六足行走機(jī)器人設(shè)計(jì)【含7張cad圖紙+文檔全套資料】
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大 連 大 學(xué) 本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開(kāi)題報(bào)告 論 文 題 目: 六足行走機(jī)器人設(shè)計(jì) 學(xué) 院: 機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 專(zhuān) 業(yè) 、班 級(jí): 機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化日 131 班 學(xué) 生 姓 名: 邵 倩 指導(dǎo)教師(職稱(chēng)) : 關(guān) 浩(教授) 2016 年 12 月 25 日填 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開(kāi)題報(bào)告要求畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開(kāi)題報(bào)告要求 開(kāi)題報(bào)告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié),又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的有效保證。為了使這項(xiàng)工作規(guī)范化和制度化,特制定本要求。 一、選題依據(jù)一、選題依據(jù) 1.論文(設(shè)計(jì))題目及研究領(lǐng)域; 2.論文(設(shè)計(jì))工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值; 3.目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)。 二、論文(設(shè)計(jì))研究的內(nèi)容二、論文(設(shè)計(jì))研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題; 2.擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面(論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路) ; 3.本論文(設(shè)計(jì))預(yù)期取得的成果。 三、論文(設(shè)計(jì))工作安排三、論文(設(shè)計(jì))工作安排 1.擬采用的主要研究方法(技術(shù)路線(xiàn)或設(shè)計(jì)參數(shù)) ; 2.論文(設(shè)計(jì))進(jìn)度計(jì)劃。 四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述 學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻(xiàn)資料, 并在此基礎(chǔ)上通過(guò)分析、研究、綜合,形成文獻(xiàn)綜述。必要時(shí)應(yīng)在調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報(bào)告。綜述或報(bào)告作為開(kāi)題報(bào)告的一部分附在后面,要求思路清晰,文理通順,較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。 五、其他要求五、其他要求 1.開(kāi)題報(bào)告應(yīng)在畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))工作開(kāi)始后的前四周內(nèi)完成; 2.開(kāi)題報(bào)告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查通過(guò); 3.開(kāi)題報(bào)告不合格或沒(méi)有做開(kāi)題報(bào)告的學(xué)生,須重做或補(bǔ)做合格后,方能繼續(xù)論文(設(shè)計(jì))工作,否則不允許參加答辯; 4.開(kāi)題報(bào)告通過(guò)后,原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師; 5.開(kāi)題報(bào)告的內(nèi)容,要求打印并裝訂成冊(cè)(部分專(zhuān)業(yè)可根據(jù)需要手寫(xiě)在統(tǒng)一紙張上,但封面需按統(tǒng)一格式打印) 。 一、選題依據(jù)一、選題依據(jù) 1.論文(設(shè)計(jì))題目 六足行走機(jī)器人設(shè)計(jì) 2. 研究領(lǐng)域 機(jī)械電子工程-機(jī)器人設(shè)計(jì) 3.論文(設(shè)計(jì))工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值 在自然界以及人類(lèi)社會(huì)中存在人類(lèi)無(wú)法到達(dá)的地方以及危及人類(lèi)生命的特殊場(chǎng)合。 如行星表面、防災(zāi)救援等等,對(duì)這些危險(xiǎn)環(huán)境進(jìn)行不斷地探索研究,尋求一條解決問(wèn)題的可行途徑成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展和人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的需要。 地形不規(guī)則以及崎嶇不平是這些環(huán)境的共同特點(diǎn),從而使輪式或履帶式機(jī)器人的應(yīng)用受限。以往的研究表明輪式移動(dòng)方式在相對(duì)平坦的地形上行駛時(shí),具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì):運(yùn)動(dòng)速度迅速、平穩(wěn),結(jié)構(gòu)和控制也較簡(jiǎn)單,但在不平地面上行駛時(shí),能耗將大幅度增加,而在松軟地面或嚴(yán)重崎嶇不平的地形上,車(chē)輪的作用也將嚴(yán)重喪失使移動(dòng)效率降低。