六足步行机器人的毕业设计说明书
本科毕业设计（论文）
六足步行机器人设计与仿真
燕山大学
2012年6月
本科毕业设计（论文）
六足步行机器人设计与仿真
学院（系）：里仁学院
专业：机械电子工程
学生姓名：牛智
学号： 0811********
指导教师：田行斌
答辩日期： 20012.6.17
燕山大学毕业设计（论文）任务书
摘要
摘要
基于仿生学原理，在分析六足昆虫运动机理的基础上，采用了仿哺乳类的腿部结构，并针对这种腿部结构设计了六足的行走方式，通过对18个直流伺服电机的控制，采用三角步态，实现了六足机器人的直行功能。仿真证明，这种结构能较好地维持六足机器人自身的平衡，并且对今后更深入地研究六足机器人抬腿行走姿态及可行性，具有较高的参考价值。
针对仿生六足步行机器人关节较多，其步态轨迹规划和关节控制量计算都较为复杂的现状，采用Solidworks软件与UG软件相结合的方式对六足仿生步行机器人的样机模型进行了运动学仿真与分析。通过仿真，验证了所设计的三角步态的适用性。
关键词六足机器人；步行；三角步态；运动学仿真
燕山大学本科生毕业设计（论文）
Abstract
A bionic leg structure which is similar to the legs of mammals was used，and a hexapod walking mode was designed according to this structure．By controlling 18 step motors straight walking function of the hexapod robot has been implemented with tripod gait movement．Simulation and experiment show that this structure can keep the hexapod robot balance better，providing high reference value to research the advantage and feasibility of leg raising walking gesture．
As there are many joints in the bionic hexapod walking robot and the calculation of its walking track and joints control unit are comparatively comp- licated，the kinematical simulation and analysis of the model of bionic hexapod walking robot have been done by using solidworks and UG．Through simulation，the applicability of designed tripod gait are validated．
Keywords Hexapod robot；Walking；Tripod gait；Kinematics simulation
目录
摘要....................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................ I I 第1章绪论.. (1)
1.1课题背景 (1)
1.1.1研究主要成果 (2)
1.1.2发展趋势 (4)
1.2本章小结 (5)
第2章机器人学与仿生学介绍 (6)
2.1机器人学的基本理论 (6)
2.1.1机器人的基本定义 (6)
2.1.2机器人学的基本术语 (7)
2.1.3机器人的规格 (7)
2.1.4机器人的分类 (8)
2.1.5本课题研究的意义 (9)
2.2仿生学概述 (10)
2.2.1仿生学的研究方法与内容 (12)
2.2.2仿生学的研究范围 (14)
2.3本章小结 (15)
第3章仿生六足机器人的设计 (16)
3.1六足仿生机器人的三角步态运动原理与设计 (16)
3.1.1关于步态的参数描述 (16)
3.1.2三角步态运动原理 (17)
3.1.3步态设计 (18)
3.2仿生六足机器人机构建模 (19)
3.3仿生六足机器人本体设计 (20)
3.4仿生六足机器人腿部设计 (22)
3.4.1腿部参数确定原则 (22)
3.4.2腿部驱动系统设计 (22)
3.5本章小结 (28)
结论 (29)
参考文献 (30)
致谢 (32)
附录1 (33)
附录2 (38)
附录3 (44)
第1章绪论
第1章绪论
1.1 课题背景
机器人技术是在新技术革命中迅速发展起来的一门新兴学科，它在众多领域与生产部门得到了广泛的应用，并显示出强大的生命力。它使得传统的生产发生变革，并对人类社会的生活产生深远的影响，它正在成为工厂，企业进行产品生产，乃至整个国家进行经济和军事较量的重要手段。
从诸葛亮的“木牛流马”到阿西莫夫“的机器人三定律”，长久以来，人们从未停止对机器人的幻想，探索和研究。直到1961年，美国通用机械公司生产和销售了第一台工业机器人，取名为“尤尼梅特”。此后，各国对机器人的研究都给予了相当的重视，各种各样的机器人如雨后春笋般诞生。我国对机器人技术的研究从70年代末起步以来，经过“六五”，“七五”期间的发展，在机器人理论，样机设计，研制及机器人应用工程等方面取得了大批成果。高等学校作为培养高素质人才的基地，同样在机器人领域开展了广泛的研究，如长沙的国防科技大学，上海交通大学，北京航空航天大学，燕山大学等在步行机器人，精密装配机器人，7自由度机器人及并联机器人等前沿领域都取得了可喜的成绩，正在逐步缩小在机器人技术方面与世界先进水平的差距。
步行机器人（walking robot legged robot）或步行车辆（walking vehicle）简称步行机，是一种智能型机器人，它是涉及到生物科学、仿生学、机构学、传感技术及信息处理技术等的一门综合性高科技[10]。在崎岖路面上，步行车辆优于轮式或履带式车辆。腿式系统有很大的优越性[1]：较好的机动性，崎岖路面上乘坐的舒适性，对地形的适应能力强。所以，这类机器人在军事运输、海底探测、矿山开采、星球探测、残疾人的轮椅、教育及娱乐等众多行业，有非常广阔的应用前景，多足步行机器人技术一直是国内外机器人领域的研究热点之一[1,9]。
随着机器人的工作环境和工作任务的复杂化以及人们对于娱乐辅助等移动机器人的需求的增加，要求机器人具有更高的灵活性、智能性和环境适
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应性，足式仿生机器人的发展越来越受到重视。运动性能是足式机器人的一项重要的考查指标，在现有的机器人系统中，大多采用步态规划算法进行步态规划，此方法需要对机器人及环境精确建模，控制过程中进行大量计算和测量，较难满足实时性要求。基于生物节律运动控制机理的仿生机器人通过模拟自然界动物最常见的运动方式——节律运动来实现具有高度稳定性和环境适应性的运动，从而避免了大量的计算与规划，实时性与环境适应性较好[16]。
1.1.1研究主要成果
1、1990年，美国卡内基- 梅隆大学研制出用于外星探测的六足步行机器人AMBLER[2]，该机器人采用了新型的腿机构，由一个在水平面内运动的旋转杆和在垂直平面内作直线运动的伸展杆组成，两杆正交。该机器人由一台32位的处理机来规划系统运动路线、控制运动和监视系统的状态，所用传感器包括激光测距扫描仪、彩色摄像机、惯性基准装置和触觉传感器。总质量为3180kg，由于体积和质量太大，最终没被用于行星探测计划[7,17]。
2、1994年，日本电气通信大学的木村浩（Hiroshi Kimura）等研制成功四足步行机器人Patrush-II，该机器人用两个微处理机控制，采用直流伺服电机驱动，每个关节安装了一个光电码盘，每只脚安装了两个微开关，采用基于神经振荡子模型CPG（Central Pattern Generator）的控制策略，能够实现不规则地面的自适应动态步行，显示了生物激励控制对未知的不规则地面有自适应能力的特点。
3、1995年，日本产业技术综合研究所的小谷内、安達等开始研究手脚统一型步行机器人MELMANTIS[16,17]，将手臂的操作机能和脚的移动机能统一，可进行森林采伐作业、地雷探测及拆除作业等。
4、2005 年大阪大学的田窪明仁、新井健生等研制成功最新型的手脚统一型步行机器人ASTERISK[10,11]，该步行机器人在2005年4月爱知世博会上展出，具有用脚移动及用手搬运物品或进行作业的双重机能。以机体为中心，呈放射状配置6条腿，表现为全方位均等的作业空间和全方向移动的机能，能在不平地面上移动或悬吊于天花板进行作业，宽816mm，高78mm，每条腿
第1章绪论
有4个自由度。安装有11个传感器和6个CCD摄像机。11个传感器分别是：
