【文章內(nèi)容簡介】 75176。165176。 72176。180176。 67176。210176。 57176。240176。 43176。270176。 54176。300176。 25176。330176。 23176。 但此設(shè)計有一點不好，就是身體離地面太近，很難實現(xiàn)一些跨越障礙的要求，于是就想到增加DE部分的長度。繪制的軌跡圖還可以應(yīng)用，但是軌跡就有較大變形。主要是DE越長，E點就越不能復(fù)現(xiàn)D點的軌跡。另外還有一點就是，DE部分越長，要實現(xiàn)最簡單的向前移動，設(shè)計整個機器人的尺寸越大。從角度對照表和上圖的兩視圖可以看出，當Ｄ點在做直線運動時，Ｅ點有復(fù)現(xiàn)軌跡的趨勢。當４桿的旋轉(zhuǎn)角度在８０176。左右時，Ｅ點走近似直線軌跡。行走主要是利用直線軌跡，運動方案的控制利用抬起的軌跡曲線。：步長：步高：旋轉(zhuǎn)臂距地面：　　　　　　　　　　　僅驗算參數(shù)２，但腿向正前方伸直時：（２３+３６）+１２+５８+２０≤１１５ ,20mm是伸出臂的寬度。自由度計算機構(gòu)具有確定運動時所必須給定的獨立運動參數(shù)的數(shù)目稱為機構(gòu)的自由度。自由度計算公式：　　　　　　　　　Ｆ＝3n－（２PL+PN） 式中：　　n　活動構(gòu)件數(shù)目　　　　　　　　ＰＬ　低副數(shù)目　 　　　?。校巍「吒睌?shù)目本機構(gòu)中，活動構(gòu)件n=３n機構(gòu)自由度：?。疲剑常常ǎ玻矗埃剑痹撍臈U機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)自身的運動，只要各項指標達到設(shè)計要求，應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計的運動。 六足機器人三角步態(tài)的穩(wěn)定性分析：點A、B、C分別是六足機器人的左前腿、右中腿、左后腿在地面上的支撐點。三角形ABC是由三條支撐腿所構(gòu)成的一組支撐三角形。取機器人本體的重心O為坐標原點，Y的正方向為機器人的前進方向，設(shè)支撐點A、B、C的水平坐標分別為A（xA ,yA）、B（xB,yB）、C（xC,yC）,各點的z坐標都相同，點A＇、B＇、C＇是機器人重心到支撐三角形各邊的垂足點，ddd3是重心到各邊的相應(yīng)的距離。直線AB的方程為： 三角步態(tài)穩(wěn)定裕量計算圖斜率 則直線OA’的斜率 其直線方程為： ，以上兩直線AB和OA‘的交點A’的坐標為 式中d2AB是線段AB距離的平方。 線段OA‘長： 同理可得dd3。則六足機器人以三角步態(tài)行走時，其最小穩(wěn)定裕量判據(jù)為：d= min(d1,d2,d3)由于本文所設(shè)計的機器人采用三角步態(tài)，在任何時刻，同組的三條腿一起運動，三條腿的動作幾乎完全一致，可以等效為一條腿。 六足機器人腿的倒立擺運動模型為了便于分析，本文假定機器人的質(zhì)量集中于腿（連桿）的一端，并且機器人的腿（連桿）不計質(zhì)量。：M是作用在機器人上面的驅(qū)動力矩，F(xiàn)x和Fy，是地面作用于機器人支撐腿上的反作用力，g是重力加速度，l是腿（連桿）長，θ是機器人支撐腿與地面在水平方向上的夾由角，此得出下式 （1）式中：代入式（1）并化簡可以得到如下式所示的機器人運動數(shù)學(xué)模型、。腿部機構(gòu)圖　現(xiàn)在以腿部機構(gòu)圖來說明四個鈑金零件設(shè)計（設(shè)計圖紙由附錄提供）　設(shè)計參數(shù)1 旋轉(zhuǎn)臂沿垂直方向，要可以往內(nèi)側(cè)擺動２０176。，往外側(cè)擺動７０176。2 傳感器安裝要比較方便的檢測到基準信號。3 結(jié)構(gòu)要盡量輕，避免因電動機功率不夠大而使機器人不能運動。　　