為了改善輪子對(duì)松軟地面和不平地面的適應(yīng)能力, 履帶式移動(dòng)方式應(yīng)運(yùn)而生但履帶式機(jī)器人在不平地面上的機(jī)動(dòng)性仍然很差而且行駛時(shí)機(jī)身晃動(dòng)嚴(yán)重。與輪式、履帶式移動(dòng)機(jī)器人相比在崎嶇不平的路面步行機(jī)器人具有獨(dú)特優(yōu)越性能,因此,在這種背景下行走機(jī)器人的研究蓬勃發(fā)展起來(lái)。而仿生步行機(jī)器人的出現(xiàn)更加顯示出步行機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)。 多足行走機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡是一系列離散的足印,運(yùn)動(dòng)時(shí)只需要離散的點(diǎn)接觸,因此對(duì)地面環(huán)境的破壞程度也較小, 而且可以在可能到達(dá)的地面上選擇最優(yōu)的支撐點(diǎn)對(duì)崎嶇地形有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。因此多足行走機(jī)器人對(duì)環(huán)境的破壞程度也較小。輪式和履帶式機(jī)器人則是一條條連續(xù)的轍跡。崎嶇地形中往往含有巖石、泥土、沙子甚至峭壁和陡坡等障礙物, 可以穩(wěn)定支撐機(jī)器人的連續(xù)路徑非常有限,所以此時(shí)輪帶式和履帶式機(jī)器人在這種情況下并不太實(shí)用。多足行走機(jī)器人的腿通常是多自由度的,所以靈活度也較好。 它可以通過(guò)調(diào)節(jié)腿的長(zhǎng)度和伸展程度保持身體水平和調(diào)整重心的位置因此不易翻倒有相對(duì)高的穩(wěn)定性。當(dāng)然多足步行機(jī)器人也存在一些不足之處。比如為使腿部協(xié)調(diào)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)從機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到控制系統(tǒng)算法都比較復(fù)雜, 仿生多足步行機(jī)器人在機(jī)動(dòng)性方面和自然界的節(jié)肢動(dòng)物相比還有很大的差距。 4目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì) 最早的多足步行機(jī)器人可以追溯到中國(guó)三國(guó)時(shí)期的水牛流馬,國(guó)外據(jù)記載最早是 1893 年 Rygg 設(shè)計(jì)的機(jī)械馬。之后多足步行機(jī)器人經(jīng)過(guò)近百年的發(fā)展,取得了極大的進(jìn)步,尤其是隨著當(dāng)今電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,多足步行機(jī)器人不再是過(guò)去的純機(jī)械階段而是進(jìn)入到了如今的機(jī)電控制階段。進(jìn)入八十年代,步行機(jī)器人的發(fā)展更是日新月異,這里簡(jiǎn)單介紹近年來(lái)比較典型的幾種多足步行機(jī)器人。 1983 年,Odetics 公司生產(chǎn)出第一代“OdexI”型六足步行機(jī)器人,如圖 1.1 所 示。該機(jī)器人的電子驅(qū)動(dòng)裝置使用大功率場(chǎng)效應(yīng)管的開(kāi)關(guān)型放大器,用直流電動(dòng)機(jī)作 驅(qū)動(dòng)元件??刂葡到y(tǒng)分級(jí)安排。最低級(jí)的 6 個(gè)寬帶寬處理機(jī)用于處理腿驅(qū)動(dòng)裝置的數(shù)字式伺服回路的數(shù)據(jù)以及腳和腿部觸覺(jué)傳感系統(tǒng)的快速反射式反應(yīng)數(shù)據(jù); 中間級(jí)有一個(gè)處理機(jī),管理 6 個(gè)低級(jí)處理機(jī)和最高一級(jí)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)流的分配;最高級(jí)包括若干個(gè)處理機(jī),處理實(shí)際的行走算法、垂直基準(zhǔn)、數(shù)據(jù)采集、通信和系統(tǒng)診斷等計(jì)算和控制任務(wù)。 1986 年,Miura 和 Shimoyama 等研制出“Collie-2”四足步行機(jī)器人,如圖 1.2 所示。用直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),用 RMS68K 和 MC68020 芯片操作系統(tǒng)控制,機(jī)器人的每一個(gè)關(guān)節(jié)安裝了一個(gè)電位器。 圖 1.1 六足機(jī)器人 “Odex I” 圖 1.2 東京大學(xué)的四足機(jī)器人 “Collie-2” 2002 年,印度研制的六足行走機(jī)器人“舞王” ,如圖 1.3 所示。該機(jī)器人用 18 臺(tái)電子發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)每條腿轉(zhuǎn)動(dòng),基座上裝有電腦用于控制和監(jiān)視,另外用一臺(tái)無(wú)線(xiàn)臺(tái)式電腦用來(lái)遙控,它是印度技術(shù)研究院的科學(xué)家門(mén) 8 年心血的結(jié)晶。 圖 1.3 印度六足行走式機(jī)器人“舞王” 在我國(guó),近年來(lái)多足步行機(jī)器人的研究也取得了很大的進(jìn)展。 1993 年,由上海交通大學(xué)研制的 JTUWM-III 型四足步行機(jī)器人。采用 4 分布式控制系統(tǒng)。以 8098 單片機(jī)為核心的直流伺服系統(tǒng)是機(jī)器人的直接控制級(jí),由 8031 單片機(jī)構(gòu)成的通信控制器是機(jī)器人的中間級(jí),最高級(jí)是管理協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)。 