1个3轴加速度传感器、1个2轴陀螺仪传感器、6个3轴力传感器和3个红外线传感器，电机采用DX-116，质量4kg。
5、1980年，中国科学院长春光学精密机械研究所采用平行四边形和凸轮机构研制出一台八足螃蟹式步行机，主要用于海底探测作业，并做了越障、爬坡和通过沼泽地的试验。
6、1989年，北京航空航天大学在张启先教授的指导下，孙汉旭博士进行了四足步行机的研究，试制成功一台四足步行机，并进行了步行实验，钱
晋武博士研究地壁两用六足步行机器人，进行了步态和运动学方面的研究[3,4]。
7、吉林工业大学从20世纪70年代开始，由陈秉聪教授和庄继德教授分别带领的两个研究小组，开始进行非常规行走机构的研究[6]。1985年，陆怀民博士研制出一台具有两条平行四边形腿的步行机耕船试验台车，在土槽试验中表现出较高的牵引效率，主要用于无硬底层的水田耕作；1986年，高峰博士对步行车辆的全方位转向进行探索，在步行车辆转向理论方面有独到的见解，提出了一种全方位转向机构，设计了有全方位转向机构的六足步行车辆ARPSV；1990 年高义民博士进行了8 自由度六足步行车辆的研究，并试制了模型[13]。
8、1980年，中国科学院长春光学精密机械研究所采用平行四边形和凸
轮机构研制出一台八足螃蟹式步行机，主要用于海底探测作业，并做了越障、
爬坡和通过沼泽地的试验。
9、1989年，北京航空航天大学在张启先教授的指导下，孙汉旭博士进行了四足步行机的研究，试制成功一台四足步行机，并进行了步行实验[10]；钱晋武博士研究地壁两用六足步行机器人，进行了步态和运动学方面的研究。
10、1990年，中国科学院沈阳自动化研究所研制出全方位六足步行机[9]，不仅能在平地步行，还能上楼梯。该所还研制了水下六足步行机以及采用连杆机构来实现动态步行的四足步行机模型。
11、1991年，上海交通大学马培荪等研制出JTUWM系列四足步行机器
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人。JTUWM-III是模仿马等四足哺乳动物的腿外形制成，每条腿有3个自由度，由直流伺服电机分别驱动。在进行步态研究的基础上，通过对3个自由度的协调控制，可完成单腿在空间的移动。该机器人采用计算机模拟电路两级分布式控制系统，JTUWM-III以对角步态行走，脚底装有PVDF测力传感器，利用人工神经网络和模糊算法相结合，采用力和位置混合控制，实现了四足步行机器人JTUWM-III的慢速动态行走，极限步速为1.7km/h[6]。为了提高步行速度，将弹性步行机构应用于该四足步行机器人，产生缓冲和储能效果。
12、2000年，上海交通大学马培荪等对第一代形状记忆合金SMA驱动的微型六足机器人进行改进，开发出具有全方位运动能力的微型双三足步行机器人MDTWR，其第一代的每条腿只有2个自由度，无法实现机器人的转向，只能进行直线式静态步行，平均行走速度为1mm/s。将机体的主体部分进行改进设计，由上下两层相互平行的三叉支架组成，将六足改进为双三足，引入身体转动关节，采用新型的组合偏动SMA驱动器，使新一代的微型双三足步行机器人MDTWR具有全方位运动能力。
13、2002年，上海交通大学的颜国正、徐小云等进行微型六足仿生机器人的研究，该步行机器人外形尺寸为：长30mm，宽40mm，高20mm，质量仅为6.3kg，步行速度为3mm/s。他们在分析六足昆虫运动机理的基础上，利用连杆曲线图谱确定行走机构的尺寸，采用微型直流电机、蜗轮蜗杆减速机构和皮带传动机构，在步态和稳定性分析的基础上，进行控制系统软、硬件设计，步行实验结果表明，该机器人具有较好的机动性。
1.1.2发展趋势
未来多足步行机器人的研究方向有如下几个方面：
(1)腿轮组合式步行机器人。腿式移动机器人地形适应能力强，能越过大的壕沟和台阶，其缺点是速度和效率均比较低。目前，腿式移动机器人系统应用行星探测仍然是很困难的。腿轮组合式步行机器人综合了腿式和轮式机器人的优点，具有较强的地形适应能力、较好的稳定性和较高的能量效率。特别适合用于行星探测，在无法确定待探测地表状态的情况下，采用腿轮组
第1章绪论
合式步行机器人可提高步行速度和效率。在松软或者崎岖不平的行星地表，采用腿轮组合式显示出优越性，在坚硬且较平坦的地表，由于没有土壤变形引起的阻力，采用轮式结构可有效提高其运动速度。
(2)微小型步行机器人。微型化是工业发展的必然趋势之一，是高技术成果的结晶。日本已研制出外形为：8.6mm×9.3mm×7.2mm的微型行走机器人。微型步行机器人有广阔的应用前景，如可将数以千计的微型步行机器人散布在星球上进行探测;在考古研究中，该种机器人可步行进入狭小的空间内采集样品等；可在狭小的空间如管道内行走、作业和维修等。
(3)仿生步行机器人。在步行机的腿上安装弹性装置或采用人工肌肉等柔性腿，就是结构仿生的体现，采用形状记忆合金驱动是材料仿生的体现。目前的步行机器人还远未达到像多足昆虫那样的步行机动性和灵活性，存在步行速度低，效率差等问题。进一步深入研究功能、控制和群体仿生，提高步行机器人的速度和灵活性，充分实现多足步行机器人的优点，是今后研究步行机器人的重点之一。
1.2本章小结
目前，多足步行机器人亟需解决的研究问题主要有(1)步行机器人在松软地面的通过性问题；(2)步行机器人在松软地面上脚的减粘脱土问题；(3)步行机器人的结构仿生问题；(4)在不平地面移动的速度问题；(5)陷入软土壤或倾翻能自动恢复正常行驶的问题；(6)仿生学控制方面的问题。如小脑关节控制（CMAC）模型或中枢模式生成器（CPG）模型的控制问题等。
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第2章机器人学与仿生学介绍
2.1机器人学的基本理论
机器人技术经过多年的发展已经发展形成了一门综合性学科——机器人学。机器人学集中了机械工程、电子技术、自动控制理论以及人工智能等多学科的最新研究成果，代表了光电一体化的最高成就，是当代科学技术发展最具活力、最具影响的领域之一，它主要包括以下内容：
（1）机器人的基本理论与方法，如运动学和动力学、作业与运动规划，控制与感知技术、机器人智能理论；
（2）机器人设计理论与技术，如机器人机构分析和综合、机器人机构设计和优化、机器人关键器件设计、机器人仿真技术；
（3）机器人仿生学，如机器人的形态、结构、功能、能量转换、信息传递、控制和管理等特性和功能仿生理论与技术方法；
（4）机器人系统理论和技术，如多机器人系统理论、机器人语言与编程、人机交互、机器人与其他机器系统的协调和交互；
（5）机器人操作和移动理论与技术，如机器人装配技术、移动机器人运动与步态理论、移动机器人稳定性理论、移动操作机器人协调与控制论；（6）微机器人学，如机器人的分析、设计、制造和控制等理论与技术方法。
2.1.1机器人的基本定义
美国机器人协会对机器人的定义：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用工具，通过程序动作来执行各种任务，并具有编程能力的多功能操作机。
日本机器人协会对机器人的定义：一种装备有记忆装置和末端执行装备的、能过完成各种移动来代替人类劳动的通用机器。
国际标准化组织对机器人的定义：机器人是一种自动化、位置可控的、具有编程能力的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，来执行各种任务。
根据上述定义，我们可以理解机器人具有以下特性：
第2章机器人学与仿生学介绍
1．机器人是一种机电装置，能够完成多种操作和动作功能
2．机器人具有可编程性，具有多种多样的程序流程
3．机器人有一个自动控制系统，可以在无人的参与下，自动完成操作
任务
2.1.2机器人学的基本术语
自由度：机器人的自由度是表示机器人动作灵活性的一种尺度，他是机器人所具有的独立坐标轴的运动数目，有时还包括末端执行机构的开合。在三维空间中描述一个物体的位置和姿态需要6个自由度，一般通用机器人的自由度大于或等于6。机器人的自由度数越多，移动性和通用性越好；但是自由度越多，结构越复杂，对机器人的整体要求也越高。
工作空间：工作空间指机器人手臂末端执行器或手腕中心所能达到的所有空间点的集合，也叫工作区域。因为末端执行器的形状和尺寸是多种多样的，所以常用工作空间来反映机器人的执行能力。
2.1.3机器人的规格
机器人的规格可以按以下几种指标分类，包括：驱动方式、坐标轴形式，工作空间、控制插补方法、坐标轴的数目、承载能力、速度、定位精度和重复性、运行环境等。
1．驱动方式：
机器人按照驱动方式可以分为：电气驱动、液压驱动和气动等。其中电气驱动是最普遍的。
2．控制插补方法：
控制末端执行器或工具运动的方法有点位和连续控制两类。点位控制仅要求工具通过一系列空间的点，点与点之间的路径并不严格要求。连续路径控制是指末端执行器可跟踪三维空间中规定的“路径”。
3．坐标轴数：
坐标轴数也称自由度数，是指描述物体运动所需要的独立坐标数。三维空间的刚体有六个自由度，平面运动则需三个自由度。六自由度的机器人一般在其工作范围之内，可使其工具或手运动到任意位姿。
