KITtyBot：Arduino Pro Mini 驱动 12 舵机四足仿生机器人，红外遥控

组件与物料

所需工具

• 3D 打印机 (打印结构件)
• 烙铁 (面包板版可免焊)

应用与服务

• Arduino IDE

项目简介

设计初衷

想做"哺乳动物"风格的四足机器人(如 Boston Dynamics)，而非蜘蛛/昆虫式。重心高、足在身下易翻倒，是巨大挑战。目标：极低成本 (Arduino + 微型舵机) 实现基本歩行。代码实现逆运动学(IK)、步态规划、舵机同步运动、电池监控。

核心算法模块

• 逆运动学 (IK)：根据目标足端位置解算三关节角度
• 身体/足端运动函数：身体位移(四足反向同步移动)、完整抬脚-移动-落脚流程
• 静态稳定步态：单足抬起，其余三足构成支撑三角形，重心保持在三角形内。实现前进、后退、左转、右转四种基本步态
• 舵机同步运动：多舵机不同时程运动需同步，保证平滑
• 电池监控：模拟口分压采样电池电压，<7.0V 强制休眠保护 LiPo

机械组装

1. 按 STL 文件 3D 打印所有件：机身、保险杠(前/后)、髋关节支架×4、大腿×4、小腿/足×4
2. 髋关节：双面胶/胶水固定两舵机垂直正交 (前左/后右一组，前右/后左镜像)
3. 上电跑代码让 12 舵机归中 (90°)，微调机械零位
4. 大腿件粘舵机舵盘，接髋关节约 60°
5. 小腿舵机拧螺丝固定
6. 大腿滑入机身对应孔，保险杠锁紧，腿向外展约 12° (趾外翻 20mm)
7. 装小腿，足尖落在髋关节正下方
8. 整理舵机线束，美观且防绊线
9. 电池魔术贴粘机身底部

电子连接：面包板版 / PCB 版

面包板版：半块面包板塞下 Pro Mini、舵机排针、IR 接收头、分压电阻。电源轨用粗跳线，UBEC 输出接上轨中部平衡供电。面包板双面胶贴机身中心，D3-D5 接口朝前左角。原理图见下图。

PCB 版：Fritzing 设计专用 PCB，含 12 舵机插座、IR、电压采样、预留扩展引脚。双面胶贴机身定位柱。生产文件见原理图区。

调试与微调

编辑 servodeg0[12] 数组微调 12 舵机中位 (顺序：前左 αβγ、后左 αβγ、前右 αβγ、后右 αβγ)。servodir[12] 定义正向(逆时针为正)。上电观察对称性，测量关键尺寸对照理论图：

误差 ±1cm 可接受。迭代几轮后得到类似 {80,95,100,100,110,90,100,115,100,80,80,100} 的校准值。若仍翻倒，移动电池调整重心。

安全提示

LiPo 电池须专用充电器充电，勿离人充电，装防火袋，妥善存放。 代码已含欠压保护，但硬件层面无保护板，短路/过放风险自担。

后续改进方向

• 遥控器更多按键映射动作(舞蹈等)
• 模拟摇杆比例控制
• "行进中转向"步态 + 陀螺仪/罗盘修正
• 超声波避障自主导航
• 手机 App 控制 (Blynk + ESP8266/ESP32 串口桥接)

欢迎二次开发，共同完善！

代码

完整 Arduino 代码 (含 IK、步态、IR 解码、舵机同步、电压监控) 过长，请见 GitHub 或原项目页面。核心数据结构与函数已在上文说明。

3D 打印件清单

• 机身 (含 PCB/电池安装面)
• 保险杠 ×2 (前/后)
• 髋关节支架 ×4
• 大腿 ×4
• 小腿/足 ×4
• 组装示意图 (不打印)

原理图

Fritzing 文件：kittybotmini_XKZYltyQVJ.fzz (可直接下单制板或导出 Gerber)