使用 86 duino zero/one製作六足機器人。

2. 六足機構原理
足部的機構設計
 Serial 機構
 parallel 機構
工作空間的考量

3. 足部機構設計
 昆蟲單足的腿部構造

4. 足部機構設計
 一隻腳可以達到 6 DOF
 機構設計必須考慮單足的自由度(簡化)
 自由度的多寡會影響工作空間的大小及靈活性
 機構設計必須考慮工作空間的大小

5. 足部 serial 機構設計
 單足 1 個自由度的設計
 即使是 1 DOF，靈活性還是很好

6. 足部 serial 機構設計
 上階梯的動作分解

7. 足部 serial 機構設計
 單足 2 個自由度的設計

8. 足部 serial 機構設計
 單足 3 個自由度的設計

9. 足部 serial 機構設計
 單足 3 個自由度的設計
 脛節機構變弧形狀

10. 足部 serial 機構設計
 脛節機構的改變使得工作空間變大

11. 足部 serial 機構設計
 單足 3 個自由度的設計
 調整足部個各環節的長度及形狀增加工作空間

12. 足部 serial 機構設計
 單足 3 個自由度的設計

13. 足部 serial 機構設計
 單足 4 個自由度的設計

14. 足部 parallel 機構設計
 單足 2 個自由度的設計
平行機構

15. 足部 parallel 機構設計
 單足 2 個自由度的設計
平行機構

16. 足部機構設計
 Serial 機構的特性
 腿節長度(L)是固定的
 角度(β)需要脛節馬達的帶動才會變化
 腿節與脛帶的動作是獨立的
L
β

17. 足部機構設計
 下列以 DMP Hexapod 示範
 腿節長度由短變長
 腿節的動作帶動脛帶的動作
 只轉動腿節的馬達，脛節的馬達是不動的
 足部夾角由小變大

18. 足部機構設計
這顆馬達
是沒有動
作的
只會轉動
這 顆馬達

19. 足部機構設計

20. 足部機構設計

21. 足部機構設計
 Parallel 機構腿節長度不固定
 增加六足機器人運動學計算的難度

22. 足部機構設計
 Parallel 機構腿節的動作可以帶動脛帶的動作
 可以考慮脛節少負載一個馬達
 編輯六足機器人的歩行變得容易
 編輯動作可以不用考慮脛節馬達的位置

23. 足部機構設計
 Parallel 機構工作空間的受限
 腿部的位置會影響脛部的工作空間
 脛節馬達轉動的角度大於 180 度

24. 足部機構設計
 脛節馬達轉動的角度約 100 度

25. 足部機構設計
 腿部的工作空間會受 parallel 機構影響
 脛節馬達轉動的角度約 120 度

26. Parallel vs. Serial
Parallel 機構 Serial 機構
工作空間 較小 較大
動作編輯 容易 較難
運動學計算 較繁瑣困難 較直接簡單

27. 六足步態簡介

28. 步態類型
 Tripod 步態
 Wave (Metachronal) 步態
 Ripple 步態

29. Tripod Gait
 三足同步的方式
 (L1,R2,L3) -> (R1,L2,R3) -> (L1,R2,L3) -> …
 步徏轉移的時間較短
 行進的速度較快

30. Tripod Gait (影片)

31. Tripod Gait (影片)

32. Wave Gait
 單足行進的方式
 L3 -> L2 -> L1 -> R3 -> R2 -> R1 -> L3 -> …
 步徏轉移的時間較長
 行進的速度較慢

33. Wave Gait (影片)

34. Wave Gait (影片)

35. Ripple Gait
 單足行進的方式
 L3 -> R1 -> L2 -> R3 -> L1 -> R2 -> L3 -> …
 步徏轉移的時間較長
 行進的速度較慢

36. Ripple Gait (影片)

37. Ripple Gait (影片)

38. 使用 86ME 編輯小六足動作

39. 概念說明
 六足的常見步態有 Tripod、Wave、Ripple，而我們所採用的範例為
Tripod 步態，同時會有三隻腳觸地，另外三隻腳離地，機器人的移動
是藉由觸地的腳位移產生。而這三隻腳如下圖是分為兩組，抬腳時會
一起行動。
右上-左中-右下 為紅組
左上-右中-左下 為藍組
以最前方的腳簡稱
紅
紅
紅
藍
藍
藍