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4．工作空间：
工作空间表示机器人的工作范围。它是指机器人运动时手腕参考点或工具安装点能够到达的所有空间区域，一般不包括手爪或工具本身所能到达的区域。
5．承载能力：
各类机器人搬运重物的能力相差极大。承载能力不仅取决于构件尺寸和驱动器的容量，还与机器人的运行速度有关，这是指在正常运行速度下所允许抓取的物体重量。
6．速度和循环时间：
运动循环过程包括启动加速、等速运动和减速制动三个阶段。为了保证定位精度往往会在加减速阶段花费较长的时间，因此，提高加减速的能力非常重要。
7．定位精度和重复性：
定位精度和重复性时机器人的两个精度指标。定位精度是指机器人末端件的实际位置与理想位置之间的差距，重复定位精度是指在相同的位置指令之下机器人连续重复运动若干次，其位置的分散情况。
8．机器人的运行环境：
机器人能够在极端恶劣的环境下工作，因而机器人的结构设计、材料和防护措施都应加以特别注意，在易燃、易爆环境中对机器人的设计和驱动方式都有特殊的要求。喷漆机器人大多采用液压驱动，就是鉴于防火和防爆的需要。
2.1.4机器人的分类
机器人的分类方法有很多。这里主要介绍三类分类方法，即分别按机器人的几何结构、机器人的智能程度以及机器人的用途来分。
1.按机械手的几何结构来分：
（1）柱面坐标机器人。柱面坐标机器人主要有垂直柱子、水平手臂和底座构成。水平机械手装在垂直柱子上，能自由伸缩，并可沿垂直柱子上下运动。垂直柱子安装在底座上，并与水平机械手一起（作为一个部件）能在
第2章机器人学与仿生学介绍
底座上移动。这样，这种机器人的工作轨迹（区间）就形成一段圆柱面，因此，把这种机器人叫做柱面坐标机器人。
（2）球面坐标机器人。这种机器人的机械手能够做里外伸缩移动、在垂直平面上摆动以及绕底座在水平面上转动。因此，这种机器人的工作包迹形成球面的一部分，并被称为球面坐标机器人。
（3）关节式球面坐标机器人。这种机器人的机械手能够做里外伸缩移动、在垂直平面上摆动以及绕底座在水平面上转动。因此，这种机器人的工作包迹形成球面的大部分，称为关节式球面机器人。
2.按机器人的智能程度分：
（1）一般机器人，不具有智能，只具有一般编程能力和操作功能。
（2）智能机器人：具有不同程度的智能，又可分为：
传感型机器人，具有利用传感信息进行传感信息处理、实现控制与操作的能力。
交互型机器人，机器人通过计算机系统与操作员或程序员进行人－机对话，实现对机器人的控制与操作。
自主型机器人，在设计制作之后，机器人无需人的干涉，能够在各种环境下完成各种拟人任务。
3.按机器人的用途分：
①工业机器人或产业机器人，应用在工农业生产中，主要应用在制造业部门。
②探索机器人，用于进行太空和海洋探索，也可用于地面和地下探险和探索。
③服务机器人，一种半自主或全自主工作的机器人。
④军事机器人，用于军事目的，或进攻性的，或防御性的。
2.1.5本课题研究的意义
对加入WTO的中国来说，外面的挑战远远多于入世所带来的机遇，只有迎接挑战，才能带来机遇。中国的工业大多数是以劳动力密集型为基础的，自动化程度不高，仅有的一些大型的自动化生产线都集中在几个汽车，家电
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企业，机器人的应用更是寥寥无几，而同是亚洲国家的日本，其自动化程度和机器人的应用都远优于中国，这个战后崛起的国家，今天，已经成为世界第二大经济强国。从古到今，任何一个强大的民族，必须有发达的制造业，吉普赛人的商业才能没能成就他们民族的强大，而德国人曾经依靠工业的先进席卷整个欧洲。中国要想再次崛起，实现中华民族的复兴，必须大力发展工业，而其中重要的一个战略高地，就是机器人领域。
过去的几年中，我们亲眼目睹了机器人在工业领域的高速发展，它所能为人们带来的经济价值是难以估量的，在追求高速高效的现代社会，机器人作为代替人类进行枯燥高负荷劳动的机械装置，越来越得到人们的重视，各国也将机器人的研究作为一项发展工业的重要手段。并联机器人作为机器人家族的一员，具有刚度大，承载能力强，误差小，精度高，自重负荷比小，动力性能好，控制容易等一系列优点，与目前广泛应用的串联机器人在应用上构成互补关系，因而，扩大了整个机器人的应用领域。
本文提出的双足并联步行机器人对步行环境要求很低，能适应各种地面且具有较高的逾越障碍的能力，不仅能够在平面行走，而且能够方便的上下台阶及通过不平整、不规则或较窄的路面；并且行走系统占地面积小，活动范围很大，有着广阔的工作空间。这种步行机器人在不远的将来有望取代轮椅，为下肢残疾人提供便利。其不仅有很高的学术价值，而且对于扩大并联机器人的应用范围具有特别重要的意义。
2.2 仿生学概述
仿生学是指模仿生物建造技术装置的科学，它是在上世纪中期才出现的一门新的边缘科学。仿生学研究生物体的结构、功能和工作原理，并将这些原理移植于工程技术之中，发明性能优越的仪器、装置和机器，创造新技术。从仿生学的诞生、发展，到现在短短几十年的时间内，它的研究成果已经非常可观。仿生学的问世开辟了独特的技术发展道路，也就是向生物界索取蓝图的道路，它大大开阔了人们的眼界，显示了极强的生命力。
人类仿生的行为虽然早有雏型，但是在20世纪40年代以前，人们并没有自觉地把生物作为设计思想和创造发明的源泉。科学家对于生物学的研究
第2章机器人学与仿生学介绍
也只停留在描述生物体精巧的结构和完美的功能上。而工程技术人员更多的依赖于他们卓越的智慧，辛辛苦苦的努力，进行着人工发明。他们很少有意识的向生物界学习。但是，以下几个事实可以说明：人们在技术上遇到的某些难题，生物界早在千百万年前就曾出现，而且在进化过程中就已解决了，然而人类却没有从生物界得到应有的启示。
20世纪40年代电子计算机的问世，更是给人类科学技术的宝库增添了可贵的财富，它以可靠和高效的本领处理着人们手头上数以万计的各种信息，使人们从汪洋大海般的数字、信息中解放出来，使用计算机和自动装置可以使人们在繁杂的生产工序面前变得轻松省力，它们准确地调整、控制着生产程序，使产品规格精确。但是，自动控制装置是按人们制定的固定程序进行工作的，这就使它的控制能力具有很大的局限性。自动装置对外界缺乏分析和进行灵活反应的能力，如果发生任何意外的情况，自动装置就要停止工作，甚至发生意外事故，这就是自动装置本身所具有的严重缺点。要克服这种缺点，无非是使机器各部件之间，机器与环境之间能够“通讯”，也就是使自动控制装置具有适应内外环境变化的能力。要解决这一难题，在工程技术中就要解决如何接受、转换。利用和控制信息的问题。因此，信息的利用和控制就成为工业技术发展的一个主要矛盾。如何解决这个矛盾呢？生物界给人类提供了有益的启示。
随着生产的需要和科学技术的发展，从20世纪50年代以来，人们已经认识到生物系统是开辟新技术的主要途径之一，自觉地把生物界作为各种技术思想、设计原理和创造发明的源泉。人们用化学、物理学、数学以及技术模型对生物系统开展着深入的研究，促进了生物学的极大发展，对生物体内功能机理的研究也取得了迅速的进展。此时模拟生物不再是引人入胜的幻想，而成了可以做到的事实。生物学家和工程师们积极合作，开始将从生物界获得的知识用来改善旧的或创造新的工程技术设备。生物学开始跨入各行各业技术革新和技术革命的行列，而且首先在自动控制、航空、航海等军事部门取得了成功。于是生物学和工程技术学科结合在一起，互相渗透孕育出一门新生的科学——仿生学。
作为一门独立的学科，仿生学正式诞生于1960年9月。由美国空军航
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空局在俄亥俄州的空军基地戴通召开了第一次仿生学会议。会议讨论的中心议题是“分析生物系统所得到的概念能够用到人工制造的信息加工系统的设计上去吗？”斯梯尔为新兴的科学命名为“Bionics”，希腊文的意思代表着研究生命系统功能的科学，1963年我国将“Bionics”译为“仿生学”。斯梯尔把仿生学定义为“模仿生物原理来建造技术系统，或者使人造技术系统具有或类似于生物特征的科学”。简言之，仿生学就是模仿生物的科学。确切地说，仿生学是研究生物系统的结构、特质、功能、能量转换、信息控制等各种优异的特征，并把它们应用到技术系统，改善已有的技术工程设备，并创造出新的工艺过程、建筑构型、自动化装置等技术系统的综合性科学。从生物学的角度来说，仿生学属于“应用生物学”的一个分支；从工程技术方面来看，仿生学根据对生物系统的研究，为设计和建造新的技术设备提供了新原理、新方法和新途径。仿生学的光荣使命就是为人类提供最可靠、最灵活、最高效、最经济的接近于生物系统的技术系统，为人类造福。
2.2.1仿生学的研究方法与内容
仿生学是生物学、数学和工程技术学相互渗透而结合成的一门新兴的边缘科学。第一届仿生学会议为仿生学确定了一个有趣而形象的标志：一个巨大的积分符号，把解剖刀和电烙铁“积分”在一起。这个符号的含义不仅显示出仿生学的组成，而且也概括表达了仿生学的研究途径。
