【精品毕设】多足机器人行走机构设计
行走机器人功能分析与调试 毕业设计
河北能源职业技术学院《行走机器人功能分析与调试》摘要：虽然机器人的研究、制作和使用已经有几十年的历史,但是双足直立行走的机器人世界上很少。
主要因为稳定性控制及双足行走控制非常复杂,但为了研究出与人更加接近的机器人,这是必须克服的难关。
主要是解决直立行走机器人腿部平衡的问题,包括硬件设计和软件的设计,侧重于对硬件的设计,即着重介绍直立行走机器人腿部平衡系统的相关知识、设计目的、设计思路、方案的确定、原理设计及分析、硬件调试。
行走机器人是最典型的机电一体化数字化装备,是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的智能机器人。
它代表了机器人的尖端技术,是当代科技的研究热点之一。
目前,国内双足机器人研究与世界先进水平相比还有较大差距,特别是在教学机器人方面的研究更是寥寥无几。
为改善这种局面,提高我国高校师生的综合技能,本论文在研制教学双足机器人方面进行了有益的尝试和大胆的实践,设计并制作出了一款适用于高校教学开发使用的小型双足行走机器人。
本文详细阐述了双足机器人机构设计和控制系统的研发过程,包括控制系统的硬件电路设计和制作,机器人双足的外形设计与加工,以及双足行走机器人的驱动和控制技术。
结合对人类行走步态的研究,规划了双足机器人行走的姿态及轨迹,推导了双足机器人稳定步行的条件,并据此进行了实物实验,实现了稳定的低速静态步行。
本论文重点讨论了静态步行的算法设计和仿真,详细分析了基于零力矩点的双足机器人动态步行运动规划方法,根据运动学约束条件计算出各个关节的运动轨迹。
使用Matlab软件,以ZMP点的轨迹作为约束条件,进行了前向离线规划试验和ZMP误差补偿试验,实验证明本文所采用的步态规划方法可以满足机器人连续稳定行走的要求。
教学双足机器人运动平稳,系统控制精度高,具有良好的教学功能和广阔的应用开发前景。
本文针对教学双足行走机器人方面进行了深入的研究,对他人今后进行教学双足机器人的研究提供了一套系统的研究方法,对同行具有借鉴和引导作用。
双足机器人技术设计
双足技术设计1.引言本文档旨在介绍双足技术设计的细节和要点。
双足是一种仿真人类双腿行走的，具备稳定性、灵活性和智能性。
该文档将涵盖双足的硬件设计、动力系统、步态规划、感知与导航等关键方面的设计内容。
2.双足的硬件设计2.1 机械结构设计2.1.1 身体结构设计2.1.2 关节设计2.1.3 材料选择2.2 传感器选择与布置2.2.1 视觉传感器2.2.2 陀螺仪与加速度计2.2.3 压力传感器2.3 控制器设计2.3.1 控制器类型选择2.3.2 控制器布局与组织3.双足的动力系统3.1 动力源设计3.1.1 电源类型选择3.1.2 电源功率计算3.2 动力传输设计3.2.1 电机类型选择3.2.2 齿轮传动设计3.3 动力控制设计3.3.1 速度控制算法3.3.2 力矩控制算法4.双足的步态规划4.1 步态分析4.1.1 单支撑相与双支撑相4.1.2 步长与步频计算4.2 步态规划算法4.2.1 基于倒立摆模型的步态规划4.2.2 模仿学习算法的步态规划5.双足的感知与导航5.1 视觉感知5.1.1 目标检测与跟踪5.1.2 场景理解与地图5.2 位置定位与姿态估计5.2.1 GPS定位5.2.2 惯性测量单元（IMU）定位5.3 路径规划与控制5.3.1 基于地图的路径规划5.3.2 避障算法设计6.附件本文档涉及的附件包括技术图纸、控制算法代码、测试数据等。
附件的详细内容可在实际项目中进行补充。
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双足仿生机器人行走机构设计
双足仿生机器人行走机构设计
双足仿生机器人行走机构设计一般包括以下几个关键部分：
1. 足底结构：足底结构是机器人与地面接触的部分，需要具备良好的稳定性和抓地力。
一般采用橡胶材料制作，设计有凹凸纹路或者类似动物脚掌的结构，以增加摩擦力和抓地力。
2. 关节设计：双足仿生机器人的每个腿部都需要多个关节来实现自由运动。
关节设计需要考虑到机器人的稳定性和灵活性，一般采用电机驱动的旋转关节或者液压/气动驱动的线性关节。
