（图纸+论文）仿生机器人的机构设计与运动仿真设计（全套完整）

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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。协调控制问题机器人的自由度越多，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。如动力源驱动方式传感器集成控制以及同外界的通讯等，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为的行为库，行为库是基于围绕决定机器龙虾行动的组状态变量而组织的命令。同时它也能承载用于销毁水雷的传感器和少量炸药。六足步行机器人加拿大大学研究开发的步行机器人如图.所示，在个圆形机体上均布有条腿。每条腿有个关节，每个关节由个独立的电机控制。控制系统采用公司的系列，整个系统共采用片芯片分层控制，其中每片控制条腿个关节，另外片作为中心控制器，向另外片发送和接收指令。每条腿是个独立的子系统，依靠从中心控制器传来的位置信号来进行步态规划。通信和事件管理采用总线接口模式。国内仿生机器人的研究现状国内在相关领域的研究起步较晚，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。目前有北航上海交大北科大国防科大东南大学沈阳自动化所和哈工大等科研院所正在从事仿生机器人的研究。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“蝇眼透镜”是种新型光学元件，它的用途很多。自然界形形色色的生物，都有着怎样的奇异本领它们的种种本领，给了人类哪些启发模仿这些本领，人类又可以造出什么样的机器这里要介绍的门新兴科学仿生学。仿生学是指模仿生物建造技术装置的科学，它是在本世纪中期才出现的门新的边缘科学。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。仿生学是世纪年代出现的门综合性边缘科学．它由生命科学与工程技术学科相互渗透相互结合而成，通过学习模仿复制和再造生物系统的结构功能工作原理及控制机制，来改进现有的或创造性的机械仪器建筑和工艺过程。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口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军事侦察与攻击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已知的环境，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，将它们的运动机理和行为方式运用到对机器人运动机理和控制的研究中，这就是仿生学在机器人科学中的应用。这应用已经成为军用机器人研究领域的热点和未来发展方向之。最新发展仿生学与遗传学的整合是系统生物工程的理念，也就是发展遗传工程的仿生学。人工基因重组转基因技术是自然重组基因转移的模仿，还天然药物分子生物高分子的人工合成是分子水平的仿生，人工神经元神经网络细胞自动机是细胞系统水平的仿生，跟随单基因遗传学单基因转移发展到多基因系统调控研究的系统遗传学多基因转基因的合成生物学，以及纳米生物技术生物计算计算机技术的系统生物工程发展，仿生学已经全面发展到个从分子细胞到器官的人工生物系统开发的时代。.仿生型多足步行机器人技术综述国外仿生机器人研究现状由于仿生机器人所具有仿生,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，将它们的运动机理和行为方式运用到对机器人运动机理和控制的研究中，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，并增强自身的动手能力与计算机编程能力。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。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，根据苍蝇嗅觉器的结构和功能，仿制成种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器分析器经发现气味物质的信号，便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。这种小型气体分析仪，也可测量潜水艇和矿井里的有害气体。利用这种原理，还可用来改进计算机的输入装置和有关气体色层分析仪的结构原理中。也可以对陆生的甲虫和蜈蚣等腿部运动的分析核研究制造出相应的产品，应用于军事，工业和科研。目录摘要第章绪论.仿生机器人概述.仿生型多足步行机器人技术综述国外仿生机器人研究现状国内仿生机器人的研究现状.多足机器人的关键技术协调控制问题信息融合问题机构设计问题微传感和微驱动问题能源问题第章仿生机器人总体设计方案的确定.概述机构模型.本体结构设计六面连接体设计步行足的结构模型仿生六足虫机器人的整体结构骨架的搭建第章仿生机器人运动系统的设计.腿部的运动分析和设计.传动部分结构设计.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。运动系统硬件设计是采用的慧鱼接口板。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

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