仿生学的任务就是要研究生物系统的优异能力及产生的原理，并把它模式化，然后应用这些原理去设计和制造新的技术设备。
仿生学的主要研究方法就是提出模型，进行模拟。其研究程序大致有以下三个阶段：
首先是对生物原型的研究。根据生产实际提出的具体课题，将研究所得的生物资料予以简化，吸收对技术要求有益的内容，取消与生产技术要求无关的因素，得到一个生物模型；第二阶段是将生物模型提供的资料进行数学分析，并使其内在的联系抽象化，用数学的语言把生物模型“翻译”成具有一定意义的数学模型；最后数学模型制造出可在工程技术上进行实验的实物模型。当然在生物的模拟过程中，不仅仅是简单的仿生，更重要的是在仿生
跳舞机器人设计毕业设计论文
课程设计任务书 （ 2015 级） 目录 摘要------------------------------------------------------4 引言------------------------------------------------------5 任务书-----------------------------------------------------6 第一章 我国机器人技术的发展概况------------------------------------7 第二章机器人的总体设计解剖 1.1资料的收集与阐述-----------------------------------------7 1.2机器人工作原理简介 1.总体设计剖------------------------------------------------8 2.伺服电机的剖析--------------------------------------------9 第三章机器人总体设计综述 ---------------------------------12 1、1设计课题的阐述-----------------------------------------12 1、2单片机的选择-------------------------------------------12 1、3主控板部分简介-----------------------------------------12 第四章机器人的总体设计方案与部分简介 1、1设计方案-----------------------------------------------13 1、2各部分功能及原理简介-----------------------------------13 第五章机器人的原理图设计、仿真及电路板制作 1、1机器人的原理图设计-------------------------------------15 1、2电源部分-----------------------------------------------16 1、3稳压电源部分-------------------------------------------16 1、5接口电路部分-------------------------------------------17 1、6单片机最小系统和ISP在线编程---------------------------18 1、9电路板制作---------------------------------------------18 第六章机器人电路板的调试与结论
六足步行机器人毕业设计开题报告
燕山大学 本科毕业设计（论文）开题报告 课题名称：六足步行机器人 学院（系）：里仁学院 年级专业：机械电子 学生姓名： 指导教师： 完成日期：
一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 步行机器人，简称步行机 ,是一种智能型机器人 , 它是涉及到生物科学 , 仿生学 , 机构学 , 传感技术及信息处理技术等的一门综合性高科技 . 在崎岖路面上 ,步行车辆优于轮式或履带式车辆 .腿式系统有很大的优越以及较好的机动性 , 崎岖路面上乘坐的舒适性 ,对地形的适应能力强 .所以 ,这类机器人在军事运输 , 海底探测 , 矿山开采 , 星球探测 , 残疾人的轮椅 , 教育及娱乐等众多行业 ,有非常广阔的应用前景 , 多足步行机器人技术一直是国内外机器人领域的研究热点之一。 目前《机械电子》等期刊发布国内研究成果如下： 闰尚彬,韩宝玲,罗庆生在文献[1]针对仿生六足步行机器人关节较多,其步态轨迹规划和关节控制量计算都较为复杂的现状,采用Solidworks软件与MSC.ADAMS软件相结合的方式对六足仿生步行机器人的样机模型进行了运动学仿真与分析.通过仿真,验证了所设计的三角步态的适用性和所选择的三次样条曲线作为机器人足端点轨迹曲线方案的可行性. 韩宝玲王秋丽罗庆生在文献[2]基于六足仿生步行机器人机构学特性的研究,采用数值分析法求解了机器人步行足的足端工作空间,利用虚拟样机技术计算了机器人的灵活度,从两方面综合衡量六足仿生步行机器人的工作能力,并以六足步行机器人各腿节比例关系的确定为例,介绍了六足步行机器人结构优化的具体方案. 苏军陈学东田文罡在文献[3]研究六足步行机器人全方位行走步态，分析其静态稳定性；规划了典型直线行走步态和定点转弯步态，确定了直线行走步态最大跨步和定点转弯步态最大转角；进行了步态控制算法模拟仿真及实地步行实验。 王绍治郭伟于海涛李满天在文献[4]根据CPG双层网络的特点,采用分层分布式系统架构研究制了一种机器人运动控制系统.其基于FPGA的星型总线,在保证通信速率的同时提高了系统抗干扰能力.在单足控制器中嵌入双NIOS完成CPG网络解算和电机运动控制. 郭少晶韩宝玲罗庆生在文献[5]针对采用电池供电的六足仿生步行机器人其工作时间受限的情况,提出了将动态电源管理、实时任务调度和运动策略规划等方法,综合运用于其控制系统,且更为全面地考虑了机器人系统的能耗等级.这种方法对于降低机器人的系统能耗起到了实质性的作用,其整体思路与技术途径可为降低其它类似的多足步行机器人的系统能耗, 陈甫臧希喆赵杰闫继宏在文献[6]从机械结构、运动模式和步态控制3个方面, 对六足步行机器人的仿生机制进行了分析. 提出一种灵活度评价函数, 基于该函数对六足机器人的结构参数进行了优化; 推导了步态模式与步行速度关系的数学表达; 构建了分布式局部规则网络, 可自适应地调整错乱的腿间相序,生成静态稳定的自由步态.仿真实验验证了上述仿生机制的有效性。
智能化机器人设计说明书
机械装备设计制造综合技能大赛 设 计 说 明 书 姓名：孙小平洪耀林徐海昌 指导老师：黄伟玲 2014年9月17日 江西·赣州
摘要 随着计算机技术，人工智能技术的迅速发展以及智能采集器的不断改进和推陈出新，智能信息采集装置已经取得了很大进展。但是对于应用比较复杂通用性较高的全自动信息采集车还没有突破性的进展。智能数据信息采集车的研究将会告别信息相互孤立缺乏联动性的现象，是一个复杂的，面向智能化的，不断发现的过程。近年来，很多关于信息采集的研究和设计，尤其是智能数据信息采集车更是吸引了很多人的眼球。对于智能信息采集车来说，不但要有环境信息获取功能，还要有对信息理解和信息处理的功能。对自动信息采集车的研究是针对环境空间的识别，然后建立相应数据通道，通过雷达和无线装置把获取的数据传送到终端。 智能信息采集车采用了应用范围广，性价比高的基于单片机的多数据通道采集系统，将来自传感器的信号通过转换器转换为数字信号后由单片机采集然后利用SPI通信将数据送到主机进行数据的存储后期处理与显示实现数据处理功能强大的智能化高端信息采集设备。 智能数据信息采集车是一个集自动驾驶、环境感知、规划决策等功能于一体的综合系统。它集中的运用了人工智能、导航、传感器及自动控制等技术；应用了计算机、信息传递、通信交流等现代装备，是典型的高新技术综合体。 关键词：智能信息采集车、智能化、传感器、数据通道、现代装备
第一章绪论 (1) 1.1 信息采集的现状及发展概述 (1) 1.2信息采集车国内外研究现状 (2) 1.3智能信息采集车的背景意义 (4) 1.4 设计要求及内容 (6) 第二章智能信息采集车的结构与工作原理 (6) 2.1 数据获取装置的设计 (6) 2.2 行走方案选择 (7) 2.3基本结构 (9) 2.4工作原理 (11) 第三章智能信息采集车的功能与特点 (12) 3.1 智能信息采集车的功能 (12) 3.2智能信息采集车的特点 (13) 第四章智能信息采集车的设计思路 (15) 4.1 基本工作思路 (15) 4.2动力选择思路 (15) 4.3设计后的调整 (16) 第五章总结与展望 (17) 参考文献 (18)
机器人操作调节说明书