40. 標注說明
 之後會說明 86小六足的範例步態，為了方便理解，會
以實際圖片加上輔助的標注來表達
 腳部抬升離地以 表示， 表示放腳觸地

41. 標注說明
 圖片皆為俯視圖，上方為小六足的前方
前方

42. 編輯前進動作

43. 前進的方式 (1/6)
 紅組抬腳
 紅組向前
 藍組向後

44. 前進的方式 (2/6)
 紅組放腳觸地
 其餘不動

45. 前進的方式 (3/6)
 藍組抬腳
 其餘不動

46. 前進的方式 (4/6)
 藍組向前
 藍組抬腳
 紅組向後

47. 前進的方式 (5/6)
 藍組放腳觸地
 其餘不動

48. 前進的方式 (6/6)
 紅組抬腳
 其餘不動

49. 實際調整前進動作 (1/6)
 第一個 Frame：
delay 300 ms

51. 實際調整前進動作 (2/6)
 第二個 Frame：
delay 150 ms

53. 實際調整前進動作 (3/6)
 第三個 Frame：
delay 150 ms

55. 實際調整前進動作 (4/6)
 第四個 Frame：
delay 300 ms

57. 實際調整前進動作 (5/6)
 第五個 Frame：
delay 150 ms

59. 實際調整前進動作 (6/6)
 第六個 Frame：
delay 150 ms

61. 完成前進動作
 將編輯好的 frame 連續播放，86小六足就能向前奔跑囉
 若是想要機器人一次多動幾步，也可以自行加入 Flag 與 Goto

62. 編輯左轉動作

63. 左轉的方式 (1/6)
 藍組抬腳
 前後移動如圖

64. 左轉的方式 (2/6)
 藍組放腳觸地
 其餘不動

65. 左轉的方式 (3/6)
 紅組抬腳
 其餘不動

66. 左轉的方式 (4/6)
 紅組抬腳
 前後移動如圖

67. 左轉的方式 (5/6)
 紅組放腳觸地
 其餘不動

68. 左轉的方式 (6/6)
 藍組抬腳
 其餘不動

69. 實際調整左轉動作 (1/6)
 第一個 Frame：
delay 300 ms

71. 實際調整左轉動作 (2/6)
 第二個 Frame：
delay 150 ms

73. 實際調整左轉動作 (3/6)
 第三個 Frame：
delay 150 ms

75. 實際調整左轉動作 (4/6)
 第四個 Frame：
delay 300 ms

77. 實際調整左轉動作 (5/6)
 第五個 Frame：
delay 150 ms

79. 實際調整左轉動作 (6/6)
 第六個 Frame：
delay 150 ms

81. 完成左轉動作
 將編輯好的 frame 連續播放，86小六足就能左轉囉
 若是想要機器人一次多動幾步，也可以自行加入 Flag 與 Goto

82. 編輯右轉動作

83. 右轉的方式 (1/6)
 藍組抬腳
 前後移動如圖

84. 右轉的方式 (2/6)
 藍組放腳觸地
 其餘不動

85. 右轉的方式 (3/6)
 紅組抬腳
 其餘不動

86. 右轉的方式 (4/6)
 紅組抬腳
 前後移動如圖

87. 右轉的方式 (5/6)
 紅組放腳觸地
 其餘不動

88. 右轉的方式 (6/6)
 藍組抬腳
 其餘不動

89. 實際調整右轉動作 (1/6)
 第一個 Frame：
delay 300 ms

91. 實際調整右轉動作 (2/6)
 第二個 Frame：
delay 150 ms

93. 實際調整右轉動作 (3/6)
 第三個 Frame：
delay 150 ms

95. 實際調整右轉動作 (4/6)
 第四個 Frame：
delay 300 ms

97. 實際調整右轉動作 (5/6)
 第五個 Frame：
delay 150 ms

99. 實際調整右轉動作 (6/6)
 第六個 Frame：
delay 150 ms

101. 完成右轉動作
 將編輯好的 frame 連續播放，86小六足就能右轉囉
 若是想要機器人一次多動幾步，也可以自行加入 Flag 與 Goto

102. 加入觸發 – 藍牙
(手機藍牙遙控小六足)