國(guó)內(nèi)其它的單位清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、 長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械研究所、 中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所等在多足步行機(jī)器人領(lǐng)域都取得了豐 碩成果。中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所研制成功水下六足步行機(jī),清華大學(xué)開(kāi)發(fā)出了 DTWN 框架式雙三足移動(dòng)機(jī)器人和五足爬桿機(jī)器人。 二、論文(設(shè)計(jì))研究的內(nèi)容二、論文(設(shè)計(jì))研究的內(nèi)容 1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題 六足行走機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 行走結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面(論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路) (1)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況,做詳細(xì)的調(diào)研,并在此基礎(chǔ)上確定合理的方案實(shí)現(xiàn)六足行走機(jī)器人設(shè)計(jì)。 (2)繪制六足行走機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)圖。 (3)制定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案,繪制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖。 (4)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行必要的參數(shù)計(jì)算。 (5)完成對(duì)系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)工作。 (6)編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3.本論文(設(shè)計(jì))預(yù)期取得的成果 六足行走機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案、設(shè)計(jì)圖, 總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖紙和部分部件圖紙, 六足行走機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 三、論文(設(shè)計(jì))工作安排三、論文(設(shè)計(jì))工作安排 1.擬采用的主要研究方法(技術(shù)路線(xiàn)或設(shè)計(jì)參數(shù)) ; 本課題是機(jī)械設(shè)計(jì)的技術(shù)項(xiàng)目,因?yàn)榧夹g(shù)比較成熟,有關(guān)的硬件條件已基本具備,所以方案是可行的。 參考國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料,根據(jù)擬訂的方案完成六足行走機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),進(jìn)行調(diào)試。 機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng),只需提供電能,就能完成六足行走任務(wù)。 2.論文(設(shè)計(jì))進(jìn)度計(jì)劃 1-2 周 調(diào)研、方案論證 3 周 撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告 4-5 周 方案設(shè)計(jì) 6-8 周 機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9-10 周 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11-12 周 控制系統(tǒng)調(diào)試 13-14 周 完善設(shè)計(jì)方案,進(jìn)行技術(shù)總結(jié) 15 周 準(zhǔn)備答辯 四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)四、需要閱讀的參考文獻(xiàn) 1張金柱,金振林,陳廣廣. 六足步行機(jī)器人腿部機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析J. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào). 2016(09) 2張春陽(yáng),江先志. 六足機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃及其靜態(tài)穩(wěn)定性研究J. 成組技術(shù)與生產(chǎn)現(xiàn)代化. 2016(02) 3程乾. 六足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真研究D. 西南科技大學(xué) 2015 4葉俊,吳宏熊,葉曉偉. 基于并聯(lián)機(jī)械腿的六足機(jī)器人分析與設(shè)計(jì)J. 電子技術(shù)與軟件工程. 2016(22) 5陳剛. 六足步行機(jī)器人位姿控制及步態(tài)規(guī)劃研究D. 浙江大學(xué) 2014 6胡廈. 