1、智能機器人結課論文華北科技學院智能機器人結課論文關于舞蹈機器人的研究學院（系）：電子信息工程學院專業(yè)班級：學生學號：學生姓名：成 績：目 錄摘要 4Abstract 51緒論 62機器人設計的內容與要求 62.1 智能機器人設計的內容 62.2 智能機器人設計的數(shù)據(jù)與要求 63.舞蹈機器人的設計 73.1 機械部分 73.2 底盤機構的設計 73.3 彎腰機構的設計 83.4 轉身機構的設計 103.5 手臂與頭部機構的設計 11參考文獻 1313摘要本文研究舞蹈機器人的主要作用與應用，主要作用是供人觀賞，為人解憂。論文主要研究了舞蹈機器人的功能及工作要求， 控制對象舞蹈機器人的工作原理、 動

2、作過程，與一些簡單的舞蹈動作與相應的機構設計。XXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXo研究結果表明：舞蹈機器人具有較好的實際應用性，機器人學已經發(fā)展成為一門綜 合運用機械、電氣、計算機、產業(yè)與制造業(yè)等多種工程學科基礎知識與創(chuàng)造能力的舉足 輕重的學科。并且具有很好的觀賞價值。本文的特色在于：比較詳細的解釋了舞蹈機器人的設計，以及舞蹈機器人的實用價 值。關鍵詞：舞蹈機器人；應用；觀賞；價值AbstractThe main function and Application Research of dancing robot, the main role is for people to

3、watch, as the people who.This paper mainly studies the functions and requirements of dancing robot, working principle, control object dance robot movement process, and some simple dance movements and the corresponding mechanism design.The results show that: the dance robot has practical application

4、of good, robotics has already developed into an integrated use of mechanical, electrical, computer, industrial and manufacturing a variety of engineering disciplines of basic knowledge and ability of the subjects play a decisive role. And has good ornamental value.The characteristic of this paper is

5、: a more detailed explanation of the design of dancing robot, and practical value of dancing robot.Key Words： Dance robot; application; ornamental value1緒論機器人技術作為20世紀人類最偉大的發(fā)明之一，自20世紀60年代初問世以來， 經歷40余年的發(fā)展已取得長足的進步。未來的機器人是一種能夠代替人類在非結構化 環(huán)境下從事危險、復雜勞動的自動化機器，是集機械學、力學、電子學、生物學、控制 論、計算機、人工智能與系統(tǒng)工程等多學科知識于一身的高新技術

6、綜合體。走向成熟的 工業(yè)機器人，各種用途的特種機器人的多用化，昭示著機器人技術燦爛的明天302機器人設計的內容與要求2.1 智能機器人設計的內容隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，機器人技術已廣泛應用于人類社會生活的各個領域，特別是 舞蹈機器人具有人類外觀特征、可愛的外貌、又兼有技術含量，極受青少年的喜愛。本 課題要求設計一具有簡單人體功能的、模擬舞蹈動作的類人型機器人，完成簡單人體舞 蹈的基本動作：可以前進后退，左右側行，左右轉彎與前后擺動手臂，行走頻率為每秒 兩步，舉手投足、轉圈、頭部動作靈活、并具備的語音功能。通過語音識別技術，可以 對小機器人進行語音控制，通過發(fā)出語音命令，控制機器人的。機器人包括底座

7、、頭部、 上身、下肢、以及電路控制板，分別控制手臂、頭部與底盤運動的電機及傳動機構等。 通過電路控制與機械傳動，可使機器人動作。知識范圍涉及機構學、力學、電子學、自 動控制、計算機、人工智能等。2.2 智能機器人設計的數(shù)據(jù)與要求1、機器人身高80120 cm,表演時機器人隨音樂翩翩起舞，動作協(xié)調、靈活；2 、表演各種舞蹈的基本動作，具體動作可自行設計。涵蓋行進、轉圈、舉手投足、 頭部等動作；3、整套動作持續(xù)4分鐘左右；4、機器人結構緊湊、體積小，重量輕；5、靈活的多功能機器手臂：活動空間大，可 360度旋轉。6、采用電機驅動，運動準確可靠。3.舞蹈機器人的設計3.1 機械部分機械部分包括：底盤

