【正文】 機(jī)軸上的搖桿，一端可固定住電 機(jī)，另一端固定搖桿的軸并與加工好的鋁條的長方形槽相結(jié)合 (3) 將電機(jī)固定在上身左邊支架的一側(cè) (4) 為了防止彎腰機(jī)構(gòu)前傾，用兩根橡膠帶做一定的固定，以使電機(jī)拉住機(jī)構(gòu)向下彎腰時更加穩(wěn)定 在 彎腰 機(jī)構(gòu)中，如果將機(jī)構(gòu)的位置和方向調(diào)換過來，動作就可變?yōu)榧绲淖笥覔u擺，因為設(shè)計水平有限，沒有將兩種動作結(jié)合在一起的機(jī)構(gòu)設(shè)計出來。 (3)連桿機(jī)構(gòu)簡圖二 具體實現(xiàn)方式如下：先通過一根軸穿過鞠躬機(jī)構(gòu)與機(jī)器人 上半身的兩只手臂固定，然后電機(jī)通過一個搖桿連接到彎腰機(jī)構(gòu)的一個長方形槽中，在電機(jī)轉(zhuǎn)動的過程中，帶動鞠躬機(jī)構(gòu) 做 以與手臂固定軸為中心 的 前后彎腰鞠躬 動作 ，所需的零件包括一根軸，一個帶有與軸相同大小的孔和在孔同一側(cè)的開有長方形槽的鋁條。 （ 2） 連桿機(jī)構(gòu)簡圖如下 圖 結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn) ，更重要的是它的運動規(guī)律正好符合人體運動的原理 。 (1)齒輪機(jī)構(gòu)簡圖如下 圖 齒輪機(jī)構(gòu)的優(yōu)點是平穩(wěn)，自鎖性好，精度高。因此它是比較適合的一種底盤機(jī)構(gòu)。 （ 4） 輪式差速驅(qū)動 圖 萬向輪 驅(qū)動輪 采用兩個驅(qū)動輪， 兩 個萬向輪，萬向輪用于平衡。車底盤、四輪、驅(qū)傳動裝置、舵機(jī)和控制盒的行走信道共同組成行走系統(tǒng)。但缺點是加工制作比較麻煩，履帶一般是需要到市場上購買的，且 摩擦力很大、能量損耗大 （ 3） 前 輪偏轉(zhuǎn) 后輪驅(qū)動 移動 式簡圖如下 圖 可以實現(xiàn)車體任意的定位和定向，可以做到零回轉(zhuǎn)半徑。它的缺點是不能原地轉(zhuǎn)動，速度慢，控制復(fù)雜，移動困難，操縱性差，機(jī)械復(fù)雜 ，電機(jī)性能要求嚴(yán)格，價格 昂貴 。 機(jī)械部分 機(jī)械部分包括：底盤機(jī)構(gòu)的設(shè)計、彎腰機(jī)構(gòu)的設(shè)計 、轉(zhuǎn)身機(jī)構(gòu)的設(shè)計、手臂機(jī)構(gòu)的設(shè)計、 轉(zhuǎn)頭機(jī)構(gòu)的設(shè)計 、及 材料與型材選擇 ?？傮w方案設(shè)計框圖如圖 所示。傳感器把接收到的外部信息輸入到單片機(jī)，再通過軟件進(jìn)行控制，從而單片機(jī)發(fā)出命令指揮機(jī)器人動作。 語音 識別等功能是制作機(jī)器人硬件的難點，它要求機(jī)器人具有一定的感覺系統(tǒng)。機(jī)械部分設(shè)計主要包括底盤設(shè)計、尺寸選擇、驅(qū)動方式設(shè)計、電機(jī)選擇等；電氣是機(jī)器人最重要的部分，直接影響著機(jī)器人功能的實現(xiàn)于否。 機(jī)器人的設(shè)計首先需作總體方案設(shè)計，包括機(jī)械和電氣兩部分。它包括對各種元器件的功能和接法的了解，以及對各種元器件的選擇和設(shè)計方案的選擇。 硬件設(shè)計是通過對設(shè)計要求的分析，對各種元器件的了解，而得出分立元件與集成塊的某些連接方法，以達(dá)到設(shè)計的功能要求。 采用電機(jī)驅(qū)動， 運動準(zhǔn)確可靠。 舞蹈機(jī)器人設(shè)計的數(shù)據(jù) 和要求 機(jī)器人身高 120 ㎝，表演時機(jī)器人隨音樂翩翩起舞，動作協(xié)調(diào)、靈活； 表演各種舞蹈的基本動作，具體動作可自行設(shè)計。 具體 任務(wù)： 深入了解類人型機(jī)器人的功能及工作要求，查找與課題有關(guān)的文獻(xiàn)資料及參考 書目； 學(xué)習(xí)掌握機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計的基本知識和設(shè)計方法，了解 控制對象舞蹈機(jī)器人的工作原理、動作過程，進(jìn)行簡單舞蹈動作及相應(yīng)機(jī) 構(gòu)設(shè)計； 根據(jù) 機(jī)器人 構(gòu)成、工作原理、主要特點和技術(shù)指標(biāo)，分析比較，加以論證，確定 舞蹈機(jī)器人運動控制 最終 方案 ，完成硬件電路設(shè)計 ， 單片機(jī)控制程序設(shè)計 ； 制作舞蹈 機(jī)器人 模型，完成各種運動、 動作模擬 ，調(diào)試成功 。通過電路控制和機(jī)械傳動，可使機(jī)器人動作 。 