六足步行機(jī)器人直行關(guān)鍵技術(shù)研究D. 浙江大學(xué) 2008 7金波,胡廈,俞亞新. 新型六足爬行機(jī)器人設(shè)計(jì)J. 機(jī)電工程. 2007(06) 8徐小云,顏國(guó)正,丁國(guó)清,劉華. 六足微型仿生機(jī)器人及其控制系統(tǒng)的研究J. 計(jì)算機(jī)工程. 2002(11) 9宋一然,顏國(guó)正,徐小云. 基于仿生學(xué)原理的六足微型機(jī)器人J. 機(jī)電一體化. 2005(03) 10徐小云,顏國(guó)正,丁國(guó)清. 微型六足仿生機(jī)器人及其三角步態(tài)的研究J. 光學(xué)精密工程. 2002(04) 11六足機(jī)器人控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)D. 哈爾濱理工大學(xué) 2012 12潘陽(yáng). P-P 結(jié)構(gòu)六足機(jī)器人性能設(shè)計(jì)與控制實(shí)驗(yàn)研究D. 上海交通大學(xué) 2014 13Maurizio Ruggiu,Xianwen Kong. Mobility and kinematic analysis of a parallel mechanism with both PPR and planar operation modesJ. Mechanism and Machine Theory . 2012 14Dan Zhang,Zhen Gao. Forward kinematics, performance analysis, and multi-objective optimization of a bio-inspired parallel manipulatorJ. Robotics and Computer Integrated Manufacturing . 2012 (4) 15Zhiying Wang,Xilun Ding,Alberto Rovetta,Alessandro Giusti. Mobility analysis of the typical gait of a radial symmetrical six-legged robotJ. Mechatronics . 2011 (7) 附:文獻(xiàn)綜述或報(bào)告附:文獻(xiàn)綜述或報(bào)告 文獻(xiàn)綜述 基于文獻(xiàn)1為提高機(jī)器人對(duì)工作環(huán)境的適應(yīng)性及工作的靈活性,設(shè)計(jì)一種六足步行機(jī)器人三自由度腿部機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)由并聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和行走機(jī)構(gòu)組成,既具有并聯(lián)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),又具有很好的防護(hù)性。建立驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)線(xiàn)速度與角速度之間的關(guān)系矩陣和該腿部機(jī)構(gòu)全雅可比矩陣,繪制了全雅可比矩陣條件數(shù)分布圖,建立了并聯(lián)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和腿部行走機(jī)構(gòu)顯式 333 形式 Hessian 矩陣。在滿(mǎn)足步矩為 300 mm、越障高度為 200 mm 的條件下,利用組合多項(xiàng)式的方法,對(duì)該腿部足端進(jìn)行軌跡規(guī)劃,并求出了足端軌跡函數(shù)。將該軌跡函數(shù)作為足端輸入,分別繪制了機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)在擺動(dòng)相的角速度、角加速度理論曲線(xiàn)和虛擬樣機(jī)仿真曲線(xiàn)。分析曲線(xiàn)中的數(shù)據(jù)可得角速度、角加速度的理論與仿真結(jié)果相近度均可達(dá)到 10-3 mm,從而驗(yàn)證了理論分析的正確性。 為六足機(jī)器人的開(kāi)發(fā)和控制提供參考。 基于文獻(xiàn)2確立六足機(jī)器人的步態(tài)規(guī)劃成為其行走的關(guān)鍵技術(shù),步態(tài)規(guī)劃直接關(guān)系到機(jī)器人的行走質(zhì)量, 好的行走步態(tài)能保證機(jī)器人在行走過(guò)程中具有良好的穩(wěn)定性以及較高的運(yùn)動(dòng)效率,反之不僅不能使機(jī)器人獲得良好的穩(wěn)定性以及行走品質(zhì),而且很有可能導(dǎo)致機(jī)器人根本不能行走,經(jīng)過(guò)人們對(duì)六足昆蟲(chóng)行走策略的研究,對(duì)于六足機(jī)器人,根據(jù)其在行走過(guò)程中支撐足的數(shù)目,可將其行走形式分為三角步態(tài)、四足步態(tài)以及波動(dòng)步態(tài)。 三角步態(tài)為六足機(jī)器人最常用的步態(tài),其穩(wěn)定性好、行走效率高。六足機(jī)器人在行走過(guò)程中,其步長(zhǎng)對(duì)機(jī)器人穩(wěn)定性具有一定的影響。為保證機(jī)器人具有良好的穩(wěn)定性,機(jī)器人行走時(shí)應(yīng)選取適當(dāng)?shù)牟介L(zhǎng),本文以六足機(jī)器人樣機(jī)為研究對(duì)象,規(guī)劃了六足機(jī)器人橫向與縱向直行的三角步態(tài),并結(jié)合其步長(zhǎng)分析了機(jī)器人在采用三角步態(tài)直行時(shí)的穩(wěn)定性。 