通过对壁虎的观察与分析，本书以壁虎为原型设计出了一款仿壁虎机器人。该机器人的整机结构模型如图2.4所示，机器人由机身和腿两大部分组成，其中机身为机器人主体部分，四条腿对称分布在机身两侧。仿壁虎机器人实物如图2.5所示。

图2.4　仿壁虎机器人结构模型

图2.5　仿壁虎机器人实物

为在保证仿壁虎机器人刚度的同时减小机器人的质量，本书选择以铝合金机架作为机器人机身，该机架主要用于放置姿态传感器、电池、控制系统以及连接机器人的四条腿。机器人腿部由4条可实现全空间运动的机械腿组成，每条腿有三个关节和一个脚掌，分别由四个舵机驱动。其中三个舵机用来控制三个关节的转动，一个舵机用来驱动脚掌上的八根细线以控制脚趾的卷曲程度。其中仿壁虎机器人的舵机采用的是HS-85MG和HS-65MG。相较于HS-85MG，HS-65MG扭力小，但质量也小。考虑到机器人在负表面运动时抬腿关节需克服机器人重力，需要扭矩更大，且要保证机器人质量较小，因此最终确定抬腿关节采用HS-85MG进行控制，其他12个关节采用HS-65MG进行控制，舵机实物如图2.6所示。

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图2.6　舵机实物

姿态传感器所提供的数据是机器人在黏附运动过程中姿态调整并实现仿壁虎机器人运动控制的重要依据，因此对传感器的选择有较高要求。本书采用的姿态传感器是一款全姿态测量传感器SDI-MAHRS，该传感器采用微型航姿参考系统，大小为28 mm×34 mm×19 mm，质量为46 g，其工作电压为5 V，工作电流为60 mA。传感器采用RS232串口与主控芯片STM32F103VCT6进行通信，其波特率为115 200 bit／s。该传感器信息更新速率可达100 Hz，可适应动态条件并根据变化量及时调整，姿态传感器相关参数设置如表2.3所示。

表2.3　姿态传感器参数表

仿壁虎机器人整机尺寸为220 mm×160 mm×70 mm，质量约为685.5 g（含电池、电路板、传感器等），采用容量为1 300 mA的7.4 V锂电池供电，电池输出电压通过DC-DC稳压电路降压至5 V给舵机供电。舵机采用的是HS-85MG和HS-65MG，舵机是采用金属齿轮的小型模拟舵机，具有耐摔、精度高、响应快、扭力大等优点。仿壁虎机器人整机质量分布如表2.4所示。

表2.4　整机质量分布表　g