通過語音識別技術(shù)，可以對小機(jī)器人進(jìn)行語音控制，通過發(fā)出語音命令，控制機(jī)器人的。 2 舞蹈機(jī)器人 設(shè)計 的 內(nèi)容和要求 舞蹈機(jī)器人設(shè)計的內(nèi)容 隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)已廣泛應(yīng)用于人類社會生活 的各個 領(lǐng)域， 特別是舞蹈 機(jī)器人 具有 人類外觀特征、 可愛的外貌、又兼有技術(shù)含量，極受青少年的喜愛。我國的語音識別研究起步于五十年代，近年來發(fā)展很 快，其研究水平基本與國外同步，在漢語語音識別技術(shù)上還有自己的特點和優(yōu)勢。我們相信不會出現(xiàn) “機(jī)器人上崗，工人下崗 ”的局面，因為人們隨著社會的發(fā)展，實際上把人們從繁重的體力和危險的環(huán)境中解放出來，使人們有更好的崗位去工作，去創(chuàng)造更好的精神財富和文化財富，機(jī)器人來做這些危險環(huán)境的工作，展望 21 世紀(jì)機(jī)器人將是一個與 20 世紀(jì)計算機(jī)的普及一樣，會深入地 應(yīng)用到各個領(lǐng)域，所以很多專家預(yù)測，在 21 世紀(jì)的前 20 年是機(jī)器人從制造業(yè)走向非制造業(yè)的發(fā)展一個重要時期，也是智能機(jī)器人發(fā)展的一個關(guān)鍵時期，目前國際上很多國家，也對機(jī)器人對人類社會的影響的估計提出了新的認(rèn)識，同時，我們也可以看到機(jī)器人技術(shù)，涉及到多個學(xué)科，機(jī)械、電工、自動控制、計算機(jī)測量、人工智能、傳感技術(shù)等等，它是一個國家高技術(shù)實力的一個重要標(biāo)準(zhǔn)。 機(jī)器人技術(shù) 的前景展望 機(jī)器人是人類的得力助手，能友好相處的可靠朋友，將來我們會看到人和機(jī)器人會存在一個空間里邊，成為一個互相的助手和朋友。 目前，我國從事機(jī)器人研發(fā)和應(yīng)用工程的單位 200 多家，擁有量為 3500 臺左右，其中國產(chǎn)占 20％，其余都是從日本、美國、瑞典等 40 多個國家引進(jìn)的。與 20 世紀(jì) 70 年代 PC 行業(yè)的情況相仿，我們不可能準(zhǔn)確預(yù)測出究竟哪些用途將推動這個新興行業(yè)進(jìn)入臨界狀態(tài)。 機(jī)器人技術(shù) 的市場應(yīng)用 機(jī)器人融入我們?nèi)粘Ｉ畹牟椒ビ卸嗫?？?jù)國際機(jī)器人聯(lián)盟調(diào)查， 2021 年，全球個人機(jī)器人約有 200 萬臺，到 2021 年，還將有 700 萬臺機(jī)器人投入運行。 1986 年國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃 (863 計劃 )開始實施，智能機(jī)器人主題跟蹤世界機(jī)器人技術(shù)的前沿，經(jīng)過幾年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特種機(jī)器人。 中國機(jī)器人的發(fā)展起步較晚， 1972 年我國開始研制自己的工業(yè)機(jī)器人。 ”并正式把 1980年定為產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的普及元年 ”。 70年代的實用期。其機(jī)器人的產(chǎn)量和安裝的臺數(shù)在國際上躍居首位。 從六十年代開始日本 政府實施 一系列 扶植政策，使日本機(jī)器人產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展起來，經(jīng)過短短的十幾年。 在美國和加拿大，各主要大學(xué)都設(shè)有機(jī)器人研究室，麻省理工學(xué) 院側(cè)重于制造過程機(jī)器人系統(tǒng)的研究，卡耐基 —梅隆機(jī)器人研究所側(cè)重于挖掘機(jī)器人系統(tǒng)的研究，而斯坦福大學(xué)則著重于系統(tǒng)應(yīng)用軟件的開發(fā)。 走向成熟的工業(yè)機(jī)器人，各種用途的特種機(jī)器人的 多 用化，昭示著機(jī)器人技術(shù)燦爛的明天。 圖 、 舞蹈 機(jī)器人 1 緒論 機(jī)器人技術(shù)作為 20 世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一，自 20 世紀(jì) 60 年代初 問世以來，經(jīng)歷 40 余年的發(fā)展已取得長足的進(jìn)步。 舞蹈 機(jī)器人 （如圖 1） 具有 人類外觀特征、 可愛的外貌、又兼有技術(shù)含量，極受青少年的喜愛。