基于文獻(xiàn)3從以下三方面考慮(1)六足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì): 在對(duì)六足生物的典型生理結(jié)構(gòu)特征參數(shù)量化分析基礎(chǔ)上,進(jìn)行了六足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),以機(jī)器人運(yùn)動(dòng)靈活性為優(yōu)化目標(biāo)對(duì)行走機(jī)構(gòu)特征參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化分析, 確定了六足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的較優(yōu)幾何參數(shù)。最后,以較優(yōu)行走機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)進(jìn)行了行走機(jī)構(gòu)關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度分析。(2)行走機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析:基于 D-H 參數(shù)方法構(gòu)建了六足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,以運(yùn)動(dòng)學(xué)模型為基礎(chǔ)推導(dǎo)了其擺動(dòng)相和支撐相的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程;基于拉格朗日方法構(gòu)建了行走機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)模型, 以動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ)推導(dǎo)了其擺動(dòng)相和支撐相的動(dòng)力學(xué)方程。(3)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃策略分析:針對(duì)行走機(jī)構(gòu)的足端軌跡規(guī)劃、步態(tài)規(guī)劃和步態(tài)穩(wěn)定性三個(gè)典型問(wèn)題,開(kāi)展其運(yùn)動(dòng)規(guī)劃策略分析。采用多項(xiàng)式插值方法建立了擺動(dòng)相和支撐相的基礎(chǔ)足端軌跡規(guī)劃策略,結(jié)合行走機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,制訂了腿部各關(guān)節(jié)角度規(guī)劃策略, 在此基礎(chǔ)上分析了六足機(jī)器人在復(fù)雜地形環(huán)境中行走機(jī)構(gòu)的足端軌跡。分析了六足機(jī)器人三足、四足和波動(dòng)步態(tài)三種典型步態(tài),結(jié)合六足機(jī)器人步態(tài)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析, 提出了一種六足機(jī)器人在復(fù)雜地形環(huán)境中自由探尋步態(tài)的規(guī)劃策略。最后,在前述理論分析的基礎(chǔ)上,采用商用機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真軟件對(duì)六足機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)直行和轉(zhuǎn)彎與上下階梯兩種典型基礎(chǔ)運(yùn)動(dòng)模式進(jìn)行了仿真分析,通過(guò)實(shí)物樣機(jī)的直行和轉(zhuǎn)彎與上下階梯兩種運(yùn)動(dòng)模式的物理試驗(yàn),驗(yàn)證本文建立的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法、足端軌跡規(guī)劃、步態(tài)規(guī)劃以及復(fù)雜環(huán)境運(yùn)動(dòng)規(guī)劃策略等理論分析方法的正確性和有效性。 基于文獻(xiàn)4簡(jiǎn)要介紹并聯(lián)機(jī)械腿與六足機(jī)器人的基礎(chǔ)上,對(duì)機(jī)器人整體及機(jī)械腿構(gòu)型進(jìn)行了分析,并重點(diǎn)闡述了基于并聯(lián)機(jī)械腿的六足機(jī)器人的整體設(shè)計(jì)問(wèn)題。 基于文獻(xiàn)5以六足步行機(jī)器人位姿控制和步態(tài)規(guī)劃兩個(gè)方面作為研究切入點(diǎn), 通過(guò)深入研究旨在實(shí)現(xiàn)六足步行機(jī)器人位姿閉環(huán)控制,同時(shí)對(duì)六足步行機(jī)器人轉(zhuǎn)彎步態(tài)進(jìn)行深入研究,從而為后續(xù)對(duì)適于六足步行機(jī)器人復(fù)雜環(huán)境中行走的步態(tài)研究奠定基礎(chǔ)。其中包括:運(yùn)動(dòng)學(xué)的研究、位姿解算算法的研究、位姿閉環(huán)控制研究、步態(tài)規(guī)劃研究。 基于文獻(xiàn)6確立了機(jī)器人簡(jiǎn)單的步態(tài)模型,從理論上推導(dǎo)了機(jī)器人直行時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,并通過(guò)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)介紹了電機(jī)運(yùn)動(dòng)的特性和設(shè)計(jì)方法。在 ADAMS 動(dòng)力學(xué)仿真軟件中建立機(jī)器人模型,通過(guò)仿真結(jié)果驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)學(xué)模型并優(yōu)化機(jī)器人的結(jié)構(gòu)參數(shù)。重點(diǎn)介紹六足步行機(jī)器人樣機(jī)的制作過(guò)程,包括機(jī)械設(shè)計(jì)、總體控制策略設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)及軟件設(shè)計(jì)四部分。 