3. 动力系统：机器人行走需要动力系统提供能量。
一般采用电池或者电源供电，驱动关节的电机需要具备足够的扭矩和速度来实现机器人的行走。
4. 传感器：为了实现机器人的平衡和姿态控制，需要配备各种传感器。
例如，陀螺仪和加速度计可以用来检测机器人的倾斜角度，力传感器可以用来感知地面反作用力，视觉传感器可以用来感知周围环境。
5. 控制系统：双足仿生机器人的行走需要一个高效的控制系统。
控制系统可以根据传感器的反馈信息，实时调整关节的运动，以保持机器人的平衡和稳定。
总体来说，双足仿生机器人行走机构设计需要考虑到稳定性、灵活性、能量效率和控制系统的要求。
具体的设计方案需要根据机器人的应用场景和需求来确定。
毕业设计文献综述六足步行机器人
燕山大学本科毕业设计（论文）文献综述课题名称：学院（系）：年级专业：学生姓名：指导教师：完成日期：一、课题国内外现状步行机器人，简称步行机 ,是一种智能型机器人 , 它是涉及到生物科学 , 仿生学 , 机构学 , 传感技术及信息处理技术等的一门综合性高科技 . 在崎岖路面上 ,步行车辆优于轮式或履带式车辆 .腿式系统有很大的优越以及较好的机动性 , 崎岖路面上乘坐的舒适性 ,对地形的适应能力强 .所以 ,这类机器人在军事运输 , 海底探测 , 矿山开采 , 星球探测 , 残疾人的轮椅 , 教育及娱乐等众多行业 ,有非常广阔的应用前景 , 多足步行机器人技术一直是国内外机器人领域的研究热点之一。
步行机器人历经百年的发展, 取得了长足的进步, 归纳起来主要经历以下几个阶段[5]:第一阶段, 以机械和液压控制实现运动的机器人。
第二阶段, 以电子计算机技术控制的机器人。
第三阶段, 多功能性和自主性的要求使得机器人技术进入新的发展阶段。
闰尚彬,韩宝玲,罗庆生针对仿生六足步行机器人关节较多,其步态轨迹规划和关节控制量计算都较为复杂的现状,采用Solidworks软件与MSC.ADAMS 软件相结合的方式对六足仿生步行机器人的样机模型进行了运动学仿真与分析.通过仿真,验证了所设计的三角步态的适用性和所选择的三次样条曲线作为机器人足端点轨迹曲线方案的可行性.韩宝玲王秋丽罗庆生基于六足仿生步行机器人机构学特性的研究,采用数值分析法求解了机器人步行足的足端工作空间,利用虚拟样机技术计算了机器人的灵活度,从两方面综合衡量六足仿生步行机器人的工作能力,并以六足步行机器人各腿节比例关系的确定为例,介绍了六足步行机器人结构优化的具体方案.苏军陈学东田文罡研究六足步行机器人全方位行走步态，分析其静态稳定性；规划了典型直线行走步态和定点转弯步态，确定了直线行走步态最大跨步和定点转弯步态最大转角；进行了步态控制算法模拟仿真及实地步行实验。
六足步行机器人----毕设文献综述
燕山大学本科毕业设计（论文）文献综述课题名称：步行机器人的研究学院（系）：机械工程学院年级专业： 05级机电1班学生姓名：指导教师：完成日期： 2009年3月2号一、课题国内外现状多足步行机器人是一种具有冗余驱动、多支链、时变拓扑运动机构, 是模仿多足动物运动形式的特种机器人, 是一种足式移动机构。
所谓多足一般指四足及四足其以上, 常见的多足步行机器人包括四足步行机器人、六足步行机器人、八足步行机器人等[4]。
步行机器人历经百年的发展, 取得了长足的进步, 归纳起来主要经历以下几个阶段[5]:第一阶段, 以机械和液压控制实现运动的机器人。
第二阶段, 以电子计算机技术控制的机器人。
第三阶段, 多功能性和自主性的要求使得机器人技术进入新的发展阶段。
雷静桃等在文献[1]中对美国、日本等机器人研究大国及我国的多足步行机器人研究发展进行了综述,对多足步行机器人急需解决的问题进行了论述,并对未来可能的研究发展方向进行了展望。
刘静等在文献[10]中分析了国内外腿式机器人的研究现状,讨论了腿式机器人在机械结构、稳定性和控制算法方面的现有研究方法,给出了腿式机器人研究存在的问题,展望了腿式机器人的发展方向.安丽桥等在文献[9]中介绍了一种应用两个电机驱动的六脚足式步行机器人,并对该机器人的运动机理与步态进行了分析,经样机实验,所设计的机器人可实现前进、后退、遇障转弯等功能,具有结构简单,控制便捷,行走稳定的特点。
曾桂英等在文献[2]中提出了一种采用液压驱动的缩放式腿机构的结构设计, 并针对六足行走方式, 完成了液压驱动原理设计及PLC控制设计。