机器人操作调节说明 1．开启机器人电箱电源，待机器人启动完毕后将将选择开关扭至手动模式，机器人处于手动工作状态；2．程序说明： a．nWheelH1放下高度 b．nWheelH2抓取高度 c．nWheelD扫粉深度（高度） d．wobjCnv1固化线解码器（坐标） e．wobjCnv2喷粉线解码器（坐标） f．tool_Grip机器人坐标 g．phome机器人原点位置 h．pReady1机器人准备位置1 i．pcln1机器人清扫位置1 j．pReady2机器人准备位置2 k．Pick机器人抓取位置 l．pLeave机器人离开位置 m．Dplace机器人放下位置 n．rOpenGripper打开夹爪 o．rCloseGripper放开夹爪 3．机器人启动完毕，按一下左上角ABB，弹出选择目录，可进入不同控制目录； 4．选择程序调试，进入各单元程序，可手动调节及测试各单元程序及位置点； 进入程序调试后选择phome，运行程序为使机器人回原点，修改phome位置为改变原点位置； 选择TSingle为校正追踪固化线输送机及追踪喷粉线输送机，具体操作步骤为： 开启固化线输送机后单步运行程序 DeactUnit CNV1; DropWObj wobjCnv1; ActUnit CNV1; 跳步将PP移至WaitWObj wobjCnv1;时连续执行程序 待出现警报立即停止固化线输送机，停止运行程序可手动操纵机器人到固化线轮毂放下位置，修改相应位置； 再次运行一次该程序，正常后完成放下轮毂位置的设定； 关于追踪喷粉线输送机位置的步骤如上； 注意：同步感应开关位置不能变更！！！ 选择ClnWheel为校正清扫位置，设定好相应位置后，修改相应位置；
搬运码垛机器人毕业设计
搬运码垛机器人毕业设计 Prepared on 22 November 2020
目录1
1绪论 研究背景及意义 随着现代社会科技水平日新月异的变化，机器人技术已经渗透到人类生活中的方方面面，演着不可替代的角色。机器人是多个学科技术综合而成的产物，其应用程度已经逐渐宽广起来研究机器人已经成为了当今时代的趋势。机器人的应用状况已经可以作为权衡一个国家现化程度高低的重要因素。从机器人工作的环境来对机器人进行分类，大体上能划分成两种，就是工业机器人与特种机器人。工业机器人是一种具有良好性能的自动化机械装置，是典型的含有很高科技含量的机电一体化产品。它在提高产品质量、增加经济效益、提高生产率方面起着重要作用。同时工业机器人的发展情况也是日新月异的，所以研发工业机器人是一件刻不容缓的事情。 码垛是随着物流产业的不断壮大而发展起来的一项高新技术，其思想是把物品按照一定规律码放在托盘上，从而能够使物品的存放、搬运、转移等活动变成单元化操作，从而大大提高物流运输的效率。在物料质量不大、尺寸不大、码垛速度要求不高的情况下，码垛工作都是通过人工来实现的。后来为了减轻工人在码垛时的工作强度，产生了托盘操作机、工业机械手等一些比较简单的机械设施。但是随着人们对码垛速度要求的不断提高，传统的人工码垛方式越来越难以达到人们的要求，这种情况下码垛机器人应运而生。 作为工业机器人典型的一种，码垛机器人技术近几年有着非常快速的发展，这样的发展速度和当今世界制造业的小批量、多种类的发展模式是十分吻合的。码垛机器人有着工作能力强、运行速度快、体积比较小、抓取种类多、应用范围广等特点，从而在市场上备受青睐，正因为这些优点，才使得码垛机器人被普遍应用于制造业、码垛、装配、焊接等诸多操作中。 近年来，袋装物品的需求和产量都十分巨大，进而对袋装物品进行运输的需求也在急剧增长。在我国有大量的袋装物品需要进行码垛、卸垛和运输。目前，对袋装物品的火车运输来讲，火车站台卸车、站台码垛、运输装车、运输卸车、库房码垛等工
工业机器人课程设计
河南机电高等专科学校《机器人应用技术》课程作品 设计说明书 作品名称：多功能机械手 专业：机电一体化技术 班级：机电124班 扣号： 姓名：流星 2014 年 10 月 1 日
目录 一课题概述 (2) 1、选题背景 (2) 2、发展现状和趋势 (3) 3、研究调研 (4) 二机械手组成及工作过程 (6) 1、整体结构分析 (6) 2、所需器材 (6) 3、底座部分 (8) 4、躯干部分 (9) 5、上臂部分 (10) 6、手爪部分 (11) 7、机械手系统的总调试 (12) 三软件部分 (13) 1、机械手软件编制流程图 (13) 2、机械手运行控制程序图 (14) 四设计体会 (15) 一课题概述 1、选题背景 随着我国经济的高速发展，各种电子产品和各种创新机械结构的出现，工业机器人的作用在装配制造业产业中的地位更加重要了。另一方面随着人们生活水平的提高传统制造产业劳动力生产成本进一
步提高，这也使企业意识到用高速准确的机械自动化生产代替传统人工操作的重要性。其中机械手是其发展过程中的重要产物之一，它不仅提高了劳动生产的效率，还能代替人类完成高强度、危险、重复枯燥的工作，减轻人类劳动强度，可以说是一举两得。在机械行业中，机械手越来越广泛的得到应用，它可用于零部件的组装，加工工件的搬运、装卸，特别是在自动化数控机床、组合机床上使用更为普遍。目前，机械手已发展成为柔性制造系统FMS和柔性制造单元FMC中一个重要组成部分。把机床设备和机械手共同构成一个柔性加工系统或柔性制造单元，可以节省庞大的工件输送装置，结构紧凑，而且适应性很强。但目前我国的工业机械手技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，应用规模和产业化水平低，机械手的研究和开发直接影响到我国机械行业自动化生产水平的提高，从经济上、技术上考虑都是十分必要的。因此，进行机械手的研究设计具有重要意义。 在这样一个大的背景下结合自己的专业机电一体化，我们选择多功能机械手来作为我们的设计题目。结合专业特点使用德国慧鱼机器人教学模型作为我们实现这一课题的元件。利用慧鱼模型的各种机械结构组装出机械手的机械部分，用pc编程实现对机械手的自动控制，利用限位开关来保护电机和控制机械手位置的准停。 这个课题可以充分的体现机电一体化的由程序自动控制机械结构的运动，对自己以前的所学的课程也是一种巩固。另一方面这个机械手可以实现一定的搬运功能具有很强的实用性能。 2、发展现状和趋势
迎宾机器人设计
1引言 1.1设计目的 机器人可以干人不愿意干的事，把人从有毒的、有害的、高温的或危险的，这样的环境中解放出来，同时机器人可以干不好干的活，比方说在汽车生产线上我们看到工人天天拿着一百多公斤的焊钳,一天焊几千个点，就重复性的劳动，一方面他很累，但是产品的质量仍然很低；另一方面机器人干人干不了的活，这也是非常重要的机器人发展的一个理由，比方说人们对太空的认识，人上不去的时候，叫机器人上天，上月球，以及到海洋，进入到人体的小机器人，以及在微观环境下，对原子分子进行搬迁的机器人，都是人们不可达的工作。 机器人是一个具有有类人的功能，比如说作业功能；感知功能；行走功能；还能完成各种动作，还有一个特点是根据人的编程能自动的工作，这里一个显著的特点，就是可以编程，改变工作、动作、工作的对象和工作的一些要求。是人造的机器或机械电子装置，所以这种机器人仍然是个机器。但是目前还没有一个统一的有关机器人定义，一般来说认为机器人是计算机控制的可以编程的目前能够完成某种工作或可以移动的自动化机械，这是美国工程师协会定的一个定义，但日本和其他国家也对机器人有不同的看法，从完整的更为深远的机器人定义来看，应该更强调机器人智能，所以又提出来机器人的定义是能够感知环境，能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的这种机器。那么这给机器人提出来更高层次的要求，所以要求设计出机器人。 1.2设计背景 首先我介绍一下机器人产生的背景，机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，也同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中，各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。 另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，那么人类的发展随着人们这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。 “迎宾机器人”是一个机电结合的制作。在现实当中，当客人来到门口时，会向客人热情的说一句“欢迎光临”，同时记下进入人数，同样当有客人从门口离
创客教育搭建六足步行机器人教学设计
教学案例设计《创客教育》第一部分第六课《搭建仿生六足步行机器人》
