【正文】 2 為這三種電機特點的對比： 表 22 不同類型電機特種比較表 電機類型 優(yōu)點 不足 應(yīng)用范圍 直流電機 市場上廣泛存在，種類多，功率大，力矩大，連接電路簡單 轉(zhuǎn)速太快，一般需要配有減速裝置，電流比較大，控制復(fù)雜（ PWM） ,價格較貴 用于比較大的機器人 第 4 頁 舵機 內(nèi)部有減速齒輪，接口簡單，價格便宜，控制方便，易于裝配，型號多 功率小，速度調(diào)節(jié)范圍較小 常用于小型機器人和步行機器人 步進電機 控制精度高，種類多，適合室內(nèi)機器人速度 功率低，比較難裝配，提價大，負載能力低，自重比較小，控制復(fù)雜 用于小型和輕型機器人 通過上表的比較以及該 競技體操 機器人設(shè)計要求，舵機完全能夠滿足要求。它們具有各自的優(yōu)點和缺點。該競技體操 機器人只是通過 轉(zhuǎn)動副 完成各個動作，因此只需要電動機作為動力源就能滿足要求。 考慮到各個材料各方面的性能，該 競技體操 機器人機身材料主要是使用的是 5052鋁合金，它強度高，易加工，能夠滿足要求。該材料常被用于制作成梳子、牙刷盒扇骨等。硬 PVC 不含柔軟劑，所以具有良好的韌性、容易成型、不易變脆以及保存時間長等特點，它的應(yīng)用開發(fā)很有價值。 PVC 有兩類，即軟 PVC 和硬 PVC。PVC 的主要成分是聚氯乙烯。它還可以在表面進行噴鍍金屬、粘接和焊接等二次加 工。目前常用的塑料主要有 ABS、 PVC、尼龍以及有機玻璃等。 塑料也是制作機器人經(jīng)常被采用的材料，相比金屬材料它的優(yōu)勢就是便于加工，可以很容易制作出復(fù)雜的零件。除此之外由于干 第 3 頁 燥的木材不導(dǎo)電的性質(zhì)，可以很好地 避免由于機身而引起電路的短路或者機身漏電等。主要因為木材相對于金屬和 塑料的質(zhì)地要輕，不易發(fā)生彎曲，而且割斷和加工都比較容易。這種合金鋁板的強度高，在加入鎂元素時能夠增強鋁板的抗腐蝕性和強度并且可塑性好以及良好的焊接性。鋁合金是機器人制作最常用的材料，它質(zhì)量輕，有足夠的強度且易于加工。目前用于制作機器人的金屬材料主要鋁合金和各種碳鋼 [8]?，F(xiàn)在大部分機器人制作的材料是金屬，因為金屬具有良好的硬度、好看的色澤并且不易磨損。 2. 系統(tǒng)整體設(shè)計 競技體操 機器人機械部分材料 分析 本次參賽的 競技體操 機器人機械部分主要有手臂、軀干和雙腿。初步考慮通過調(diào)試控制程序中動作持續(xù)時間，改進代碼運行算法等方法，以較好地實現(xiàn)各機器人動作之 間 的同步，從而使其具有良 好的觀賞性。因此本款機器人以原有體操機器人為模板，在保證能完成準備動作、翻滾動作、俯臥撐、側(cè)翻動作、倒立動作、自編動作等規(guī)定動作的基礎(chǔ)上， 增加 兩臺類 人機器人，重新設(shè)計其整體尺寸并改進部分機械結(jié)構(gòu)件，以適應(yīng)自主設(shè)計的其他創(chuàng)意動作，滿足創(chuàng)新創(chuàng)意及良好的觀賞性的需要。4） 國家對于機器人的政策雖然有一些但是和國外相比還是有一些差距，機器人競賽相對而言還是太少，以至于不能激發(fā)出人們學(xué)習(xí)機器人計數(shù)的熱情。即使目前來說國家在有機器人有關(guān)的零部件方面有了一些的基礎(chǔ)，卻不管從質(zhì)量、類型，還是效率等方面都與 那些老牌機器人生產(chǎn)國有著明顯的實力懸殊，影響了我國機器人的價格競爭力。但是我國體操機器人還是存在著一些問題，比如：1）體操機器人設(shè)計及開發(fā)隨著經(jīng)濟及科技的發(fā)展，這些年來得到了巨大發(fā)展，但機器人設(shè)計還是停留在簡單的加工和調(diào)試上，真正的智能控制沒能充分融入其中。每年，國內(nèi)舉辦很 多相關(guān)競賽來促進國內(nèi)高校對體操機器人的研究和發(fā)展，如 FIRA 和 RoboCup 等。近年，國家在制造業(yè)的機器人和機器人機械化生產(chǎn)線以及與機器人相關(guān)的工程項目、還有與其附加產(chǎn)業(yè)的年產(chǎn)值達到了五億元。 我國機器人行業(yè)起步較晚，與那些機器人發(fā)展大國的差距還是較大的。這方面的權(quán)威人士說，機器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車、計算機產(chǎn)業(yè)之后又一個重大的，新興的高科技產(chǎn)業(yè)，并一定會像汽車、計算機一樣普及大眾。 在國外，制造業(yè)機器人取得了輝煌的發(fā)展，在工業(yè)界里得到了普遍應(yīng)用并廣受好評，因此形成了許多有著非常影響力的企業(yè)。 國內(nèi)主要為各種類型的復(fù)雜人形機 器人的研究，可以實現(xiàn)體操 動作。 機器人研究發(fā)展現(xiàn)狀 目前體操機器人的研究主要有欠驅(qū)動單杠體操機器人的研究，國外很多 采用 Acrobot的欠驅(qū)動兩桿體操機器人模型 。它有很強的環(huán)境適應(yīng)能力，很高的靈活性，可以應(yīng)用于服務(wù)業(yè)等。主要參考人類的身體結(jié)構(gòu)對其進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。它的功能是能夠模仿人類完成一系列動作，包括翻滾、倒立、側(cè)翻等。在這四十年來，體操機器人的課題研究經(jīng)歷了一個跌宕起伏的過程。 大量的機器人從事著人類生活和生產(chǎn)的各個領(lǐng)域的工作， 體操 機器人便應(yīng)運而生。機器人代替人類 工作，不但提高了工作效率，還可以應(yīng)用到一些人類無法接觸的危險工作環(huán)境中以保護類安全。機器人可分為仿人機器人、工業(yè)機器人等，其中仿人機器人又分為體操機器人、競速機器人等。它集中了多門學(xué)科的技術(shù)核心，代表著機械與電子行業(yè)的最高成就。它代表著當(dāng)代最新科技水平。 SolidWorks； Altium Designer 目 錄 1. 綜述 ............................................................................................................................... 1 課題的研究目的及意義 .......................................................................................... 1 機器人研究發(fā)展現(xiàn)狀 .............................................................................................. 1 比賽相關(guān)內(nèi)容及分析 .............................................................................................. 2 2. 系統(tǒng)整體設(shè)計 ............................................................................................................... 2 競技體操機器人機械部分材料分析 ...................................................................... 2 動力元件分析 .......................................................................................................... 3 3. 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 ............................................................................................................... 4 體操機器人的整體設(shè)計 .......................................................................................... 4 機器人的零件尺寸形狀設(shè)計 .................................................................................. 5 4. 競技體操機器人控制系統(tǒng)硬件介紹 ..............