基于文獻(xiàn)7用仿哺乳類(lèi)的腿部結(jié)構(gòu),并針對(duì)這種腿部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)六足的行走方式,通過(guò)對(duì) 12 個(gè)步進(jìn)電機(jī)的控制,采用三角步態(tài),實(shí)現(xiàn)六足機(jī)器人的直行功能。仿真及試驗(yàn)證明,這種結(jié)構(gòu)能較好地維持六足機(jī)器人自身的平衡,有助于更深入地研究六足機(jī)器人抬腿行走姿態(tài)及可行性。 基于文獻(xiàn)8910根據(jù)微型六足仿生機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng), 分析這種微型六足仿生機(jī)器人的移動(dòng)原理,闡述如何通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)控制微型六足仿生機(jī)器人的運(yùn)動(dòng),該機(jī)器人基于仿生學(xué)原理,結(jié)構(gòu)獨(dú)特、簡(jiǎn)單、新穎,能方便地實(shí)現(xiàn)前進(jìn)和后退,其樣機(jī)外形尺寸為:長(zhǎng) 30mm,寬 40mm,高 20mm,重 6.3 克。并對(duì)該樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該機(jī)器人具有較好的機(jī)動(dòng)性。 在分析六足昆蟲(chóng)運(yùn)動(dòng)機(jī)理的基礎(chǔ)上 ,采用平面四連桿機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)、皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、微型直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)和 PC 機(jī)控制方案。 基于文獻(xiàn)9介紹一種新的六足微型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和控制,分析機(jī)器人的移動(dòng)的原理。該機(jī)器人基于仿生學(xué)的原理,它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,設(shè)計(jì)獨(dú)特,能前進(jìn)和后退?;诜律鷮W(xué)原理 ,在分析六足昆蟲(chóng)運(yùn)動(dòng)機(jī)理的基礎(chǔ)上 ,采用平面四連桿機(jī)構(gòu)、 蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)、皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、微型直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)和 PC 機(jī)控制方案 ,研制成一種新型“微型六足仿生機(jī)器人” ,其樣機(jī)外形尺寸為 :長(zhǎng) 30mm ,寬 4 0mm ,高 2 0mm ,重 6 .3g。討論了該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)步態(tài)并分析了其運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性 ,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該機(jī)器人具有較好的機(jī)動(dòng)性。 基于文獻(xiàn)11l 利用 CPG 仿生算法來(lái)解決六足機(jī)器人多步態(tài)行走時(shí)的多關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)問(wèn)題,利用 CPG 之間的耦合關(guān)系實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的不同步態(tài)形式,提高機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的靈活性 基于文獻(xiàn)12介紹一種采用 Parallel-Parallel(PP)結(jié)構(gòu)的新型六足機(jī)器人,它的特點(diǎn)在于每條腿均采用了三支鏈并聯(lián)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),從而大大提高了單腿的承載、剛度和精度。此外當(dāng)機(jī)器人機(jī)身進(jìn)行相關(guān)作業(yè)時(shí),它的六條腿均要著地,從而機(jī)身、六條腿和地面之間也可以被看成是一個(gè)更大的并聯(lián)系統(tǒng)。故而可以稱(chēng)該機(jī)器人為 PP結(jié)構(gòu)的六足機(jī)器人。本文針對(duì)該六足機(jī)器人從機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能分析、控制方法和容錯(cuò)性能等四個(gè)方面做研究,同時(shí)也對(duì)機(jī)器人真實(shí)樣機(jī)做了大量的實(shí)驗(yàn)。 審審 核核 意意 見(jiàn)見(jiàn) 指導(dǎo)教師評(píng)閱意見(jiàn)指導(dǎo)教師評(píng)閱意見(jiàn)(對(duì)選題情況、研究?jī)?nèi)容、工作安排、文獻(xiàn)綜述等方面進(jìn)行評(píng)閱) 簽字: 年 月 日 教研室主任意見(jiàn)教研室主任意見(jiàn) 簽字: 年 月 日 學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)意見(jiàn)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)意見(jiàn) 簽字: 年 月 日 公章:
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