（优秀毕业全套设计）仿生机器人的机构设计与运动仿真设计（整套下载）

格式：RAR 上传：2022-06-25 05:57:52

《（优秀毕业全套设计）仿生机器人的机构设计与运动仿真设计（整套下载）》修改意见稿

1、“.....国内对多足步行世纪八十年代末九十年代初起步。北京航空航天大学于上个世纪九十年代初研制过台仿牲畜的四足步行机器人，它采用液压驱动，每足有二个自由度，总重约二吨。中国科学院沈阳自动化研究所也开展了这个领域的研究工作，它与长春光机所于年月共同研制了海蟹号六足步行机器人。它采用的是极坐标的具有个自由度的六足机构，潜深米，重.吨。清华大学在年研制出了台型全方位四足步行机器人，各足沿圆周均匀分布，每条腿三个自由度，由电机驱动，大小腿垂直布置。在此样机基础上做了直走，横走各种步态和转弯等各种实验研究。上海交通大学的马培荪等人研制了种形状记忆合金丝驱动的微小型六足机器人，它的行走机构重.，平均行走速度为，采用.电源，控制系统简单小巧轻便。上海交通大学还研制出了种仿哺乳动物的关节式四足步行机器人“，它能以对角线步态行走，在足底加了测力传感器，在上位机中利用模糊神经网络系统对力反馈信息进行处理，调整步行参数，提高了步行的稳定性......”。

2、“.....北航机器人所在国家智能机器人主题支持下，研制出了能实现简单抓取和操作作业的多指灵巧手如图.所示。型灵巧手采用精密齿轮传动结构，具有手指，关节，每关节为直流电机驱动，并实现了将电机安装于手指中。控制系统采用多层多目标递阶控制系统。其中，由机完成物体的理想轨迹跟踪层手指协调层工作，由四个控制器完成四个手指关节位置控制。手指内各关节控制器在物理上位于同控制器内，以便必要时相互交换信息提高控制精度，减小藕合造成的控制误差。同时北航机器人所的个研究小组正在进行微小型鱼类仿生机器人潜水器技术的研究，研制了仿生“机器鱼”实验模型，并开展“多机器鱼协调控制”技术研究。哈工大机器人研究所研制了高灵活性的仿人手臂及拟人双足步行机器人。其仿人手臂具有工作空间大关节无奇异姿态结构紧凑等特点。通过软件可实现避障回避关节极限和优化动力学性能等。.多足机器人的关键技术现代仿生学与机器人技术相结合的研究和应用己经得到了各国相关研究人员和专家的极大关注，取得了大量可喜成果和积极进展，主要集中在以下几个方面开展广泛和深入的研究......”。

3、“.....机构越复杂，必将导致控制系统的复杂化。复杂大系统的实现不能全靠子系统的堆积，要做到“整体大于组分之和”，同时要研究高效优化的控制算法才能使系统具有实时处理能力。信息融合问题在仿生机器人的设计开发中，为实现对不同物体和未知环境的感知，都装备有定量的传感器，多传感器的信息融合技术把分布在不同位置的多个同类或不同类的传感器所提供的局部境的不完整信息加以综合，消除多传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾，从而提高系统决策规划反应的快速性和正确性。机构设计问题合理的机构设计是仿生机器人实现的基础。生物的形态经过千百万年的进化，其结构特征极具合理性，而要用机械来完全仿制生物体几乎是不可能的，只有在充分研究生物肌体结构和运动特性的基础上提取其精髓进行简化，才能开发全方位关节机构和简单关节组成高灵活性的机器人机构。微传感和微驱动问题微型仿生机器人作为仿生机器人中特殊的种类，绝不是传统常规机器人的按比例缩小，它的开发涉及到电磁机械热光化学生物等多学科。对于微型仿生机器人的制造，需要解决些工程上的问题......”。

