“现已成功完成功能强大且性能优异的机器人的构建，而且，通过采用用于Blackfin处理器的LabVIEW嵌入式模块所提供的图形化编程环境，以及Blackfin处理器的高处理器性能，开发周期也大为缩短。”

　　恶劣环境中营救任务的设计

　　任何救生设备的主要目的在于，在灾难之后的营救任务中快速阻止尽可能多的严重***事故。谨记这一目标，我们开始开发了一个用于支持营救工作的六足机器人蜘蛛。它是一个尺寸较小、可移动的智能机器人，在搜寻被陷的受害者时，它可以越过障碍并到达通常难以触及的地方。替代如清扫雷区使之无雷化等***任务中的工作人员也是机器人蜘蛛的另一个潜在应用领域。

　　我们设计了一个高度可移动的行走方案，它由六只***的下肢组成，可以任意方向移动机器人，即使在机器人移动通常不可行或过于***的地带。行走与旋转均属于模仿六足昆虫而得的基本的高层次运动模式。通过三条下肢移动而另外三条下肢抬高，机器人可以达到期望的行走速度，并提供恶劣地带所需的足够平衡。爬行时，机器人可以挤压通过紧凑的空间和狭缝。单下肢的低层次运动步态是3D空间内的几何原语，如长方形或圆形轨道。

　　多功能机电系统

　　下肢结构与运动控制构成了机器人蜘蛛关键特性的一部分。24只智能DC有刷电机共同驱动这些下肢，并充当行走结构中不可或缺的关节。这样得到了一个坚固的轻型结构，从而降低了功耗并改善了运动动态特性。

　　除了这些下肢，机器人蜘蛛的特性还在于典型的自治机器人子系统，其中包括机器视觉、远程测量和无线通信。机器人坚固的壳体内包含有嵌入式硬件、两节7.2伏的锂聚合物电池和电量测量装置。任务参数、I/O设置和新的运动步态均可以通过无线通信或可移动存储介质传递。

　　24个自由度的智能运动控制

　　机器人蜘蛛的低层次运动有赖于运行时计算的复杂数学模型。凭借模拟器件公司的Blackfin处理器的***嵌入式计算能力和施密德工程公司的确定性实时服务，机器人的运动表现得有力而平稳。来自面向ADI公司的Blackfin处理器的NI LabVIEW嵌入式模块的高层次虚拟仪器（VI），连续运行一个逆动力学算法。算法包含三角函数和矩阵运算，求解恰当的关节角Θ1与Θ2，以沿着3D空间内的期望轨线***移动末端执行装置。轨线向量根据高层次的运动模式，沿着计算所得的直线、长方形或圆形轨道移动。

　　轨道可以通过以下三种方式编程实现：

• 通过学习和回放，设计和培训新的或特别的模式。

   

• 支持可视化检验仿真轨道的3D CAD软件。这些模型作为虚拟现实文件导出，并导入至LabVIEW的图像控件。通过比较虚拟模型与实际模型，调节机器人的运动。

   

• 运行时利用逆动力学算法持续计算轨道。

　　所有六足的关节角度的计算并行完成以确保动态运动，相应地也得到了所有马达的24个连续计算所得的设置点。这些设置点通过一个串行RS485网络传递至每只马达，并由分散PD控制器转换为实际执行动作。通过同样的网络，完成所有24只执行装置的位置、反馈和温度读数的采集。

　　智能视觉与距离感测

　　除了智能运动与自由移动外，机器人蜘蛛的特色在于它的“眼睛”装有一个智能摄像头和一个距离测量传感器。目标通过高性能图像处理算法被***与跟踪。通过编程控制，它的“眼睛”还可以识别其附近范围内的任何颜色。后续版本将提供改进的图像处理、模式匹配和边缘检测等功能，从而将Blackfin处理器的计算能力和高速图像采集提升到更高层次。

　　利用蓝牙技术实现无线通信

　　为实现与机器人的通信，我们提供了一个蓝牙通信接口以实现多项功能，其中包括：

• 在开发与测试中调试用于ZMobile的快速调试模式的通道

   

• 读入关键参数，如马达状态和电池电量水平，以供系统诊断

   

• 在线采集重要的算法参数，以供调节使用

   

• 在操作开始前***新的任务数据