（全套CAD）仿生机器人的机构设计与运动仿真设计

格式：RAR 上传：2022-06-25 08:12:23

《（全套CAD）仿生机器人的机构设计与运动仿真设计》修改意见稿

1、“.....步态规划及分析关于步态的参数描述三角步态运动原理第章控制系统的设计.控制的硬件系统设计.慧鱼接口板介绍外形尺寸和重量电源直流，处理器和存储器输出或者数字量输入模拟阻抗输入和模拟电压输入和距离传感器输入和红外线输入接口和串口接口的选择端口的固定设置红外测试功能针插槽扩展板用插槽无线射频通信模块用插槽对接口板的程序控制.接口板与机器人的连接.软件系统软件介绍运动规划程序设计第章运动仿真.计算机仿真技术基于的机器人运动仿真实物仿真第章总结与展望致谢参考文献摘要随着仿生学与机器人技术的飞速发展，仿生机器人已日益成为机器人领域的研究热点。本论文结合理论与实践，对仿生机器人的结构与控制系统进行了研究。本论文主要研究内容包括仿生机器人的总体方案设计驱动系统与运动系统的设计运动控制系统的软硬件设计。总体方案设计主要讨论了仿生机器人的机械本体结构，机器人足的结构设计。驱动系统和运动系统主要分析了腿部的运动,机器人的运动规划和驱动系统结构......”。

2、“.....软件设计是结合慧鱼公司开发的编程软件进行编程。运用对机器人进行运动仿真，并通过试验实现了设计要求。关键词仿生机器人，结构，控制，编程，运动仿真,.,仿生,机器人,机构,设计,运动,仿真,毕业设计,全套,图纸前言随着仿生学与机器人技术的飞速发展，仿生机器人已日益成为机器人领域的研究热点。仿生学将有关生物学原理应用到对工程系统的研究与设计中，尤其对当今日益发展的机器人科学起到了巨大的推动作用。当代机器人研究的领域已经从结构环境下的定点作业中走出来，向航空航天星际探索海洋探索水下洞穴探索军事侦察军事攻击军事防御水下地下管道探测与维修疾病检查治疗抢险救灾等非结构环境下的自主作业方面发展，未来的机器人将在人类不能或难以到达的已知或未知环境里工作。人们要求机器人不仅要适应原来结构化的己知的环境，更要适应未来发展中的非结构化的未知的环境。除了传统的设计方法，人们也把目光对准了生物界，力求从丰富多彩的动植物身上获得灵感......”。

3、“.....这就是仿生学在机器人科学中的应用。本文结合当前仿生机器人的研究现状与未来发展方向，以慧鱼机器人模型为平台制作对机械本体结构传动系统，控制系统的软件编程进行了系统设计及介绍。现对研究和实验当中取得的主要成果总结如下．通过对甲虫六条腿的结构与功能的研究，设计了六足仿生机器人的足的结构，实现了机器人的结构仿生。．在对仿生模型的结构仿生与运动仿生分析的基础上，确定了采用慧鱼接口板作为控制器。．利用慧鱼接口板实现了电机和微动的控制，从而对机器人进行运动控制。．根据三角步态原理，设计了前进后退以及转弯等不同运动状态。并对机器人进行了运动分析，得出了般的结论。．以慧鱼公司开发的编程软件，对机器人进行软件编程，使它按规定的路线运动，实现对其运动的控制。本次毕业设计的目的和意义是综合运用大学四年里所学到的基础理论知识达到设计目的并提高自己分析问题和解决问题的能力，提高机械控制系统设计操纵机构的设计能力及运用设计软件的建模能力......”。

4、“.....本课题的研究前景十分广阔。例如，可以通过对海蟹的研究，进行仿生设计，制造出海陆两用的仿生机器人，建立基于环境适应行为的智能运动控制策略。在此基础上，为未来智能化近海两栖作战新概念武器结构设计与分析提供新方法。对于跟踪国际先进军事技术，建立新型作战武器有重要意义。躯体离地高度骨架的搭建使用六面连接体零件搭建如图.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......”。

5、“.....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。该机器人左右两侧分别装有个电机.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......”。