103. 手機藍牙控制原理
 我們會使用一塊藍牙模組與 86DuinoZero 連接，藍牙
模組會接收從手機藍牙 APP 送來的命令，並將命令透
過 UART 介 面 送 給 86DuinoZero ， 收 到 命 令 的
86DuinoZero 便將指定的小六足動作播放一次，如此
一來，即達到用手機控制小六足的效果

104.  示意圖：
86Duino Zero
藍牙模組
UART
伺服機伺服機 伺服機
PWM
86小六足
PWM
藍牙遙控
‧
‧
‧
‧
‧
‧

105. 手機藍牙遙控步驟
下載藍牙遙控 APP
設定藍牙觸發
產生 sketch 程式
燒錄 sketch 程式
使用 86ME
使用
86Duino IDE
使用
手機
設定按鍵字元
藍牙配對
開始遙控 86小六足
連接藍牙模組86DuinoZero

106. 86DuinoZero 連接藍牙模組
 準備 HC-06 或 HC-05 模組 1 塊（以下以 HC-06 藍牙
模組做為範例說明）：

107.  HC-06 對外連接介面為 UART，連接腳一共有 4 支：
VCC、GND 、RXD 、 TXD
 這裡我們以 86DuinoZero 的 Serial1 為例，對照下表，
連接 86DuinoZero 與 HC-06 ：

108.  實際連接如下圖所示：
5V GND
RX<-0
TX->1
HC-06

109.  當 HC-06 接上電源後，可以看到上面的 LED 燈號快速
閃爍 (間隔約 0.2 秒)，代表 HC-06 正在等待配對：
快速閃爍

110. 1) 選擇一個小六足動作
 例如：forward
2) 選擇 Trigger 分頁
3) 選擇 Bluetooth 為觸發方式
4) 選擇要觸發這個動作的字元
 該字元可以於藍牙 APP 中自由設定
 例如：英文字大寫 U
5) 選擇 86Duino 與藍牙模組通訊的序列埠
 例如：Serial1
6) 選擇 86Duino 與藍牙模組通訊的 Baud Rate
 例如：9600
86ME 設定藍牙觸發
1
3
4
5
2
6

111. 86ME 產生 Sketch 程式
 按下 86ME 右下角的 “Generate 86Duino sketch (All in
One” 按鈕，它將自動產生 86Duino sketch 程式

112. 燒錄藍牙控制程式
 打開 86Duino IDE，選擇檔案 > 開啟... ，選擇剛剛
86ME 產生出來的程式

113.  然後按下 86Duino IDE 的燒錄按鈕，將程式燒錄至
86Duino 上
燒錄

114. 下載藍牙遙控 APP
 手機為 Android 系統
 在 Google 商店中搜尋 “Bluetooth Controller”
 手機為 iOS 系統
 APP store 中搜尋 “LightBlue”
※下面我們以 Android 系統上的 Bluetooth Controller App 為例，介紹其操作
方式。在 iOS 上，操作方法與 Bluetooth Controller App 大同小異

115. 設定按鍵名稱和對應字元
 打開 Bluetooth Controller，點擊 “Set Keys”

116.  進入設定畫面後，我們要設定按鍵名稱 “Key Name”
和對應字元 “Data of Key”

117.  對應 86ME 中選取的動作名稱，這裡的按鍵名稱也命
名為 “forward”，觸發字元為 “U”，如右下圖：

118.  回到主畫面，會看到下方按鍵上出現剛剛設定的名稱：

119.  按下 Scan，APP 會自動搜尋並列出附近的藍牙裝置：

120.  這裡我們選 HC-06，APP 將會自動配對
 配對成功後，下方會出現 “Connect to HC-06” 訊息

121.  配對成功同時，我們也可以看到 HC-06 藍牙模組的
LED 燈從快速閃爍狀態，改為常亮狀態，此時代表我
們可以用手機藍牙遙控 86小六足了!!
常亮