步進電機加上減速箱后，外形尺寸增大很多，就希望把帶動板旋轉(zhuǎn)的電機有板上移動到支撐臂的內(nèi)部，這樣可以省掉復(fù)雜的軸系聯(lián)結(jié)的設(shè)計，上面的軸聯(lián)結(jié)圖就是最初設(shè)計的軸系，旋轉(zhuǎn)板上有相應(yīng)的鍵槽，輸出軸的旋轉(zhuǎn)帶動整個板的擺動；改進設(shè)計后，板的旋轉(zhuǎn)軸由內(nèi)部移到外部，直接由電動機軸帶動；為了保證轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，就需要在電動機伸出軸的相反側(cè)設(shè)計旋轉(zhuǎn)的軸，主要是保證足端受力時旋轉(zhuǎn)板不會扭轉(zhuǎn)，下側(cè)軸是通過一個螺栓聯(lián)結(jié)，步進電機下側(cè)的第一塊板攻螺紋，并保證與上面電機伸出軸的同心；緊貼的那塊板件設(shè)計的旋轉(zhuǎn)軸，圍繞螺栓旋轉(zhuǎn)。 連桿機構(gòu)圖 旋轉(zhuǎn)板上的步進電機的輸出軸帶動連桿機構(gòu)的短桿1整周旋轉(zhuǎn)，2兩桿螺栓與3桿連接。（最好是有鉚釘鉚上，我在機械機構(gòu)手冊上查到沉頭鉚釘GB/T869－１９８６－２８，但在制作過程中并沒有買到）螺栓連接不好的地方是要采取措施防松，并且不能太緊，太緊了轉(zhuǎn)不動。桿２通過螺栓連接到旋轉(zhuǎn)板上，其中在板上攻螺紋。擺動角度校核，由于外側(cè)可以自由旋轉(zhuǎn)，只校核內(nèi)側(cè)，先由腳部機構(gòu)圖譜抽象出分析簡圖，然后分析轉(zhuǎn)角極限　計算內(nèi)側(cè)最大擺動角圖設(shè)lCB,lCF之間的夾角為θ，根據(jù)實際情況0≤θ≤90176。由圖示知：lAB=lCBsinθ＋lCDcosθ＋lDEsinθ其中l(wèi)AB=45mm，lCB=，lCD=，lDE=46=sinθ＋cosθ＋sinθsin(θ＋arcsinφ)= 其中sinφ=解得：θmax=176。≥20176。計算結(jié)果符合設(shè)計要求。 傳感器的安裝設(shè)計有連桿的結(jié)構(gòu)圖可以看出一個傳感的安裝，它是根據(jù)連桿2沿旋轉(zhuǎn)軸擺動，就是一個極限位置，在此處連桿2把微動開關(guān)壓緊，開關(guān)閉合，可以檢測到基準信號。腿部機構(gòu)圖上可以看出另一個傳感的安裝，它是把旋轉(zhuǎn)臂的擺臂端削尖，只讓平行于行走方向的位置時，尖端頂住微動開關(guān)，從而找到基準信號。（原來想用凸輪機構(gòu)，但是實現(xiàn)過于復(fù)雜，就簡化為一個頂點支撐住。） 材料的選擇設(shè)計過程中還要在設(shè)計參數(shù)條件下盡量減小尺寸，降低質(zhì)量，所以在材料上選用的是5mm厚的鋁板做的零件。鈑金（Sheec Metal）零件是采用沖壓和彎曲工藝制造的薄壁零件。通常用做零部件的外殼或支撐其它零件，是機械設(shè)計中常用的零件，不足之處就是鈑金比較薄，有時候難于連接。選擇鈑金件作為機器人支撐點，主要基于如下考慮：1鈑金件相對比較輕，適合做機器人的設(shè)計。2鈑金形狀可塑性好，可以容易的做出較復(fù)雜的形狀。組件1 組件2最后設(shè)計的鈑金件看起來是較簡單的，但設(shè)計也經(jīng)歷了漫長的選擇，先由PRO/E自上而下建立起初步的機器人模型，然后又自上而下更改尺寸，解決機構(gòu)的相互干涉，零件的定位，零件的連接等。機器人腿部機構(gòu)的設(shè)計經(jīng)歷了多次改進，由簡單到復(fù)雜，才逐漸從設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實，從軸鍵連接到鈑金件設(shè)計，幾乎推翻了最初的設(shè)計。 軀體部分機構(gòu)設(shè)計 基本參數(shù)和要求軀體部分板長260mm,寬72mm；腿部模塊的距離是116mm，腿之間不能相互干涉；軀體部分深度為50mm，比電機軀體模塊電路板的板邊深，其板邊為40mm50mm。