4、“.....实现微传感和微驱动的个关键技术是机电光体结合的微加工技术。同时，在设计时必须考虑到尺寸效应新材料新工艺等问题。能源问题要使机器人在相对较广的范围内完成较长时间的复杂工作，能源问题是不得不考虑的。目前，广泛作为无缆机器人能源的电池还不能满足机器人长时间，大范围的工作要求。可以说新能源的开发研究，对机器人研究有着重要的意义。第章仿生机器人总体设计方案的确定.概述机构模型六足仿生机器是个复杂的机器人系统，包括机械传动和电气控制两大部分，其中机械系统必须具有运动灵活传动精密的机械本体，结构合理高效运作的控制框架，以及运算高速工作可靠的硬件平台。本章将从上述这几个方面对六足生机器人的总体设计方案进行介绍。.本体结构设计六足仿生机器人是种基于仿生设计理念的多足步行机器人，在设计时遵循了“行为仿生，突出功能”的原则，其模型样机的机械本体是以六足甲虫为生物原型建造的。为便于研究机械部件采用积木搭建方式。六面连接体设计为了使六面连接体连接稳定可靠采用了如下连接方式主要连接方式燕尾槽连接，如图.......”。

5、“.....原因如下聚酰胺能承受定外力作用，具有良好的机械性能和耐高低温性能，尺寸稳定性较好，而且价格便宜又是通用塑料的种容易购得。零件示意图如图.所示六面连接体基本件均用设计软件设计能够满足本次仿生机器人机构及性能要求。步行足的结构模型机器人的步行足模型可以简化为类似关节串联操作臂的型结构，从足根部与躯体连接处起计，包括个转动关节，和位于足尖的由三个正交转动关节坐标系组成的个球关节，如图.所示。整个足由基节股节和胫节三部分构成，其中基节与躯体之间，基节与股节之间以及股节与胫节之间均为转动副连接，在实际的仿生甲虫机器人样机的机械本体中，步行足各段长度分别为基节股节胫节仿生六足虫机器人的整体结构仿生六足虫机器人的整体结构由个长方形的躯体和六条结构完全相同的步行足构成，六条步行足对称的平均分布于躯体的两侧，如图.所示。仿生机器人的机械本体以六面连接体搭建，并在躯体上预设安装空间及安装孔，便于控制电路传感器电源模块等设备的安装。同时考虑到外形封装的需要，兼顾了仿生六足甲虫外形的特点，整体上采用长方体结构。整个机械本体的结构如图......”。

6、“.....所示机器人骨架。第章仿生机器人运动系统的设计.腿部的运动分析和设计本机器人的腿部机构示意简图如图.所示为曲柄摇杆机构，连杆与为个构件，在曲柄的作用下，腿的部分可以前后摆动.通过调整单个构件和脚底部件的距离，使曲柄旋转时，机器人的脚以椭圆的形状摆动，这就相当于行走时走了步。本机器人有步进电机驱动，电机轴上套接直齿轮，通过齿轮联接动蜗杆轴的转动。其中电机轴是输出轴，蜗杆轴是输出轴。蜗杆转动带动其侧的三个蜗轮转动，继而带动腿部运动来控制机器人的移动。电机逆向转动使机器人前进，反向转动使机器人后退。由于同边的腿关节由曲轴与蜗轮联接，故可以通过调节曲轴角度来控制各腿相位的异同以及相位差，故可以达成不同的步态。安装六个曲柄带动六只脚，要严格保持致，同时触地的三只脚，要使用同样的曲柄安装。此时，离地的三只脚的曲柄作度旋转。曲柄的正确安装关系到机器人以正确的步调行走。.传动部分结构设计结合腿的结构和运动设计，考虑用两个电机带动腿部运动......”。

