開題報告答辯——

六足仿生機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計答辯內(nèi)容設(shè)計意義01設(shè)計背景02研究方案與可行性分析04實施計劃05主要參考文獻06研究內(nèi)容和面臨問題03設(shè)計意義機器人技術(shù)集機械、電子、計算機、材料、傳感器、智能控制等多種技術(shù)于一體，代表了機電一體化技術(shù)的核心成就。目前許多國家都投入大量的人力物力對它的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用技術(shù)進行了廣泛的研究，機器人技術(shù)水平的高低和應(yīng)用成就，在一定程度上體現(xiàn)了一個國家科技發(fā)展水平的高低，它的應(yīng)用在很大程度上可以促進工業(yè)基礎(chǔ)，特別是裝備制造業(yè)技術(shù)水平和能力的提高。近年來，隨著人類對在復(fù)雜環(huán)境中既具備高移動能力，又具高可靠性，且易于擴展的移動平臺日益迫切的需求，有相當(dāng)多的研究探討兩足至多足機器人的應(yīng)用，過去兩足機器人多為輪型機構(gòu)系統(tǒng)，其運動局限于二維平面，無法克服許多困難山區(qū)崎嶇的地形。因此，人類開始思考創(chuàng)造類似人類、昆蟲、動物等運動模式的仿生爬行機器人。設(shè)計背景它的優(yōu)點在于移動迅速,控制簡單,只需直接控制電機轉(zhuǎn)速即可。移動過程中較為平穩(wěn),如果地面平坦,機器人的質(zhì)心不發(fā)生變化,因此在一般情況下輪式結(jié)構(gòu)是一個很好的選擇。但是足式移動方式具有輪式和履帶式移動方式所沒有的優(yōu)點,足式移動方式的機器人可以相對較易地跨過比較大的障礙,如溝坎等并且機器人的足所具有的大量的自由度,可以使機器人的運動更加靈活,對凹凸不平的地形的適應(yīng)能力更強,在地表面極不規(guī)則的情況下足式機器人能用他的足與地面的點接觸來支撐,整個機器人的軀體因此仍然能夠行走自如,為了適應(yīng)越來越多非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的機器人作業(yè),足式機器人受到越來越多人的關(guān)注成為了研究的前沿和研究的熱點。

輪式履帶式設(shè)計背景它的優(yōu)點在于移動迅速,控制簡單,只需直接控制電機轉(zhuǎn)速即可。移動過程中較為平穩(wěn),如果地面平坦,機器人的質(zhì)心不發(fā)生變化,因此在一般情況下輪式結(jié)構(gòu)是一個很好的選擇。但是足式移動方式具有輪式和履帶式移動方式所沒有的優(yōu)點,足式移動方式的機器人可以相對較易地跨過比較大的障礙,如溝坎等并且機器人的足所具有的大量的自由度,可以使機器人的運動更加靈活,對凹凸不平的地形的適應(yīng)能力更強,在地表面極不規(guī)則的情況下足式機器人能用他的足與地面的點接觸來支撐,整個機器人的軀體因此仍然能夠行走自如,為了適應(yīng)越來越多非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的機器人作業(yè),足式機器人受到越來越多人的關(guān)注成為了研究的前沿和研究的熱點。

