基于FPGA控制的双足行走机器人结构设计

　　这套双足行走机构的结构设计，核心面向高校嵌入式控制实验、仿生运动算法验证场景，可作为运动控制类课程的实体验证载体，也能用于小型科普展示场景的互动演示装置。整体结构采用层叠式机架布局，底部为双足支撑的分体式紫色底座，单足支撑面做了圆角过渡处理，避免行走过程中支撑边缘剐蹭地面，整机站立状态下的重心投影始终落在双足支撑多边形范围内，静态稳定性冗余量预留了15%左右，可适配小幅的重心偏移调试需求。腿部结构采用多段式铝合金支架拼接，每段支架预留了阵列式安装孔位，可根据调试需求调整舵机安装高度、连杆铰接位置，适配不同步幅、抬腿高度的步态参数调试，腿部铰接处采用铜套衬套做转动配合，减少反复转动带来的结构磨损，同时降低铰接处的转动阻尼，

　　让舵机输出扭矩的损耗控制在8%以内。上肢部分设置了双自由度摆臂结构，手臂末端做了配重处理，行走过程中可配合腿部步态做反向摆动，抵消躯干部分的扭转力矩，进一步提升动态行走过程中的稳定性，手臂与躯干的连接位置设置了可调阻尼的铰接结构，可根据不同步态的摆动幅度需求调整阻尼大小，避免摆臂过程中出现过冲晃动。躯干上层预留了FPGA控制板的安装位，安装区域做了镂空格栅设计，既可以减轻上层结构的重量，降低整机重心高度，也能为控制板提供足够的散热空间，控制板安装位周边预留了走线槽，可将舵机连接线、传感器连接线规整收纳在机架内侧，避免行走过程中线路剐蹭外部结构或者被运动部件卡滞。传动部分在躯干侧方设置了齿轮联动结构，

　　可将单路舵机的输出动力同步传递到两侧手臂，减少舵机使用数量的同时保证左右摆臂动作的同步性，齿轮模数选用0.5模，齿面做了光整处理，传动间隙控制在0.1mm以内，避免联动过程中出现回程误差影响动作协调性。整机的所有外露结构件都做了倒角处理，没有尖锐棱角，适合教学实验场景下的人员操作调试，各部件的连接螺丝都采用沉头设计，避免螺丝凸起影响结构运动或者剐蹭操作人员。安装边界方面，整机站立状态下的占地范围可适配常规实验台的台面尺寸，不需要额外做固定安装，底部支撑面的防滑处理可保证在普通木质、塑料台面上行走时不会出现打滑偏移，所有可动部件的运动行程都做了机械限位，避免调试过程中出现结构过位碰撞损坏舵机或者支架。