教学 对象 中职一年级班级人数50 课时 1 授课类型讲授课教材 《创客教育》校本教材 主编：李晓絮 教学目标 认知情感、态度、观念能力可以使用“齿 轮机构”、“连杆机 构”等简单机械结 构搭建出“六足步 行机器人”，理解 机器人“三角步 态”行走方式。 在动手搭建“六足步行机器 人”的过程中，形成乐于探究的 意识和敢于创新的精神，体验探 索科学的乐趣，养成主动与他人 分享交流合作的精神。 主动思 考，发散思 维，使用已掌 握的知识，进 行创意、创 新、创造。 教学 重点 “仿生六足步行机器人”的搭建教学 难点 机器人“三角步态”行走方式的实现 教学方法引导法、演示法、分享讨 论法 学习 方法 体验探究法 教学环境 及资源 多媒体机房、课件、微课、机器人搭建套盒 学情分析 全国各地创客教育如火如荼的开展，不是所有学校都能顺利接轨，尤其是中职学校。中职学校大部分学生学习基础差、学习兴趣低，团队合作精神差，创新意识不强，创新能力不足。创客教育课程更需要切合实际，循序渐进、因材施教。 教学设计说明 结合教学目标和学生学情，本课题分“知识回顾”，“新课导入”，“学习新知”，“分享讨论”，“总结延伸”五大环节来设计教学过程，分别采用了“兴趣引导”，“视频演示”、“微课演示” “分组分享讨论”等教学方法。 课前准备1、划分学习小组 2、发放“搭建套装” 教学环节具体教学 目标 教师活动学生活动 第一环节知识回顾3分钟前课复 习，回顾 “后轮驱 动车”的 搭建过程 回顾搭建过程，观看、交流各小组搭建 的“后轮驱动车”在校园操场奔跑测试情况， 同时指出同学们在搭建过程中存在的问题。 观看、 聆听、 思考、 讨论
机器人点焊操作说明书-推荐下载
按下该按钮控制夹具夹紧，当夹具夹紧到位后指示灯亮。 按下该按钮控制夹具松开，当夹具松开到位后指示灯亮。 按钮盒急停按钮： 紧急情况下拍下该按钮，机器人停止运行，防止发生意外。将拍下的按钮按箭头方向 故障复位”按钮或者“机器人启动”按钮后，机器人才能正常运行。 双手预约按钮： 同时按下两按钮，进行机器人焊接预约。预约成功则预约取消指示灯亮。 预约取消按钮： 双手预约按钮 双手预约按钮 、管路敷设技术通过管线不仅可以解决吊顶层配置不规范高中资料试卷问题，而且可保障各类管路习题到位。在管路敷设过程中，要加强看护关于管路高中资料试卷连接管口处理高中资料试卷弯扁度固定盒位置保护层防腐跨接地线弯曲半径标高等，要求技术交底。管线敷设技术包含线槽、管架等多项方式，为解决高中语文电气课件中管壁薄、接口不严等问题，合理利用管线敷设技术。线缆敷设原则：在分线盒处，当不同电压回路交叉时，应采用金属隔板进行隔开处理；同一线槽内，强电回路须同时切断习题电源，线缆敷设完毕，要进行检查和检测处理。、电气课件中调试对全部高中资料试卷电气设备，在安装过程中以及安装结束后进行 高中资料试卷调整试验；通电检查所有设备高中资料试卷相互作用与相互关系，根据生产工艺高中资料试卷要求，对电气设备进行空载与带负荷下高中资料试卷调控试验；对设备进行调整使其在正常工况下与过度工作下都可以正常工作；对于继电保护进行整核对定值，审核与校对图纸，编写复杂设备与装置高中资料试卷调试方案，编写重要设备高中资料试卷试验方案以及系统启动方案；对整套启动过程中高中资料试卷电气设备进行调试工作并且进行过关运行高中资料试卷技术指导。对于调试过程中高中资料试卷技术问题，作为调试人员，需要在事前掌握图纸资料、设备制造厂家出具高中资料试卷试验报告与相关技术资料，并且了解现场设备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况，然后根据规范与规程规定，制定设备调试高中资料试卷方案。 、电气设备调试高中资料试卷技术电力保护装置调试技术，电力保护高中资料试卷配置技术是指机组在进行继电保护高中资料试卷总体配置时，需要在最大限度内来确保机组高中资料试卷安全，并且尽可能地缩小故障高中资料试卷破坏范围，或者对某些异常高中资料试卷工况进行自动处理，尤其要避免错误高中资料试卷保护装置动作，并且拒绝动作，来避免不必要高中资料试卷突然停机。因此，电力高中资料试卷保护装置调试技术，要求电力保护装置做到准确灵活。对于差动保护装置高中资料试卷调试技术是指发电机一变压器组在发生内部故障时，需要进行外部电源高中资料试卷切除从而采用高中资料试卷主要保护装置。
毕业设计(论文)机器人行走机构 文献综述
重庆理工大学 毕业设计（论文）文献综述题目机器人行走机构设计 二级学院重庆汽车学院 专业机械设计制造及其自动化班级 姓名学号 指导教师系主任 时间
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机器人行走机构 吴俊 摘要：行走机器人是机器人学中的一个重要分支。行走机构可以是轮式的、履带式的 和腿式的等，能适应地上、地下、水中、空中、宇宙等作业环境的各种移动机构。本 文从国内外的研究状况着手，介绍了行走机器人的发展历史，研究现状和发展趋势。本文还介绍了国内最新的研究成果。 关键字：机器人行走机构发展现状应用 Keyword:robot travelling mechanism developing current situation application 一，前言 行走机器人是机器人学中的一个重要分支。关于行走机器人的研究涉及许多方面，首先，要考虑移动方式，可以是轮式的、履带式的和腿式的等；其次，必须考虑 驱动器的控制，以使机器人达到期望的行为；第三，必须考虑导航或路径规划。因此，行走机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体 的综合系统。机器人的机械结构形式的选型和设计，应该根据实际需要进行。在机器 人机构方面，应当结合机器人在各个领域及各种场合的应用，开展丰富而富有创造性 的工作。对于行走机器人，研究能适应地上、地下、水中、空中、宇宙等作业环境的 各种移动机构。当前，对足式步行机器人、履带式和特种机器人研究较多，但大多数 仍处于实验阶段，而轮式移动机器人由于其控制简单，运动稳定和能源利用率高等特点，正在向实用化迅速发展，从阿波罗登月计划中的月球车到美国最近推出的NASA 行星漫游计划中的六轮采样车，从西方各国正在加紧研制的战场巡逻机器人、侦察车 到新近研制的管道清洗检测机器人，都有力地显示出行走机器人正在以其使用价值和 广阔的应用前景而成为智能机器人发展的方向之一。 二、课题国内外现状 多足步行机器人是一种具有冗余驱动、多支链、时变拓扑运动机构, 是模仿多足 动物运动形式的特种机器人, 是一种足式移动机构。所谓多足一般指四足及四足其以上, 常见的多足步行机器人包括四足步行机器人、六足步行机器人、八足步行机器人等。 步行机器人历经百年的发展, 取得了长足的进步, 归纳起来主要经历以下几个 阶段: 第一阶段, 以机械和液压控制实现运动的机器人。 第二阶段, 以电子计算机技术控制的机器人。 第三阶段, 多功能性和自主性的要求使得机器人技术进入新的发展阶段。 三、研究主要成果 国内多足步行机器人的研究成果[1]： 1991年,上海交通大学马培荪等研制出JTUWM[1]系列四足步行机器人。JTUWM-III是模仿马等四足哺乳动物的腿外形制成,每条腿有3个自由度,由直流伺服
搬运机器人结构设计与分析设计说明
搬运机器人结构设计与分析 摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作。 本课题主要对搬运机器人的机械部分展开讨论，对原有的机械结构提出了新的改进方法，并把现在的新技术应用到本课题中，从而使得搬运机器人更加适用于现在的工业工作环境。通过详细了解搬运机器人在工业上的应用现状，提出了具体的搬运机器人设计要求，并根据搬运机器人各部分的设计原则，进行了系统总体方案设计以及包括：机器人的手部、腕部、臂部、腰部在的机械结构设计。此搬运机器人的驱动源来自液压系统，执行元件包括：柱塞式液压缸、摆动液压缸、伸缩式液压缸等。通过液压缸的运动来实现搬运机器人的各关节运动，进而实现搬运机器人的实际作业。 关键词：搬运机器人；液压系统；机械结构设计；操作
Abstract In the modern large-scale manufacturing industry,enterprises to improve productivity, and,guarantee product quality, as an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises. Industrial robot technology standards and application level, to a certain extent, reflect a level of national industrial automation. Currently, Industrial robot mainly tasked with welding, spraying, handling and stacking, repetitive and intensity of significant work. The subject of the main part of the handling of their machinery discussions, and on the original mechanical structure proposed