主機電路板的板邊要小于頂板的寬度，模板的設(shè)計尺寸260mm80mm，保證電路板，腿部模塊正確安裝。 設(shè)計說明身體部分是一個載體，它把機器人的各個部分連接起來。腿部模塊通過螺釘連接到身體上，采用三角形或?qū)蔷€形狀的布置，這樣可以防止腿部模塊的晃動，腿部模塊起著支撐身體的作用，必須解決好這個問題。從機驅(qū)動電路板通過一個彎針連到從機插板上（電路板），插板通過螺釘連接到身體的金屬底板上，這就要求設(shè)計的電路板一定要比身體內(nèi)部的空間小。從機插板的板邊為210mm60mm，可以放進身體內(nèi)，12片從機驅(qū)動板并排插在上面。保證h從板＋h插板≤h軀體h插板＋50≤60h插板≤10所以設(shè)計時要保證安裝和插板的總厚度小于10mm。另外身體外圍還要開槽，是為了步進電機輸出線連到從機驅(qū)動板上；頂板通過螺釘連接到身體上。 機構(gòu)設(shè)計總結(jié)（1） 阻礙設(shè)計的關(guān)鍵是動力元件的選擇。該機器人設(shè)計中采用永磁步進電機，但電機外形遲遲沒有定下來，而電機對于這種小型機器人的設(shè)計又有重要影響。電機校核力學(xué)模型需要自己設(shè)計；小型步進電機難以買到，只能從網(wǎng)上查找資料，然后訂購；微型電機動力較小，需要增加減速箱，提高速度，增大力矩，這些原因一度讓設(shè)計難以進行，設(shè)計之前就一定要明確動力源，建立起力學(xué)模型，校核好功率，確定明確的尺寸，這樣做可以避免機構(gòu)設(shè)計反復(fù)。（2） 設(shè)計過程中要考慮加工問題，以及可裝配性問題，尤其是圖紙，作為機械工程師的語言，圖紙一定要符合國際標準，高質(zhì)量的圖紙是設(shè)計實現(xiàn)的基本特征，作圖時要注意基準統(tǒng)一，加工工藝性，形位公差的實現(xiàn)等。總 結(jié)本文結(jié)合步行機器人的研究現(xiàn)狀，具體闡述了一種六足仿生機器人的運動原理和機構(gòu)的組成。整個系統(tǒng)的設(shè)計過程不僅是對自己設(shè)計水平和實踐能力的一次大查閱，通過設(shè)計，也學(xué)習(xí)并熟悉了開發(fā)機電一體化系統(tǒng)所必需的流程。本次設(shè)計是我們踏入社會前的最后一次設(shè)計，也是對我們這四年學(xué)習(xí)的一次大總結(jié)和應(yīng)用。這不僅提高了我們的設(shè)計能力和動手水平。也為我們在踏入社會后盡快的適應(yīng)新的工作崗位提供了便利。仿生機器人的設(shè)計融合了機械原理、機械設(shè)計、動力學(xué)等專業(yè)課程還包括高等物理中的力學(xué)分析等普通課程，在設(shè)計軟件方面我們采用的是AutoCAD 和 Pro/E軟件。本設(shè)計主要進行了一下幾個方面的設(shè)計：，討論機構(gòu)的可行性。確定機器人運動方案，包括腿的數(shù)目，機器人的步態(tài)分析。，主要是進行模塊化設(shè)計腿部機構(gòu)，機器人三維建模，改進機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，生成圖紙并根據(jù)圖紙制作機器人樣件。 在設(shè)計過程中我得到了老師和同學(xué)的巨大的幫助，在這要謝謝他們并把最美的祝福送給他們，希望他們的未來會更加的美好。參考文獻1. 崔海萍，閆軍. Solidworks2006中文版標準實例教程. 北京：機械工業(yè)出版社. 2. 劉傳璽，齊秀麗. 機電一體化技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用. 濟南：山東大學(xué)出版社. .3. 遲冬祥，顏國正. 仿生機器人的研究狀況及其未來發(fā)展. 機器人. 2001，23(5): 4764794. 馬光. 仿生機器人的研究發(fā)展. 機器人. 2001，23(5): 4634655. 