8、機構的設計、彎腰機構的設計、轉身機構的設計、手臂機構的設計、 轉頭機構的設計。3.2 底盤機構的設計(1)行走式簡圖如下(ZZD 在與祇蜀策克的手而上：主動 U22)在與紙面平行的平面上運動圖3.2行走機器人簡圖行走式，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，好的關節(jié)，穩(wěn)定好的牽引力。它的缺點是不能原地轉動，速度慢，控制復雜，移動 困難，操縱性差，機械復雜，電機性能要求嚴格，價格昂貴。(2)移動方式為履帶式簡圖如下導向輪圖3.3移動方式圖履帶式移動方式的特點是運動平穩(wěn)，適合爬坡度比較大的地方，這是輪式所做不的 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，

9、且摩擦力很大、能量損 耗大。(3)前輪偏轉后輪驅動移動式簡圖如下圖3.4底盤移動方式可以實現(xiàn)車體任意的定位與定向，可以做到零回轉半徑。特別是能通過將輪向正交 速度方向實現(xiàn)急停。車底盤、四輪、驅傳動裝置、舵機與控制盒的行走信道共同組成行走系統(tǒng)。但由于前后啟動慣性不一樣，導致機器人的不平衡，特別是重心高的機器人(4)輪式差速驅動圖3.5底盤移動方式采用兩個驅動輪，兩個萬向輪，萬向輪用于平衡。機構簡單，容易制造及裝配；能 在原地旋轉以獲得不同的方向。因此它是比較適合的一種底盤機構。3.3 彎腰機構的設計腰部的設計思路是，作為人形機器人的腰部，主要做要是承接了上部的重量，設計 的時候腰部能做到水平的轉

10、動最好，如果不能將會極大地影響整個機器人的平衡；所以 盡量減少可變的環(huán)節(jié)，故在腰部轉動的設計中不采用電機再經傳動其他機構最后帶動腰 部的轉動方式，而是直接使用電機實現(xiàn)彎腰。(1)齒輪機構簡圖如下圖3.6齒輪傳動方式齒輪機構的優(yōu)點是平穩(wěn)，自鎖性好，精度高。但加工比較困難，且不利于固定，造價也很高。(2)連桿機構簡圖如下下腰部圖3.7連桿傳動方式結構簡單，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。我們的 舞蹈機器人就是采用這樣的機構來實現(xiàn)彎腰的。(3)連桿機構簡圖二具體實現(xiàn)方式如下：先通過一根軸穿過鞠躬機構與機器人上半身的兩只手臂固定， 然后電機通過一個搖桿連接到彎腰機構的一個長方形

11、槽中，在電機轉動的過程中，帶動 鞠躬機構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與在孔同一側的開有長方形槽的鋁條。并且考慮在這個機構上， 能夠與手臂機構相固定。機構如圖所示：手臂與頭部機構固定用O 一軸孔嚷-長方形槽正視圖鞠躬機構的裝配順序如下：機器人鞠躬機構(1)取適當長度的鋁條打軸孔與磨長方形槽，在上身支架兩端打相同的孔，軸穿過該鋁 條后穿過兩個支架并固定好(2)加工可固定于電機軸上的搖桿，一端可固定住電機，另一端固定搖桿的軸并與加工好的鋁條的長方形槽相結合(3)將電機固定在上身左邊支架的一側(4)為了防止彎腰機構前傾，用兩根橡膠帶做一定的

12、固定，以使電機拉住機構向下彎腰 時更加穩(wěn)定在彎腰機構中，如果將機構的位置與方向調換過來，動作就可變?yōu)榧绲淖笥覔u擺， 因為設計水平有限，沒有將兩種動作結合在一起的機構設計出來。3.4 轉身機構的設計(1)連桿原理實現(xiàn)的轉身機構轉身機構的設計原理與彎腰機構的設計原理差不多，在此就不做多的比較論證了。我們還是采用連桿機構，但具體的設計又與前面稍微不同。上腰部電機I圖3.9轉身機構電機做轉軸的轉身機構手手口*滾動軸承I腳II腳I固定裝置電機軸承外圓軸承內圓及固定孔頂視圖正視圖圖3.10機器人的腰部機構機器人的腰部機構用于實現(xiàn)機器人左右轉身的動作，主要部件包括一個滾動軸承、 一個自行加工的可固定滾動軸承

