【正文】 )，化簡可得： (230)對式(215)，(216)，(217)兩邊求導得到： (231)根據(jù)式(211)，兩邊求導得： (232)把式(231)代入(232)就可以求出與的數(shù)學關系式。由式(227)，可以知道速度在X ，Y方向的分量為： 把所求出來的 ，的表達式代入 ，就可以求出速度行走機構足端的速度；此過程可以用MATLAB進行編程計算，并可以畫出速度圖，如圖220.圖220 MATLAB得出的速度圖3 機體設計 機體設計機體的設計包括了構成腿的各桿的設計，傳動部件的設計，機體的設計，以及各個不見的安裝設計。行走機構的機體一般選用長方體，為了滿足穩(wěn)定性的需求，重心應該要大概保持在機體中心。但是行走機構在步行時腳的位置會改變，有時也會受到地面環(huán)境因素的影響，使得重心經(jīng)常產(chǎn)生很大的偏差，這時就容易發(fā)生翻轉現(xiàn)象，再加上要實現(xiàn)轉彎和爬坡，要想維持重心的不變就顯得更為艱難，這些因素導致目前四足步行速度低，步幅小的問題。為保持行走穩(wěn)定，可以采取配置調節(jié)重心。配重可以采用蓄電池或者其他。 機體外殼設計本行走機構的機體取B為350mm，前后兩腿之間的距離B為450mm，機體高H為400mm，長L為850mm。其三維圖形如下31圖所示：圖31 機體外殼三維圖 傳動系統(tǒng)設計按照驅動電機的數(shù)量可將四足行走機構劃分為：一臺電機驅動四條腿可以節(jié)省能量，控制比較簡單，但要實現(xiàn)行走，傳動系統(tǒng)將比較復雜。由于原動機裝再機體上，減輕了腿的重量。日本的MEG2行機器人既用一臺電動機驅動復雜的連桿機構，實現(xiàn)步行。兩臺電機驅動四條腿既每臺電機驅動兩條腿，同樣可以節(jié)省能量，控制相對復雜，但傳動系統(tǒng)相對簡單。每臺電機驅動一條腿，加重了腿的支撐總量，功耗較大，同時也給控制帶來較大的難度?？紤]綜合因素，本行走機構將選擇一臺電機。為了連接方便，與電機連接的主動桿應該用驅動件代替，這就簡化了傳動部件的設計過程，該驅動件如圖32所示。 圖32 驅動件圖腿各桿的裝配圖如圖33所示：圖33 腿各桿裝配圖這里我們將采用齒形帶傳動連接前后腿，在安裝過程中，必須要保持前后腿相位差大約180度，這樣在步行機器人的行走過程中，才能夠保證前后兩腿總是交替的支撐和行走。一、電機與電源的選擇電機的選擇主要是參照其轉速和功率兩個參數(shù)。由于該機構在行走的過程中不會產(chǎn)生太大的能量消耗，因此，電機容量可以按下面的方法進行估計：按機體總體質量20kg，則功率為參考《中國電機產(chǎn)品目錄》，選擇直流電機。根據(jù)實際需要，將選擇70ZYT001J4000，其減速比為1/40，得到的轉速為100r/min，比較合適，其技術參數(shù)如下表31：表31 技術參數(shù)表輸出功率的計算方法如下： 單位：瓦(w)其中：T－負載力矩 單位：克/厘米 (g/cm)N－負載轉速 單位：轉/分 rpm此輸出功率即就是帶動腿機構和機體行走的功率。故選擇24V電瓶作為直流電源。二、選用齒形帶因設計想實現(xiàn)渦輪傳導動力的過程，故用齒形帶與之相互嚙合。帶傳動具有機構簡單，傳動平穩(wěn)的優(yōu)點，同步帶還具有定傳動比傳動的特點，前后腿之間選用齒形帶傳動，根據(jù)計算本次設計選擇450H075型同步帶。圖34 效果圖a圖34 效果圖b 利用Solid Works進行腿及整個機構輔助設計Solid Works是一款用來進行三維設計的軟件，它的軟件功能強大，組件繁多，而且具有功能強大、易學易用和技術創(chuàng)新三大特點，這使得SolidWorks 成為領先的、主流的三維CAD解決方案。基于Solid Works繪制的裝配圖，參看上圖所示。4 結論 論文完成的主要工作本文主要完成了一下方面的工作：理論分析與推導計算依據(jù)幾何圖形的封閉型條件，得出數(shù)學模型，根據(jù)數(shù)學模型，求出機構尺寸優(yōu)化的目標函數(shù)。應用向量分析法，列出足端軌跡的向量方程，并對該向量進行求導，得出足端的運動形式。這就有助于后來的MATLAB編程分析其運動。行走機構步態(tài)的選擇和設計，選擇了對角線小跑步態(tài)。結合了一個電機帶動齒形帶及傳動輪的轉動做到步行狀態(tài)。 總結通過對該四足步行機器人腿的理論分析，本文主要得出以下總結：，它在行走過程中重心橫向變化量不大，可以實現(xiàn)其穩(wěn)定性要求；其具備一定速度能力和一定跨越障礙的能力。，能夠減少電機的使用數(shù)量，增加承載能力。該腿機構采用了傳統(tǒng)的連桿機構，齒形帶和蝸桿的相結合是本設計的一大亮點。參考文獻[1]：高等教育出版社，2000[2]濮良貴，：高等教育出版社，2001[3]孫桓,等. ：高等教育出版社，1995[4]：人民教育出版社，1981[5]：高等教育出版社，1994[6]：中央廣播電視大學出版社，1993[7]：機械工業(yè)出版社[8]王旭輝,，1996[9]方亞彬,，[10]田繼廉,，1994[11]查選芳,，1995[12]:[碩士學位論文][13]，2000[14]牧野洋,，機械工業(yè)出版社， 1987[15]：北京工業(yè)大學出版社，1998[16]，1992[17]：高等教育出版社，2001[18]《數(shù)學手冊》：高等教育出版社，1984[19]蘇金明， ，2002[20] ：清華大學出版社，2000[21]，1988[22] 周建成，等. 基于 MATLAB的空間 7R ，2003[23]，1996[24]，2000[25]，1996[26]，1994致 謝在論文成稿之際，我想首先向指導我的老師楊懷玉老師表示衷心地感謝。楊老師淵博的知識、嚴謹?shù)闹螌W作風和一絲不茍的工作態(tài)度使我受益非淺。楊老師嚴于律己、寬以待人的生活作風也給我留下了深刻的印象。畢業(yè)設計的過程，不僅對以前學過的知識是個很好的總結、應用，而且還讓我學會了很多以前沒接觸過的新知識。在新舊知識的融會貫通過程中，我鞏固了以前的學習，提高了自學的能力，掌握了對于知識的綜合理解和運用，擴展了我的知識面和解決問題的思路，也讓我領會了謙虛為人、嚴謹求學的道理。這一切對我今后的工作和生活都有著不可忽視的作用。由于我的水平有限,設計中可能還存在許多不足的地方,希望在坐的各位老師、教授能夠批評指正，再次謝謝您們！ 38