6、“.....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。的灵巧动作对于人类的生产和科研活动有着极大的帮助，所以，自年代中期以来，机器人科学家们就开始了有关仿生机器人的研究。系列六足机器人德国的卡尔斯鲁厄大学的教授所领导的研究小组对多足仿生机器人进行了多年的研究。比较有代表性的研究成果是他们研制的系列六足机器人如图.所示该机器人由躯体头部和六条相同的足构成。躯体装载有微控制器处理单元电源和摄像头所有部件都装在本体上，因此可以满足自主性的要求。它总重，长宽均为，最大承载最大行进速度为．。它装有多种传感器，包括轴编码器力阻传感器倾角传感器红外测距传感器以及用作视觉传感器所的摄像头。通过对多种传感器反馈信号的处理，可以实现不平地面上的自主运动。仿昆虫六足步行机器人新西兰的坎特伯雷大学在年底研制成功了种微型伺服电机驱动的六足步行机器人。它是以竹节虫为生物模拟对象的具有全方位步态的步行机器人如图．所示。该机器人共有六条三关节的步行足......”。

7、“.....每条步行足端部装有个框架应变结构的三维力传感器并使用碳纤维包覆的保护稍对接触地面的足端进行保护。该机器人采用二级分布式控制框架，硬件部分采用了集成了个芯片的集成控制板卡对关节驱动信号和力姿态传感器信号进行处理运算。该机器人尺寸为，重.能以．的平均速度在复杂地形中自主行走运动．并具有越障能力。机器龙虾在美国的国防高级研究项目代理部资助下，美国海军与马萨产品公司和波士顿的东北大学联合研究的仿龙虾八足步行机器人如图.所示可以在海底进行水雷搜索和引爆的作业。它包括英寸的壳体，壳体由条自由度腿驱动，能够浮游与爬行，头部装有个钳子，起到液动控制舵的作用，尾部伸出英寸长的水流动力控制平面来保持稳定。机器龙虾的关节动作采用肌肉型驱动器用形状记忆合金镍钦诺做成的力可恢复型人造肌肉控制。该控制器采用了套决定机器龙虾行,.,.第章绪论......”。

8、“.....仿生学词是年由美国斯蒂尔根据拉丁文生命方式的意思和字尾“具有的性质”的意思构成的。仿生学在具有生命之意的希腊语上，加上有工程技术涵义的而组成的词。大约从年才开始使用。生物具有的功能迄今比任何人工制造的机械都优越得多，仿生学就是要在工程上实现并有效地应用生物功能的门学科。例如关于信息接受感觉功能信息传递神经功能自动控制系统等，这种生物体的结构与功能在机械设计方面给了很大启发。可举出的仿生学例子，如将海豚的体形或皮肤结构游泳时能使身体表面不产生紊流应用到潜艇设计原理上。仿生学也被认为是与控制论有密切关系的门学科，而控制论主要是将生命现象和机械原理加以比较，进行研究和解释的门学科。苍蝇，是细菌的传播者，谁都讨厌它。可是苍蝇的楫翅又叫平衡棒是“天然导航仪”，人们模仿它制成了“振动陀螺仪”。这种仪器目前已经应用在火箭和高速飞机上，实现了自动驾驶。苍蝇的眼睛是种“复眼”，由多只小眼组成，人们模仿它制成了“蝇眼透镜”......”。

9、“.....用它作镜头可以制成“蝇眼照相机”，次就能照出千百张相同的相片。这种照相机已经用于印刷制版和大量复制电子计算机的微小电路，大大提高了工效和质量。同时，开展对海的研究也可以为水下科学考察海底探矿等领域的新型机器人的开发打下理论基础。在对未知空间的探索方面也有极大的发展空间。例如，令人讨厌的苍蝇，与宏伟的航天事业似乎风马牛不相及，但仿生学却把它们紧密地联系起来了。苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢原来，苍蝇的“鼻子”嗅觉感受器分布在头部的对触角上。每个“鼻子”只有个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就可区别出不同气味的物质。因此，苍蝇的触角像是台灵敏的气体分析仪。仿生学家由此得到启发......”。

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