今天在汽車裝配線上忙碌的一線機(jī)器人，正是當(dāng)年大型計算機(jī)的翻版。目前對機(jī)器人的研究已經(jīng)呈現(xiàn)出專業(yè)化和系統(tǒng)化，一些信息學(xué)、電子學(xué)方面的先進(jìn)技術(shù)正越來越多地應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域。目前機(jī)器已經(jīng)走進(jìn)人們的生活與工作，機(jī)器人已經(jīng)在很多的領(lǐng)域代替著人類的勞動，發(fā)揮著越來越重要的作用，人們已經(jīng)越來越離不開機(jī)器人幫助。隨著社會生產(chǎn)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展。近幾年機(jī)器人已成為高技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)具有代表性的戰(zhàn)略目標(biāo)。點燃機(jī)器人普及的“導(dǎo)火索”，這場革命必將與個人電腦一樣，徹底改變這個時代的生活方式。 引言 30 年前，比爾蓋茨毅然棄學(xué)，創(chuàng)立微軟，成為個人電腦普及革命的領(lǐng)軍人物； 30年后的今天，他預(yù)言，機(jī)器人即將重復(fù)個人電腦崛起的道路。 機(jī)器人作為人類２０世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一，在短短的幾十年內(nèi)發(fā)生了日新月異的變化。機(jī)器人技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，不但使傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)面貌發(fā)生根本性變化，而且將對人類社會產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。從自動化生 產(chǎn)線到海洋資源的探索，乃至太空作業(yè)等領(lǐng)域，機(jī)器人可謂是無處不在。機(jī)器人工程是一門復(fù)雜的學(xué)科，它集工程力學(xué)、機(jī)械制造、電子技術(shù)、技術(shù)科學(xué)、自動控制等為一體。 目前機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展與 30 年前的電腦行業(yè)極為相似。而機(jī)器人 行業(yè)的利基產(chǎn)品也同樣種類繁多，比如協(xié)助醫(yī)生進(jìn)行外科手術(shù)的機(jī)械臂、在伊拉克和阿富汗戰(zhàn)場上負(fù)責(zé)排除路邊炸彈的偵察機(jī)器人、以及負(fù)責(zé)清掃地板的家用機(jī)器人，還有不少參照人、狗、恐龍的樣子制造機(jī)器人玩具。 我 從前年開始 機(jī)器人 方面的研究 ，在這過程中嘗試過很多次的失敗，也感受到了無比的樂趣。 未來的 機(jī)器人是一種能夠代替人類在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下從事危險、復(fù)雜勞動的自動化機(jī)器，是集機(jī)械學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、控制論、計算機(jī)、人工智能和系統(tǒng)工程等多學(xué)科知識于一身的高新技術(shù)綜合體。 國內(nèi)外 機(jī)器人技術(shù) 發(fā)展 的現(xiàn)狀 為了使機(jī)器人能更好的應(yīng)用于工業(yè)，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家的大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和大工業(yè)企業(yè)對機(jī)器人系統(tǒng)開發(fā)投入了大量的人力財力。德國正研究開發(fā) “MOVE AND PLAY”機(jī)器人系統(tǒng)，使機(jī)器人操作就像人們操作錄像機(jī)、開汽車一樣。到 80 年代中期，已一躍而為 “機(jī)器人王國 ”。按照日本產(chǎn)業(yè)機(jī)器人工業(yè)會常務(wù)理事米本完二的說法： “日本機(jī)器人的發(fā)展經(jīng)過了 60年代的搖籃期。 到 80年代進(jìn)人普及提高期。開始在各個領(lǐng)域內(nèi)廣泛推廣使用機(jī)器人。 七五 期間，國家投入資金，對工業(yè)機(jī)器人及其零部件進(jìn)行攻關(guān)，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)的開發(fā)，研制出了噴涂、點焊、弧焊和搬運機(jī)器人。 