13、內部圓的零件，以及必備的其它固定零件。滾動軸承的特點在于當內圓固定時，外圓可以轉動，反之亦然。機器人的腰部機構 正是從這個特點出發(fā)制作的，要實現(xiàn)機器人腰部左右轉動，就讓滾動軸承內部圓與可周 定電機軸的傳動零件固定，同時該零件與機器人下身機構固定，滾動軸承與機器人上身 機構固定，再將電機與傳動零件固定后又與上身機構固定， 這樣，在電機轉動的過程中， 利用軸承的作用，機器人下身機構不動時，由于上身機構與軸承外圓固定，電機旋轉帶 動了軸承外圓的旋轉，于是，機器人上身就繞著軸承中心作轉身運動。這種機構的缺點是電機軸受力較大，電機容易損壞，同時要求電機有足夠的轉矩。3.5 手臂與頭部機構的設計 圖3.1

14、1手臂機構手臂機構的是機器人整體比較重要的環(huán)節(jié)，手臂自由度較多，機器人的很多動作都 通過手臂體現(xiàn)出來。由于頭部機構比較簡單，在此與手部一起畫出來，因為設計要求沒 有點頭動作，我們只要一個電機來達到頭部動作就可以了。手臂機構就是機器人的兩只手臂，在本次設計中將機器人的手部的兩個電機與帶動 機器人頭部轉動的電機固定在了同一個機構上，同時，將該手臂與前后彎腰的機構相周 定，構成機器人的上半身機構的一部分，然后該整體又與機器人的左右支架與腰部機構 相結合，一起構成機器人的上半身機構。參看做的很好的機器人的例子，機器人的手臂是機器人復雜程度的重要標志之一。 手臂所具有的自由度越多，動作時活動的空間就越大

15、，所做的動作就越精細，完成的任 務就越復雜。本次設計機器人的手臂由一根橫桿構成，左右兩端分別固定左右手的兩個電機，可 做前后360度的旋轉，中間固定機器人的頭部電機，可帶動頭部做 360度的旋轉，其中 手臂的機構還可以繼續(xù)擴展，在肩部上與臂末端可再擴展兩個電機，實現(xiàn)三個自由度的 動作。如圖所示:同時，為了防止手臂旋轉過度使動作錯亂，同左右轉腰的機構一樣，可在機器人手臂轉動限定角度內裝上限位開關，以達到動作的一致性。裝配順序：(1)選擇合適鋼性材料鉆好孔后將左右手兩個電機與頭部電機固定住(2)將上述做好的機構通過一塊鋼片鉆孔后用螺釘固定在前后彎腰的機構上(3)將兩個傳動桿固定到左右兩個手臂電機上

16、，在傳動桿的另一端固定直徑大小適合的兩根鋼軸作為機器人的手臂用(4)將一個傳動桿固定在機器人的頭部電機的軸上，作為機器人可360度轉動的脖子參考文獻參考文獻1 黃 冰.微機原理及應用M.重慶：重慶大學出版社，2001.2 蔡自興.機器人學M.北京：清華大學出版社，2000.9.3周遠濤，張自興，許萬雍，賈培發(fā)等.智能機器人系統(tǒng)M.北京：清華大學出版社， 1988.4計算機科學與技術百科全書（選編本）J.清華大學出版社.2002.5 侯朝幀.微機與單片機應用基礎M,北京：北京理工大學出版社，1995.6 余永權.單片機應用系統(tǒng)的功率接口技術M.北京：北航出版社，1991.7羅宜晶.多媒體計算機軟件大全J.成都：電子科技大學出版，1991.8 高海生等.單片機應用技術大全M.成都：西南交大出版社，1996.9 何立民.單片機應用技術選編1/2/3M.北京：北航出版社，