【正文】 022 年 12 月推出的 QRD 能夠在不平地面上動態(tài)步行，會跳舞。作為娛樂機器人，QRD 能夠識別人的面孔、聲音和與人對話，可以唱歌和表達情緒，并能記住陌生面孔和聲音，通過立體視覺系統(tǒng)，能看到障礙物并判斷出最佳避障路徑。目前仿人機器人所用的驅(qū)動源主要有兩種：在線提供能源，離線自帶電源。 本課題要解決的主要問題及解決方案本課題要解決的問題主要有以下五個：；；；；。根據(jù)仿人與運動的實際出發(fā)，現(xiàn)擬定該機器人上身共有 9 個自由度，其中，肩關(guān)節(jié) 2 個自由度，肘關(guān)節(jié)屬于單軸關(guān)節(jié)，具有 1 個自由度，腕關(guān)節(jié) 1 個自由度，頭部俯仰 1 個自由度。尺寸綜合與仿人機器人手臂工作空間的要求密切相關(guān)。 仿人機器人自由度的確定本次設(shè)計的仿人機器人上身為 5 個自由度包括頭部的俯仰擺動，肩部的轉(zhuǎn)動與擺動，肘部的擺動，腕部的擺動。 30186。 30186。電力驅(qū)動因有不需能量轉(zhuǎn)換、控制靈活、使用方便、噪聲較低、啟動力矩大等優(yōu)點而在機器人中廣泛選用。液壓驅(qū)動方式中所使用的壓力在 ～14MPa 之間，最高可達 20～30MPa；但機器人中多采用 ～7MPa，而且需配備壓力源和復(fù)雜的管路系統(tǒng)。液體介質(zhì)中易混入氣泡，造成驅(qū)動系統(tǒng)剛性降低，使速度響應(yīng)性和運動精度變壞。壓縮空氣在管路中的流速可達 180m/s，因而動作速度快。步進電機可直接實現(xiàn)數(shù)字控制，控制結(jié)構(gòu)簡單，控制性能好，而且成本低廉；通常不需要反饋就能對位置和速度進行控制。所以繞第一關(guān)節(jié)軸的轉(zhuǎn)動慣量為2GJ （32lll??2）將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式（32）得 =1J 222 ???? = 83? = 35.同理可得小臂及腕部繞第二關(guān)節(jié)軸的轉(zhuǎn)動慣量 （325342lmlJ?3）鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 20229式中： ——小臂重心距第二關(guān)節(jié)軸的水平距離，其值為 ；4l m——腕部重心距第二關(guān)節(jié)軸的水平距離，其值為 145 。m）轉(zhuǎn)動慣量（kg m 2）額定電流（A）電壓（V）基本步距角電機重量（kg）PK233PA 24?10 7? ? 腕部及頭部電機選擇根據(jù)設(shè)計要求，取相同型號的電機，選標(biāo)準(zhǔn)P型，PK233PA型步進電機。 （4??132FaSdYKTmz????1）式中：齒寬系數(shù) ， 。1m?計算齒輪傳動的幾何尺寸，見表41。計算齒輪的幾何尺寸，見表43。如圖41，軸 是軸段1的直徑，由于軸要起固定作用，所以軸段1車螺紋，用mind螺母擰緊固定，估 =6mm。4各軸段的長度決定于軸上零件的寬度和零件固定的可靠性。鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 202217 圖 42 軸的受力 分析和彎扭矩 圖a. 軸上的轉(zhuǎn)矩 T軸上 的傳遞功率 ???傳 Nmn??????求作用在齒輪上的力 ?????b. 畫軸的受力簡圖 見圖 42 所示。f. 軸的彎扭合成強度校核根據(jù)第三強度理論，可推得圓軸彎扭合成的計算彎矩為 ??22caMT??? = .? = ?式中： ——折算系數(shù)，用以考慮扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 與彎曲正應(yīng)力 循環(huán)特性不同的影???響。仿人型機器人總體及臂手部結(jié)構(gòu)設(shè)計205. 仿人型機器人連接板的設(shè)計及校核 肩部連接板的設(shè)計與校核肩部連接板外形尺寸如圖 51，肩部連接板起著手臂與軀體的連接作用，當(dāng)手臂呈垂直靜止?fàn)顟B(tài)時，整個手臂的重量全由肩部連接板來承受，所以連接板就需要有一定的強度，現(xiàn)連接板厚度初步定為 10mm，為了保證其抗拉強度不超過規(guī)定值，所以要校核連接板的危險截面。 