輪式履帶式設(shè)計背景多足仿生仿生六足爬行機器人是一種基于仿生學(xué)原理研制開發(fā)的新型足式機器人。與傳統(tǒng)的輪式或履帶式機器人相比，足式機器人自由度多、可變性大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制繁瑣，但其在運動特性方面具有獨特的優(yōu)點：首先是足式機器人具有較好的機動性，對不平地面的適應(yīng)能力十分突出，由于其立足點是離散的，與地面的接觸面積較小，因而可以在可能達到的地面上選擇最優(yōu)支撐點，從而能夠相對容易地通過松軟地面(如沼澤和沙漠)以及跨越比較大的障礙(如溝、坎、臺階等)；其次是足式機器人的運動系統(tǒng)可以實現(xiàn)主動隔振，允許機身運動軌跡與足運動軌跡解藕。盡管地面高低不平，機身的運動仍可達到相當(dāng)平穩(wěn)；再次是在不平地面和松軟地面上的行進速度較高，而能耗較少研究內(nèi)容和面臨問題 本課題主要研究的內(nèi)容是一種六足仿生機器人的機械結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計和分析。本次設(shè)計的機器人預(yù)期要達到的效果是本機器人可以實現(xiàn)靈活進退和轉(zhuǎn)向，跨越障礙物，通過洼地和臺階并且保持平衡防止傾翻，能夠?qū)崿F(xiàn)實時避障，合理規(guī)劃行走路線。研究內(nèi)容和面臨問題結(jié)構(gòu)設(shè)計行進步態(tài)分析仿生原理分析連桿結(jié)構(gòu)1.交互三角步態(tài)2.四足步態(tài)3.偏心輪腿邁步與收步仿生六足機器人研究方案和可行性分析研究方案本課題通過查閱文獻資料，從文獻資料中掌握一些關(guān)于仿生機器人的基本知識，確定研究方案。再對研究方案進行機械結(jié)構(gòu)設(shè)計，定出各零部件的尺寸形狀，進行強度校核，Autocad制作六足機器人的裝配圖和零件圖。用Solidworks繪圖軟件對每個零件進行設(shè)計造型，再將每個零件裝配起來，完成六足仿生機器人效果圖，最后通過相關(guān)軟件分析重要部件的主要性能來模擬現(xiàn)實中所遇到的各種情況。設(shè)計思路：利用仿生學(xué)原理綜合多種生物的生理構(gòu)特點來進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。研究方案與可行性分析在自然界和人類社會中存在一些人類無法到達的地方和可能危及人類生命的特殊場合。如行星表面、災(zāi)難發(fā)生礦井、防災(zāi)救援和反恐斗爭等，對這些危險環(huán)境進行不斷地探索和研究，尋求一條解決問題的可行途徑成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展和人類社會進步的需要。地形不規(guī)則和崎嶇不平是這些環(huán)境的共同特點。從而使輪式機器人和履帶式機器人的應(yīng)用受到限制。以往的研究表明輪式移動方式在相對平坦的地形上行駛時，具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢運動速度迅速、平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)和控制也較簡單，但在不平地面上行駛時，能耗將大大增加，而在松軟地面或嚴(yán)重崎嶇不平的地形上，車輪的作用也將嚴(yán)重喪失移動效率大大降低。為了改善輪子對松軟地面和不平地面的適應(yīng)能力，履帶式移動方式應(yīng)運而生但履帶式機器人在不平地面上的機動性仍然很差行駛時機身晃動嚴(yán)重。與輪式、履帶式移動機器人相比在崎嶇不平的路面步行機器人具有獨特優(yōu)越性能在這種背景下多足步行機器人的研究蓬勃發(fā)展起來。而仿生步行機器人的出現(xiàn)更加顯示出步行機器人的優(yōu)勢。實施計劃3月01日—3月08日查資料，閱讀相關(guān)文獻；3月09日—3月16日和導(dǎo)師溝通，修改文章，完成文獻綜述，進行開題報告答辯；3月17日—3月24日進行初步設(shè)計，確定所用機械結(jié)構(gòu)，所用零件；3月25日—3月31日對各零件做最后審核確定機器人子機器人的相關(guān)零件尺寸；4月01日—3月08日用Solidworks對機械腿進行三維造型，確定六足仿生機器人總體尺寸；4月09日—4月16日對所畫的零部件進行組裝，完成六足仿生機器人的整體效果展示；4月17日—4月24日機械本體進行動力學(xué)分析，驗證設(shè)計的合理性；4月25日—5月01日對所選標(biāo)準(zhǔn)件進行強度和壽命校核；5月02日—5月09日由Solidworks導(dǎo)出CAD零件圖、部件圖，并對工程圖進行修改；5月16日—5月23日整理完成的各類資料并分檔，撰寫畢業(yè)論文初稿，；5月24日—5月31日與指導(dǎo)老師溝通，完善畢業(yè)論文；6月01日—6月08日制作畢業(yè)答辯PPT，完成論文整理工作；參考文獻（部分）[1]張濤顏國正劉華新型微型六足機器人的運動原理及控制程序［J］．計算機工程，2006，32(23)241-243,246[2]王倩陳甫臧希喆等新型六足機器人機構(gòu)與控制系統(tǒng)設(shè)計［J］．機械設(shè)計與制造，2008，205(3)148-150[3]楊若霽陳峰六足步行機器人腿機構(gòu)繩傳動系統(tǒng)設(shè)計與仿真［J］．組合機床與自動化加工技術(shù)，2012(3)89-93[4]姜樹海孫培等仿生甲蟲六足機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計與步態(tài)分析［J］．南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，201236(6)115-120[5]郭少晶韓寶玲羅慶生六足仿生步行機器人系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的研究［J］．機械與電子，2007第4期90-93[6]陳甫臧希喆趙杰閆繼宏六足步行機器人仿生機制研究［J］．機械與電子，2009第9期53-56[7]王立劉連蕊高建華六足步行機器人非結(jié)構(gòu)化地形下的方向控制研究［J］.浙江理工大學(xué)學(xué)報，2010244-249[8]蘇軍陳學(xué)東田文罡六足步行機器人全方位步態(tài)的研究［J］.機械與電子，2004(3)48-52[9]羅慶生韓寶玲現(xiàn)代仿生機器人設(shè)計［M］．北京:電子工業(yè)出版社，2008．89-150[10]馮巍,楊洋.慧魚六足仿生機器人步態(tài)研究與實現(xiàn)[J].機械設(shè)計與研究,2005-3.35-37[11]申景金李成剛一種六足仿生機器人的研究［J］機械工程與自動化2008（1）138-141[12]陳甫臧希喆閆繼宏等適合航行的六足仿生機器人Spider的研制［J］．吉林大學(xué)學(xué)報:工學(xué)版，2011(3)41[13]楊若霽陳峰六足步行機器人腿機構(gòu)繩傳動系統(tǒng)設(shè)計與仿真［J］．組合機床與自動化加工技術(shù)2012(3)89-93[14]楊立輝羅慶生王秋麗毛新新型仿生六足機器人步行足運動學(xué)分析與研究［J］．機械設(shè)計與制造，2006第9期119-121[15]Sun,Yi(SchoolofMechanicalScienceandEngineering,HuazhongUniversityofScienceandTechnology);Chen,Xuedong;Yan,Tianhong;Jia,Wenchuan.Modulesdesignofareconfigurablemulti-leggedwalkingrobot[J].Source:2006IEEEInternationalConferenceonRoboticsandBiomimetics,ROBIO2006,2006IEEEInternationalConferenceonRoboticsandBiomimetics,ROBIO2006,2006,p1444-1449[16]D.E.Orin.Supervisory.ControlofaMultileggedRobot，Int.J.RoboticsResearch,1982,Vol.1,No.1,pp.79-91