范偉，彭光正，寧汝新，柴森春. 氣動人工肌肉驅(qū)動器在六足步行機器人中的應(yīng)用. 機器人技術(shù)與應(yīng)用. 2003，16. 徐小云，顏國正. 六足微型機器人及其控制系統(tǒng)研究. 計算機工程. 2002，28(11): 81837. 徐小云，顏國正. 微型六足仿生機器人及其三角步態(tài)的研究. 光學(xué)精密工程. 2002，10(4): 3923968．孫恒 ，陳作模。機械原理（第六版）。高等教育出版社. 9．濮良貴，紀名剛。機械設(shè)計（第七版）。高等教育出版社. 10.《Advanced Robotics》 PREUMONTA GhuysD GhuysD 1991//02P 94194511.《IEEE Internationnal Symposium on》 Lee Bo Hee 2001//P 19591964致謝在兩個多月的設(shè)計過程中，得到了許多老師及同學(xué)們的幫助和支持。孟娜老師對我們在設(shè)計中遇到的各種難題，給予了耐心細致的講解。對設(shè)計中存在的問題和不足，多次給予指正。同時為此次設(shè)計提供了大量翔實可靠的技術(shù)資料供我們學(xué)習(xí)參考，在此表示深深的敬意和感謝。在運用PRO/E進行三維建模的過程中，山東科技大學(xué)泰山科技學(xué)院機房給予了我們很大的支持和幫助。在程序安裝、軟件應(yīng)用等方面都為我們提供了很大的方便，在此一并表示衷心的感謝。本次設(shè)計得以順利完成是與老師同學(xué)們的關(guān)心支持分不開的，是各位老師同學(xué)團結(jié)一心、通力合作的結(jié)果。謹以次表達深深的謝意！ 1 introductionSince the invention of the wheel and human made after the car, brought to life is a great advantage. From ancient wooden wheel cart has been developed to the current all kinds of vehicles, the wheels have adopted technology. Wheels for the survival of humankind and conquering nature made a significant contribution. As human activities in space for their own development the expansion of the universe, the development of the oceans, in the absence of roads to the natural environment with wheels There are many difficulties in walking, sometimes even simply can not be moved, so the design and creation of the natural environment with a high degree of adaptability Walking on foot and the gait of research institutions bee increasingly important. From 1899 Muybridge used for photographic method of animals walking, people walking on the gait for a lot of research work, especially in the last two to three decades, on the gait of the important results are emerging [122]. In the la