for the new improved method, which makes the handling robot is more applicable to the present industrial working environment.Through a detailed understanding of the robot in the industrial application,to propose specific handling robot design requirements,and according to the robot design principles of various parts, for the system as well as including:the robot's hand, wrist, arm, waist, the design of mechanical structures.The transfer robot driven by the source from the hydraulic system, and the implementation of components including:plunger hydraulic cylinders, hydraulic cylinders, swing, telescopic hydraulic cylinders, etc.Through the hydraulic cylinder movements to implement the joint transport robot motion,And realize the operational handling robot. Keywords：Transfer robot；Hydraulic System；Mechanical Design；Operating
工业机器人毕业设计
工业机器人 摘要 在当今大规模制造业中，企业为提高生产率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上重要的成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动程度极大的工作，工作方式一般采取示教在线的方式。 本文将设计一台圆柱坐标型的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的大臂、小臂、底座和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台：在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、以及控制元件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。
目录 摘要 1绪论 (1) 1.1 工业机器人研究的目的和意义 (1) 1.2 工业机器人在国内外的发展现状与趋势…………………….. 1.3 工业机器人的分类 1.4 本课题研究的主要内容 2 总体方案的确定 2.1 结构设计概述 2.2 基本设计参数 2.3 工作空间的分析 2.4 驱动方式 2.5 传动方式确定 3 搬运机器人的结构设计 3.1 驱动和传动系统的总体结构设计 3.2 手爪驱动气缸设计计算 3.3 进给丝杠的设计计算 3.4 驱动电机的选型计算
3.5 手臂强度校核 4 搬运机器人的控制系统 4.1 机器人控制系统分类 4.2 控制系统方案分析 4.3 机器人的控制系统方案确定 4.4 PLC及运动控制单元选型 5 结论与展望 致谢
八足机器人任务书
宁波大学科学技术学院本科毕业设计（论文）系列表格 宁波大学科学技术学院本科毕业设计(论文) 任务书 课题名称 大型仿生爬行机器人设计 指导教师梁冬泰 学院理工学院专业11机械设计 制造及其自 动化班级11机械三 班 学生姓名刘圣斌学号114174330开题日期2014.12.4一、主要任务与目标： 普通轮式机器人虽然速度快,效率高，噪声低，但是越障能力和地形适应差，转弯效率低，不适合在复杂环境下工作。在自然界中,蜘蛛因其独特的爬行机制可以在垂直的墙壁甚至倒立在天花板上行走，在复杂的环境中完成各种高难度的工作。本课题设计一种大型仿生爬行机器人通过模拟蜘蛛这种多足动物的步态实现各种机动动作，具有轮式机器不能比拟的机动性，本设计通过设计计算，实现大型仿生爬行机器人的结构设计。大型仿生爬行机器人的结构设计主要是运用仿生学原理设计制作的。基于这种机器人功能和结构的特点,设计出相应的机械结构。目前该机器人已经可以在平地上进行快速爬行和进行各种复杂的运动，完成各种人力所不能及的各种运动和危险环境下工作。,为进一步研究更加灵活多用的大型爬形机器人提供了一个基础测试平台。 二、主要内容与基本要求： 1主要内容 1.1.撰写开题报告，说明大型仿生爬行机器人的研究背景和研究意义。研究基本内容和主要问题。研究的总体安排和进度，研究的方法与技术路线。 1.2.查找国内外相关文献资料，作为参考文献(中文8篇，英文8篇)。综述大型仿生爬行机器人的研究现状和进展；并综述大型仿生爬行机器人结构设计的的原理和组成元件。将2篇英文文献翻译成中文。 1.3.查找大型仿生爬行机器人相关资料，明确大型仿生爬行机器人的大
机器人设计说明书
机械制造装备设计说明书 设计日期：2015年6月16日
前言 机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。
目录 1、机器人型号.................................................................................. 错误！未定义书签。 2、关节机械原理图 ....................................................................... 错误！未定义书签。 3、各关节运动范围及最快速度 (4) 4、拆装过程 (6) 5、零件明细表 (6) 6、所拆关节减速器工作原理 ....................................................................................... 小结.......................................................................................................................................... 参考文献................................................................................................. 错误！未定义书签。
六足步行机器人的毕业设计说明书
本科毕业设计（论文） 六足步行机器人设计与仿真 燕山大学 2012年6月
本科毕业设计（论文） 六足步行机器人设计与仿真 学院（系）：里仁学院 专业：机械电子工程 学生姓名：牛智 学号： 0811******** 指导教师：田行斌 答辩日期： 20012.6.17
燕山大学毕业设计（论文）任务书
摘要 摘要 基于仿生学原理，在分析六足昆虫运动机理的基础上，采用了仿哺乳类的腿部结构，并针对这种腿部结构设计了六足的行走方式，通过对18个直流伺服电机的控制，采用三角步态，实现了六足机器人的直行功能。仿真证明，这种结构能较好地维持六足机器人自身的平衡，并且对今后更深入地研究六足机器人抬腿行走姿态及可行性，具有较高的参考价值。 针对仿生六足步行机器人关节较多，其步态轨迹规划和关节控制量计算都较为复杂的现状，采用Solidworks软件与UG软件相结合的方式对六足仿生步行机器人的样机模型进行了运动学仿真与分析。通过仿真，验证了所设计的三角步态的适用性。 关键词六足机器人；步行；三角步态；运动学仿真