圖 52 電機支撐板結(jié)構(gòu)草圖經(jīng)計算，支撐板的體積為 18370 。由于本課題設(shè)計的仿人型機器人零部件比較簡單，零件的具體畫法在這不加詳細說明，下面就仿人機器人的裝配關(guān)系說明一下。鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 202223 圖 61 仿人型機器人三維造型本課題我們設(shè)計的仿人型機器人，高 930，重 12Kg，共有 19 個自由度，其中頭部 1 個自由度，肩關(guān)節(jié) 2 個自由度，肘關(guān)節(jié) 1 個自由度，腕關(guān)節(jié) 1 個自由度，腰關(guān)節(jié) 2 個自由度，膝關(guān)節(jié) 1 個自由度，踝關(guān)節(jié) 2 個自由度。動力學(xué)匹配是對運動學(xué)匹配后的數(shù)據(jù)進行處理，使其符合機器人動態(tài)穩(wěn)定性，用來驅(qū)動仿人型機器人完成穩(wěn)定運動的處理過程。仿人型機器人總體及臂手部結(jié)構(gòu)設(shè)計24 圖62 仿人機器人運動簡圖 仿人機器人重力分析如圖62所示， 、 分別是手臂和身軀的重量，、。鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 2022257 結(jié)論本次設(shè)計的仿人型機器人具有類似于人的各主要關(guān)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)步行和手臂簡單舞蹈等基本動作，本次設(shè)計主要完成了以下工作：仿人型機器人的總體外形是以方形為主，且用最簡單的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)仿人機器人的基本運動，此仿人機器人設(shè)計成 19 個自由度。仿人型機器人總體及臂手部結(jié)構(gòu)設(shè)計26參考文獻[1] [J]．機器人技術(shù)與應(yīng)用,2022,（5）:67.[2] [J].機器人,（6）:562568.[3] 徐錦康. 機械設(shè)計[M] .機械工業(yè)出版社 .[4] 王旭，王積森. 機械設(shè)計課程設(shè)計[M] .機械工業(yè)出版社 .[5] 錢志峰,劉蘇. 工程圖學(xué)基礎(chǔ)教程[M] .科學(xué)出版社 .[6] 成大先. 機械設(shè)計手冊[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社 .[7] 徐灝. 機械設(shè)計手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社 2022.[8] 周建方. 材料力學(xué)[M]. 機械工業(yè)出版社 .[9] [M].北京:電子工業(yè)出版社 .[10] 費仁元,[M].北京工業(yè)大學(xué)出版社 .[11] 周伯英. 工業(yè)機器人設(shè)計[M]. 北京：機械工業(yè)出版社 1995.[12] 蔡自興. 機器人學(xué)[M].北京：清華大學(xué)出版社 1995.[13] 趙曉軍. 基于人體運動的仿人型機器人動作的運動學(xué)匹配[J]. 機器人,（4）:358361.鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 202227致 謝半年的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的缺乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。仿人型機器人總體及臂手部結(jié)構(gòu)設(shè)計28附 錄序號 圖名 圖號 紙張 1 總裝圖 LJJROB00 A0 2 臂手部裝配圖 LJJROB0100 A0 3 手臂連接板 LJJROB0104 A4 4 固定擋板 LJJROB0108 A4 5 軸 LJJROB0109 A4 6 大臂電機盒 LJJROB0110 A3 7 肩部連接板 LJJROB0119 A3 8 軸 LJJROB0120 A3 9 電機支撐板 LJJROB0127 A4 10 前胸板 LJJROB0131 A2 11 三維造型 圖冊 A4 12? A3 5202227