四足步行機(jī)器人腿的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(已修改)
2025-07-05 17:25 本頁面
【正文】 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）四足步行機(jī)器人腿的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：所在系部：專業(yè)班級(jí)：指導(dǎo)教師：日 期：摘 要本文介紹了國(guó)內(nèi)外四足步行機(jī)器人的發(fā)展?fàn)顩r和三維制圖軟件SolidWorks的應(yīng)用，著重分析了設(shè)計(jì)思想并對(duì)行走方式進(jìn)行了設(shè)計(jì)并在此軟件基礎(chǔ)上四足步行機(jī)器人腿進(jìn)行了繪制，對(duì)已繪制的零部件進(jìn)行了裝配和三維展示。展示了SolidWorks強(qiáng)大的三維制圖和分析功能。同時(shí)結(jié)合模仿四足動(dòng)物形態(tài)展示出了本次設(shè)計(jì)。對(duì)設(shè)計(jì)的四足行走機(jī)器人腿進(jìn)行了詳細(xì)的分析與總結(jié)得出了該機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)。本文對(duì)四足機(jī)器人腿的單腿結(jié)構(gòu)分析比較詳細(xì)，并結(jié)合三維進(jìn)行理性的理解。關(guān)鍵詞：SolidWorks；足步行機(jī)器人腿IAbstractIn this paper, fouth inside and outside the twolegged walking robot and the development of threedimensional mapping of the application of SolidWorks software, focused on an analysis of design concepts and approach to the design of walking and the basis of this software quadruped walking robot legs have been drawn on ponents have been drawn to the assembly and threedimensional display. SolidWorks demonstrated a strong threedimensional mapping and analysis functions. At the same time, bined with fourlegged animal patterns to imitate the design show. The design of fourlegged walking robot legs to carry out a detailed analysis and arrive at a summary of the advantages and disadvantages of the institution. In this paper, four singlelegged robot more detailed structural analysis, bined with a rational understanding of threedimensional.Keywords: SolidWorks。 fourlegged walking robotI目 錄摘 要 IAbstract II1 緒論 1 步行機(jī)器人的概述 1 步行機(jī)器人研發(fā)現(xiàn)狀 1 存在的問題 52 四足機(jī)器人腿的研究 6 腿的對(duì)比分析 6 開環(huán)關(guān)節(jié)連桿機(jī)構(gòu) 6 閉環(huán)平面四桿機(jī)構(gòu) 9 腿的設(shè)計(jì) 11 腿的機(jī)構(gòu)分析 12 支撐與擺動(dòng)組合協(xié)調(diào)控制器 18 單條腿尺寸優(yōu)化 21 數(shù)學(xué)建模 21 運(yùn)動(dòng)特征的分析 23 機(jī)器人腿足端的軌跡和運(yùn)動(dòng)分析 24 機(jī)器人腿足端的軌跡分析 24 機(jī)器人腿足端的運(yùn)動(dòng)分析 273 機(jī)體設(shè)計(jì) 30 機(jī)體設(shè)計(jì) 30 機(jī)體外殼設(shè)計(jì) 30 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31 利用Solid Works進(jìn)行腿及整個(gè)機(jī)構(gòu)輔助設(shè)計(jì) 354 結(jié)論 36 論文完成的主要工作 36 總結(jié) 36參考文獻(xiàn) 37致 謝 391 緒論 步行機(jī)器人的概述機(jī)器人相關(guān)的研發(fā)和應(yīng)用現(xiàn)如今早已變成每個(gè)國(guó)家的重要科研項(xiàng)目之一，通過運(yùn)用機(jī)器人來代替人們的某些危險(xiǎn)工作或者幫助殘疾人完成自己所不能完成的事情。在工業(yè)，手工業(yè)，重工業(yè)等方面機(jī)器人的輔助功能尤為突出，大大提高了工作效率，節(jié)省開支。其中，行走機(jī)構(gòu)比較普遍，比如哈爾濱工業(yè)大學(xué)自主研發(fā)的可以用來進(jìn)行足球比賽的幾個(gè)四足機(jī)器人，在較小的場(chǎng)地里用機(jī)器人踢球看起來非常有趣。步行是人和自然界的大多數(shù)動(dòng)物所具有的一種運(yùn)動(dòng)方式。步行能夠比較有效的適應(yīng)環(huán)境的變化，相對(duì)于履帶式、輪式和蠕動(dòng)式這些運(yùn)動(dòng)方式來說，明顯更有發(fā)展的前景。一些專家和學(xué)者從事于步行機(jī)器人的研發(fā)工作，并不是為了刻意去追求對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的研發(fā)，而是因?yàn)椴叫袡C(jī)器人確實(shí)具有廣泛的應(yīng)用前景，比如在替代危險(xiǎn)環(huán)境下工作的人們、工廠的維護(hù)方面和崎嶇地面上的貨物搬運(yùn)工作以及災(zāi)害支援救助等方面都具有很好的發(fā)展前景。此外，隨著目前不斷加深的社會(huì)老齡化程度的問題，對(duì)于老年人的護(hù)理、康復(fù)醫(yī)學(xué)以及在普通家庭的家政服務(wù)等方面步行機(jī)器人也可以取得較好的應(yīng)用。 步行機(jī)器人研發(fā)現(xiàn)狀20世紀(jì)60年代，對(duì)于四足步行機(jī)器人的研究工作剛剛開始起步。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和機(jī)器人控制技術(shù)方面的應(yīng)用研究，20世紀(jì)80年代之后，現(xiàn)代四足步行機(jī)器人的研發(fā)工作進(jìn)入了廣泛的發(fā)展階段。到20世紀(jì)80、90年代比較具有代表性的四足步行機(jī)器人是由日本的一所名叫ShigeoHirose的實(shí)驗(yàn)室研制的TITAN系列機(jī)器人。1981～1984年Hirose教授成功研制在腳部安裝傳感和信號(hào)處理系統(tǒng)的TITANIII機(jī)器人。TITANⅥ機(jī)器人運(yùn)用了一種新型的直動(dòng)型腿機(jī)構(gòu)，有效避免了在上樓梯過程中各腿間的干涉，并且采用了兩級(jí)變速驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)腿部的擺動(dòng)相和支撐相分別進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。圖11 TekkenIV機(jī)器人20002003年，日本電氣通信大學(xué)的木村浩等人研制成功了具有寵物狗外形的機(jī)器人TekkenIV，如圖11所示。它的每個(gè)關(guān)節(jié)安裝了一個(gè)光電碼盤、陀螺儀、傾角計(jì)和觸覺傳感器。系統(tǒng)控制是由基于CPG的控制器通過反射機(jī)制來完成的。TekkenIV能夠?qū)崿F(xiàn)不規(guī)則地面的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)步行，同時(shí)它利用了激光和CCD攝像機(jī)進(jìn)行導(dǎo)航，能夠有效的躲避前方的障礙物，實(shí)現(xiàn)無碰撞的行走。如圖12所示為美國(guó)Boston Dynamics實(shí)驗(yàn)室研制的叫做BigDog的機(jī)器人，是目前最具代表性的四足步行機(jī)器人，它能在各種惡劣的地形上進(jìn)行行走，最大負(fù)載達(dá)到52kg
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