燕山大学本科生毕业设计（论文） Abstract A bionic leg structure which is similar to the legs of mammals was used，and a hexapod walking mode was designed according to this structure．By controlling 18 step motors straight walking function of the hexapod robot has been implemented with tripod gait movement．Simulation and experiment show that this structure can keep the hexapod robot balance better，providing high reference value to research the advantage and feasibility of leg raising walking gesture． As there are many joints in the bionic hexapod walking robot and the calculation of its walking track and joints control unit are comparatively comp- licated，the kinematical simulation and analysis of the model of bionic hexapod walking robot have been done by using solidworks and UG．Through simulation，the applicability of designed tripod gait are validated． Keywords Hexapod robot；Walking；Tripod gait；Kinematics simulation
六足机器人行走与运动仿真分析
龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/6416195715.html, 六足机器人行走与运动仿真分析 作者：詹广强赵基伟谢磊超 来源：《无线互联科技》2014年第06期 摘要：虚拟仿真设计方法在现代机械设计中占有重要地位，针对目前虚拟仿真软件存在的不足之处，在设计时往往需要选用多个仿真软件组合使用才能达到所需的仿真目的。本文设计了一个六足双斗机器人，应用建模和仿真功能较齐全的Inventor对其进行虚拟分析，检查机器人在行走和爬坡过程中的行走步态，获得机器人在不同工作状态下重心的变化曲线，分析机器人设计的合理性，为更好的设计新型六足机器人提供设计依据。并制造了小型物理样机，检验仿真设计的可靠性，通过物理样机试验，验证Inventor仿真的可靠性和正确性。 关键词：虚拟仿真设计；六足机器人；Inventor；运动仿真Inventor是一种全面的可视化 设计工具，用于创建和验证完整的数字样机，可以检验机械产品的外型、结构和功能，也可以对其进行运动仿真和应力分析，设计师应用这种软件可对数字化样机进行优化，并预测机械产品在未来的实际工作情况[1]。 本文设计了六足双斗机器人，机器人采用足式移动方式优点在于控制简单，移动比较迅速，同时可以相对较容易地跨过比较大的障碍，但是当机器人在行走时，整个物体的重心会发生变化，各个关节受到的速度及加速度也不同，在不行走，进行挖掘工作，不同部位受到的力也不一样。本文应用Inventor对六足机器人在平地行走和爬坡过程中重心的位置、速度加速度变化进行仿真分析，Inventor集设计、建模和仿真于一体，且操作简单，这给设计工作带 来了许多方便，节约了研究时间和研制费用，实现了高质量、高速度、高效率、低成本的整体设计。 本文所应用的软件为虚拟设计方法又提供了一个方便可行的办法，同时，设计的六足机器人为足类机器人的设计也提供了一些思路。在Inventor的虚拟仿真下，得到所设计的六足机器人的一些有用信息，为更好的设计新型六足机器人提供了参考依据。小型物理样机试验，行走和利用双斗夹取物体。 1六足机器人整体结构 Inventor非常注重产品外观设计，同时其渲染功能也易于操作，效果良好，应用Inventor 对六足机器人进行整体结构造型和渲染，结果如图1所示，其中腿部结构放大图如图2所示。图2(a)图是腿部结构运动简图，输入旋转运动，在滑块和曲柄的作用下转化为腿部摇摆运动[2]，腿部机构的摇摆幅度为[-24°~+24°]，由于该机器人的腿部关节是铰接和滑动副,因而在步行时即使出现失稳现象也具有较强的姿态恢复能力[3]，足部使用减震和缓冲作用的橡胶材 料。
码垛机器人设计_毕业设计说明书
码垛机器人设计_毕业设计说明书 目录 第一章绪论 (1) 1.1课题的背景、来源及意义 (1) 1.2码垛机器人的发展进程及发展趋势 (2) 1.3课题的设计内容 (2) 第二章码垛机器人总体结构设计 (4) 2.1方案的确定 (4) 2.2总体设计思路 (6) 第三章码垛机器人腕部和腰部设计 (7) 3.1码垛机器人腕部设计 (7) 3.1.1 减速机的计算与选型 (7) 3.1.2联轴器的计算与选型 (8) 3.1.3轴承的选型 (10) 3.2码垛机器人腰部设计 (11) 3.2.1腰部电机选型 (11) 3.2.2腰部联轴器计算选型 (12) 3.3本章小结 (13) 第四章码垛机器人手臂结构及其驱动系统设计 (14) 4.1平面机构受力分析 (14) 4.2手臂关节轴承的选型与校核 (15) 4.3销轴校核 (16) 4.3.1 后大臂与支架销轴联接校核 (16) 4.3.2 后大臂与小臂销轴联接校核 (17) 4.3.3 前大臂与支架销轴联接校核 (17) 4.3.4 前大臂与小臂销轴联接校核 (18) 4.3.5 其它销轴联接校核 (18) 4.4竖直滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (19) 4.4.1 最大工作载荷的计算 (19) 4.4.2 最大动载荷的计算 (19) 4.4.3 初选滚珠丝杠副型号 (20) 4.4.4 传动效率计算 (20) 4.4.5刚度的验算 (21)
内蒙古工业大学本科毕业设计说明书 4.4.6压杆稳定性校核 (22) 4.5水平滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (23) 4.5.1最大工作载荷的计算 (23) 4.5.2最大动载荷的计算 (23) 4.5.3初选滚珠丝杠副型号 (24) 4.5.4 传动效率计算 (24) 4.5.5刚度的验算 (24) 4.5.6压杆稳定性校核 (26) 4.6水平滚动导轨副的计算选型 (26) 4.6.1滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选择 (26) 4.6.2额定行程寿命的计算 (28) 4.7竖直滚动导轨副的计算选型 (30) 4.7.1滑块承受工作载荷的计算及导轨型号的选择 (30) 4.7.2.额定行程寿命L的计算 (30) 第五章 PRO/E建模和仿真 (32) 5.1主要部件建模及其简介 (32) 5.1.1轴承建模的主要过程 (32) 5.1.2 机器人的主要部件及装配模型 (35) 5.2三维机构运动仿真的基本介绍 (37) 5.2.1 机构运动仿真的特点 (37) 5.2.2 机构运动仿真的工作流程 (37) 5.2.3 机构仿真运动装配连接的概念及定义 (37) 5.2.4 机构的仿真运动 (38) 第六章 ANSYS有限元分析 (40) 结论 (46) 参考文献 (47) 谢辞 (48)
仿生蜘蛛机器人的设计与研究
毕业设计（论文）仿生蜘蛛机器人的设计与研究 姓名：寇艳虎 学号： 专业：机械工程与自动化 系别：机械与电气工程系 指导教师：孔繁征 2021年4月
摘要 本文总结了背景和目标,仿生蜘蛛机器人的简单介绍。通过研究机器人的六足仿生的运动,这种设计已确定脚结构,使用3自由度的分析实现向前运动,把运动的机器人。想象的组件和装配映射仿生蜘蛛机器人以与相关部件的检查,确保机械设计的可行性都包含在总设计。 关键词：仿生；机器人；机构
ABSTRACT The paper has summarized the background and the goal of its topic and has made the simple introduction of the bionic hexapod robot. Through the research of the motion of the six feet of the robot, This design has determined the foot structure，using the analysis of 3 degrees of freedom realizes the forward motion and turning motion of the robot . Picturing of the component and assembly mapping of the bionic hexapod robot as well as the inspection of related parts which ensures the feasibility of the machinery design are both included in the total design. KEYWORDS：bionics ；hexapod robot ；machinery