在矿井、地震等人类无法到达或者极度危险的灾难现场中,使用机器人作业已成为一种趋势。六足机器人具有较好的灵活度和稳定性,在复杂路况中优势明显,但因其冗余的肢体结构带来的步态规划和控制的复杂性,使其在实际应用中面临诸多问题。目前市场上能实际应用的六足机器人价格昂贵、体积较大。因此研制一款小型化、低成本、监控效果良好、适应多路况环境的六足机器人具有较高的应用价值。论文在“Terasic Spider”机器人开发平台上,增加了足底压力传感器、姿态传感器、超声波传感器、USB摄像头、语音控制模块、无线路由器等硬件设备,设计相关步态控制算法,实现了具有视频采集与传输、手机监控、语音控制、自主避障等功能的六足机器人。论文主要工作如下:(1)采用“FPGA+ARM”的SoC架构完成了系统硬件设计。自主设计了足力探测模块用于实现路面感知;通过姿态感知模块实现对机体姿态的实时感知;通过在FPGA资源中设计控制逻辑实现对伺服电机、足底压力传感器、超声波传感器等设备的驱动控制;最后利用SoC技术将各硬件模块进行集成,完成了六足机器人的硬件设计。(2)完成了六足机器人运动学分析、步态规划和控制算法设计。根据机器人开发平台的机械结构,采用D-H法和几何投影法推导了六足机器人正逆运动学方程;对六足机器人进行了三角步态、四角步态、五角步态、横向行走步态和定点转弯步态的规划;针对用单个传感器数据计算欧拉角不准确的问题,采用了改进的基于四元素的捷联惯导算法,提高了姿态欧拉角的准确性;采用运动分解合成的思想,完成了位姿调整算法设计,保证了六足机器人的行走过程中的稳定性;最后通过设计路面感知算法改进了五角步态,提高了六足机器人对多路况的适应性。(3)完成了系统软件设计。通过移植Linux操作系统到DE0-Nano-SoC开发板上,满足了嵌入式端软件多任务的需求;开发了手机监控软件,实现了在危险环境下,对机器人进行远程控制和图像信息实时监视。经反复测试,课题设计的六足机器人实现了在多路况环境下的稳定行走,监控软件界面友好,视频显示清晰流畅,姿态感知准确,步长误差较小,达到了预期目标。