20 世紀(jì) 90 年代，我國的工業(yè)機(jī) 器人又在實踐中邁進(jìn)一大步，先后研制出了點焊、裝配、噴漆、切割、搬運等各種用途的工業(yè)機(jī)器人，并實施了一批機(jī)器人應(yīng)用工程，形成了一批機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ) 。按照韓國信息通信部的計劃，到 2021 年，韓國每個家庭都能擁有一臺機(jī)器人；而日本機(jī)器人協(xié)會預(yù)測，到 2025 年，全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的“蛋糕”將達(dá)到每年 500 億美元 的規(guī)模 (現(xiàn)在僅有 50億美元 )。不過看起來，機(jī)器人很可能在護(hù)理和陪伴老年人的工作上大展宏圖，或許還可以幫助殘疾人四處走走，并增強(qiáng)士兵、建筑工人和醫(yī)護(hù)人員 的體力與耐力。 2021 年已生產(chǎn)各種類型工業(yè)機(jī)器人和系統(tǒng) 300 臺套，機(jī)器人銷售額 億元，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)的年 收益額為 47 億元，我國對工業(yè)機(jī)器人的需求量和品種將逐年大幅度增加。機(jī)器人會不會產(chǎn)生飯碗的問題。 語音識別處理是語音功能的一個重要方面，目前計算機(jī)語音識別處理過程基本上一致，是一種基于統(tǒng)計模式識別的理論?？梢灶A(yù)計，語音技術(shù)的發(fā)展前景無限。本課題要求設(shè)計一具有簡單人體功能的、模擬舞蹈動作的 類人型機(jī)器人 ， 完成簡單人體舞蹈的基本動作： 可以前進(jìn)后退，左右側(cè)行，左右轉(zhuǎn)彎和前后擺動手臂，行走頻率為每秒兩步， 舉手投足、轉(zhuǎn)圈、頭部動作靈活、 并 具備的語 音 功能 。 機(jī)器人包括底座、頭部、上身、下肢、以及電路控制板，分別控制手臂、頭部和底盤運動的電機(jī)及傳動機(jī)構(gòu)等。 知識范圍涉及 機(jī)構(gòu)學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、自動控制、計算機(jī)、人工智能等。 規(guī)定的翻譯、論文工作。涵蓋行進(jìn)、轉(zhuǎn)圈、舉手投足、頭部等動作； 整套動作持續(xù) 4 分鐘左右； 機(jī)器人結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，重量輕； 靈活的多功能機(jī)器手臂：活動空間大，可 360 度旋轉(zhuǎn) 。 3 方案 設(shè)計 及方案論證 設(shè)計制作與調(diào)試流程 設(shè)計就是根據(jù)題目的要求而對硬件和軟件進(jìn)行規(guī)劃，并選擇最合適的硬件電路和軟件程序來達(dá)到目的。并且把這些元器件焊接在一塊電路板上。軟件設(shè)計是分析 設(shè)計的硬件用程序?qū)崿F(xiàn)其功能，并且調(diào)試優(yōu)化產(chǎn)品功能 。根據(jù)機(jī)械基礎(chǔ)知識，從整體上來講，機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計必須與機(jī)器人所要完成的功能相適應(yīng)。 舞蹈 機(jī)器人要求完全自動控制，必須采用單片機(jī)為控制核心，它類似于機(jī)器人的大腦，接收和處理所有外界信息，指揮并控制機(jī)器人的所有動作。目前 ，機(jī)器人技術(shù)已日趨成熟，機(jī)器人感覺系統(tǒng)可通過各種各樣相應(yīng)的傳感器技術(shù)即可實現(xiàn)。軟件編程可以豐富機(jī)器人的功能，使機(jī)器人動作更加完善。 圖 機(jī)器人總體制作過程 方案的比較論證及 方案確定 根據(jù) 以上的制作流程圖 ， 我們 把設(shè)計分為兩大部分 — 機(jī)械部分和電氣部分進(jìn)行論證， 對多種方案進(jìn)行比較論證 后 ，選 出 一個最佳的方案 ，最后再進(jìn)行軟件部分的設(shè)計 。 底盤機(jī)構(gòu) 的 設(shè)計 （ 1） 行走式 簡圖如下 圖 行走機(jī)器人簡圖 總體設(shè)計 機(jī)械，電氣，軟件 機(jī)械總體設(shè)計 軟件整體設(shè)計 電氣總體設(shè)計 各方案確定 材料制作 零件加工 機(jī)構(gòu)組裝 各方案確定 原理圖制作 PCB 制作 各模塊整合 了解各芯片操作 子程序編寫 程序整合 總裝整合，調(diào)試 外型包裝 行走式，能夠 在平地上、凹凸不平的地上步行，能上下臺階，其粗糙路面性能較好，好的關(guān)節(jié)，穩(wěn)定好的牽引力。 （ 2）移動方式為履帶式簡圖如下 履帶