在2025年机器狗行业政策的大力推动下,四足仿生机器狗的研究与应用迎来新的发展机遇。随着科技的进步和市场需求的增长,对四足仿生机器狗的运动控制精度、稳定性和适应性提出了更高要求。本文聚焦于基于 STM32 的四足仿生机器狗行走步姿控制技术,深入探讨其运动结构、控制电路及步姿控制方法,为该领域的技术创新提供参考。
《2025-2030年全球及中国机器狗行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出,四足仿生机器狗采用独特的结构设计,整体由 4 条腿和 1 个头部构成。每条腿包含 2 个关节,分别由 2 个伺服电机配合法兰盘等结构件连接组成,加上头部,全体共配备 9 个伺服舵机。机器人的左右腿呈对称结构,前腿分布较后腿更宽,这种设计能够增大脚掌爬行时与运动平面的接触面积,进而增强抓地力,显著提升机器狗整体的平衡性。在运动过程中,各条腿的 2 号舵机协同工作,实现机器狗在整体上的移动;1 号舵机则负责调节各动作时的姿势,确保机器狗稳定运作。通过控制器协调各个舵机按特定方向转动特定角度,并停定在预设位置,或者利用事先设置好的相应姿势,借助各姿势的时间差将其两两相连,可形成一连串逼真的仿生动作。该四足机器狗的结构能够满足自然界中大部分四足生物的各种爬行动作和姿态,为其在复杂环境中的应用奠定了坚实基础。
控制系统主要由主控电路、通信电路和电源电路三大核心部分组成。主控电路以 STM32F103VET6 为核心,它通过响应 PC 端和遥控端的信号,精准控制机器人上的 9 个舵机工作。PC 端通过 USB 线连接到主控制器中的 USBRT 接口,进行上位机操作产生代码数据,数据传输至与 USBRT 相连接的 RS232 总线驱动和接收器 MAX3232 上,由其将 STM32 异步通信口的 TTL 电平转换为 RS232 电平,实现 PC 端与主控制器之间的通讯。遥控端采用 2.4GHz 频段的无线通信方式与控制板连接,用户可通过上位机自定义遥控手柄按键的功能,从而实现对机器狗的灵活控制。电源部分为机器狗各部分运作提供所需能量,考虑到电流波动可能导致机器狗运行不稳定,控制系统和舵机驱动采用分立供电方式。机器狗使用的舵机是 ToWerPro MG996R 大扭力舵机,工作电压范围在 4.8~6.6V;STM32 芯片工作电压范围在 2.0~3.6V。外电路部分使用 AMS1117-3.3 降压稳压器模块,为芯片工作提供 3.3V 的稳定电源,整个机器人由一个 7.4V 的航模电池作为供电电源。
机器狗的步姿控制分为单步姿设计和多步姿组合两个关键步骤。利用 STM32 上位机可对机器狗的 9 个舵机进行分别控制,该上位机最多可对 32 个舵机进行控制,完全满足本文中 9 个舵机的控制需求。上位机模拟舵机分布图,每个舵机控制面板内设有拉条,每一个拉条控制对应输出端上的舵机在 120 度内转动,往左拉舵机逆时针旋转,往右拉舵机顺时针旋转,每拉动一格舵机拉条,舵机便转动一个固定角度,也可通过输入值来精确控制舵机角度。以五号舵机为例,利用软件的储存功能,可对机器狗一个动作中每一个姿态的九个舵机的不同角度进行存储,从而完成机器狗单步姿的设计。再将每个不同姿态的舵机位串联在一起,就能实现机器狗的多步姿组合,使其能够按照预设的动作序列完成一系列连贯的运动。
综上所述,在2025年机器狗行业政策的引导下,本文所研究的基于 STM32 的四足仿生机器狗,能够在地面正常爬行并按照自编排的姿态完成一系列连贯动作,运动过程中稳定性较好,芯片对各舵机旋转角度的控制也较为精准。该四足仿生机器狗具有外设扩展功能强大、体积小等优点。未来,可进一步改进机械结构,优化程序设计,以提升机器狗在更多复杂场景中的适应性和工作性能,推动四足仿生机器狗在工业、服务、科研等领域的广泛应用。
更多机器狗行业研究分析,详见中国报告大厅《机器狗行业报告汇总》。这里汇聚海量专业资料,深度剖析各行业发展态势与趋势,为您的决策提供坚实依据。
更多详细的行业数据尽在【数据库】,涵盖了宏观数据、产量数据、进出口数据、价格数据及上市公司财务数据等各类型数据内容。