7、“.....通过将电机的旋转运动转化为六条腿曲柄摇杆机构的协调动作，即“三脚行走步态”.所设计的传动系统结构如图.所示，动力来源于电机连接到固定的减速比为的法兰齿轮组，动力经过齿轮传动传至六个蜗杆，带动六个蜗轮曲柄协调运动，传到腿部，使六条腿协调运动。.步态规划及分析该机器人的行走方式为“三脚行走步态”如图.所示关于步态的参数描述通俗的说，步态是行走系统抬腿和放腿的顺序。步行机器人的腿可以看作两状态器件。腿的悬空相指腿抬离地而的阶段，悬空相状态记为“。腿的支撑相指腿支撑在地并推动机体向前运动的阶段，支撑相的状态记为。运动周期指周期步态中腿运动个完整循环所需要的时间。周期步态指各腿的运动周期相同，且任腿的运动周期不随时间而变化。有荷因数指腿支撑在地而上的时间占整个运动周期的比例则步态称为规则步态腿的相对相位，指第足的触地时刻相对于第足的延时在个运动周中的比例步距，指个完整的腿循环中机体重心移动的位置。腿行程，指支撑相时足端相对于机体移动的距离。腿节距,指横向运动步行机机体同端上相邻腿运动卞平而之间的距离。行程距......”。

8、“.....行程间距，指横向运动步行机前后足对行程中点的间距。推程时间，指腿在支撑相的持续时间回程时间，指腿在悬空相的持续时间，平均速度，山此可以算出行程，步距和有荷因数之间的关系式是。静态稳定六足步行机器人，由于要求时所以，即平均速度上限取决于行走系统采用波形步态时，机体侧上各腿的迈步动作形成种由后向前的波形式。自然界六足昆虫在所有速度范围内都采用波形步态，八足动物也常采用波形步态。三角步态运动原理三角步态或交替三角步态，是时的波形步态运动时六条腿成两组三角形交替支迈步前进。“六足纲”昆虫蟑螂蚂蚁等步行时，般不是六足同时直线前进，而是将三对足分成两组，以三角形支架结构交替前行。身体左侧的前后足及右侧的中足为组，右侧的前后足和左侧的中足为另组，分别组成两个三角形支架。当组三角形支架中所有的足同时提起时，另组三角形支架的三只足原地不动，支撑身体，并以其中足为支点，前足胫节的肌肉收缩，拉动身体向前，后足胫节的肌肉收缩，将虫体往前推，因此身体略作以中足为支点的转动，同时虫体的重心落在另组“三角形支架”的三足上......”。

9、“.....相互轮换周而复始。这种行走方式使昆虫可以随时随地停息下来，因为重心总是落在三角支架之内。这就是典型的三角步态行走法，其行走轨迹并非是直线，而是旱“之”字形的曲线前进。机器人采用三角步态的运动示意如图所示。机器人开始运动时左侧的号腿和右侧的,号腿抬起准备向前摆动，另外三条腿处于支撑状态见图.，支撑机器人本体确保机器人的原有重心位置处于三条支腿所构成的三角形内，使机器人处于稳定状态不至于摔倒,摆动腿向前跨步见图.，支撑腿面支撑机器人本体，面在小型直流驱动电机和皮带传动机构的作用下驱动机器人本体，使机器人机体向前运动个半步长见图.。在机器人机体移动到位时，摆动腿立即放下，呈支撑态，使机器人的重心位置处于三条支撑腿所构成的三角形稳定区内，原来的支撑腿已抬起并准备向前跨步见图.,摆动腿向前跨步见图.，支撑腿此时面支撑机器人本体，面驱动机器人本体，使机器人机体向前运动个步长见图.，如此不断从步态，循环往复，周而复始实现机器人不断向前运动。第章控制系统的设计.控制的硬件系统设计控制系统硬件采用慧鱼接口板......”。

仿生机器人的机构设计与运动仿真CAD截图01 仿生机器人的机构设计与运动仿真CAD截图02 仿生机器人的机构设计与运动仿真CAD截图03 仿生机器人的机构设计与运动仿真CAD截图04 仿生机器人的机构设计与运动仿真CAD截图05 仿生机器人的机构设计与运动仿真CAD截图06 仿生机器人的机构设计与运动仿真CAD截图07 仿生机器人的机构设计与运动仿真CAD截图08 仿生机器人的机构设计与运动仿真CAD截图09