，將蝎子的每一個關節活靈活現地用機械來表達，也希望借此機會向人們展示自然界的神奇。

蝎型機器人主要由10個馬達、3個主機、2個觸碰傳感器、1個超聲波傳感器、若干個樂高積木、皮筋和細繩等構成。

利用馬達的靈活性構成蝎型機器人的關節部位，細繩和皮筋的結合構成了蝎型機器人的尾巴。通過對力學仿生的研究并模仿生物體形態、結構、力學性質（包括運動學、靜力學和動力學），成功地研制出“蝎型機器人”。“蝎型機器人”具有遠距離行進和高質量完成近距離行進抓取任務，并能準確判斷障礙物，進行避讓，或者對其進行攻擊等功能。蝎型機器人成功實現機械臂（胳膊）的上下、左右的靈活運轉，機械手的張開、閉合，通過上述動作完整完成抓取任務，并且實現了各個角度的抓取，以及辨別抓取。

第一代“蝎型機器人”由于初步設計以及搭建比較粗糙,于是我們決定對第一代“蝎型機器人”進行改進，改進具體內容包括以下幾個方面。即：1.增添2個NXT主機,去掉原有的一個RCX主機，這樣可以改正RCX無法控制馬達轉動角度的漏洞，可以實現NXT主機之間的溝通，實現遠程藍牙遙控，并且可以使蝎子的外觀更加完美。2.將蝎子尾部進行改進。原來制作的蝎子尾部需要靠一個馬達將繩子纏繞，將皮筋拉長，從而做到蝎子尾部的折疊，在彈起時，馬達反轉，通過皮筋的彈力將尾部拉起。但這樣會導致尾部下降過慢，與蝎子攻擊敵人時的速度不符，在改動當中，將會把皮筋與細繩反置，以提升速度。3.將蝎子底盤由履帶驅動改為六足前進。由于原來的履帶驅動比較不成熟，蝎子走路時明顯不像蝎子，所以決定用六足式前進，并且加大馬力。4.將程序進行大改動。原來的蝎子機器人完成的任務較單一，動作也不成熟，在改進過程中將增加更多的添入任務，動作。5.添入更多的傳感器。由于初步研制的蝎型機器人功能較為簡單，所以用到的傳感器只有3個。在改進中，將會添加更多的觸碰傳感器，顏色傳感器等，使其功能更為全面。

“蝎型機器人”所具有的創新性：是一款典型的模仿人類的軀體和四肢的組織結構，具有靜步態和動步態下的力學特性。設計中并沒有非常死板地模仿蝎子的各種行為,而是在模仿的基礎之上添加了一些新元素,比如將機器蝎子“馴化”,讓其完成一些人類需要的任務。

“蝎型機器人”所具有的實用性：實現了蝎子可以進行六足行走，完成抓取的基本任務，可以獨立較遠距離行進，并且感受障礙物，進行繞路行進，增加對障礙物的判斷準確度。所研制的蝎型機器人一方面做到了仿生,一方面可以完成一些人類無法完成或不方便完成的工作,利用其特有的功能幫助人類。