马东兴等在文献[11]中研究了一种背部带关节的新型四足机器人,通过三维建模软件Pro /E和机械系统动力学仿真分析软件ADAMS建立了四足机器人虚拟样机,规划了四足机器人的步态,并且利用ADAMS仿真软件对该四足机器人进行了步态仿真,同时利用单个AT89C52单片机成功实现对四足机器人5个舵机的独立控制以及舵机的速度控制。
仿人双足机器人机构的设计毕业论文
仿人双足机器人机构的设计毕业论文毕业设计中文摘要仿人双足机器人是机器人研究的前沿领域，是多种科技的结合，代表一个国家的技术水平。
仿人双足机器人最大的特征就是双足步行，因此它的灵活性很高，可以代替人类完成危险作业。
本文回顾了国内外仿人双足机器人的发展历史，在分析人类下肢结构的基础上，确定机器人机构的自由度配置、关节结构及驱动形式。
在inventor环境下进行机构的建模及装配，完成仿人双足机器人机构的设计，最后对仿人双足机器人机构进行运动模拟和强度分析，检验机构的运动性能和强度，进一步优化机构的设计。
关键词:仿人双足机器人，机构设计，运动模拟，强度分析毕业设计外文摘要TitleDesignofhumanoidbipedrobotAbstractHumanoidbipedrobotisafrontierfieldofrobotresearch,istheco mbinationofscienceandtechnology,thetechnicallevelonbehalfofa country''s.Characteristicsofhumanoidbipedrobotisthebiggestbip edwalking,soitshighflexibility,canreplacehumandodangerouswor k.Thispaperreviewsthedevelopmenthistoryofdomesticandforei gnhumanoidbipedrobot,basedonanalysisofhumanlowerlimbstructure,determinetherobotDOFconfiguration,jointstructureanddriv emode.Modelingandassemblymechanismbasedoninventor,com pletedthedesignofhumanoidbipedrobotmechanism,finallycarries ontheanalysisofmotionsimulationandstrengthofhumanoidbipedr obot,motionperformanceandthestrengthoftheinspectionorganiz ation,andfurtheroptimizethemechanismdesign.KeywordsHumanoidbipedrobot，mechanismdesign，motionsimulation，strengthanalysis目录1绪论..................................................................................................11.1课题研究的意义...........................................................................11.2国内外仿人双足机器人发展现状................................................21.3本课题研究的主要内容.............................................................112仿人双足机器人机构设计.............................................................122.1人体下肢分析.............................................................................122.2仿人双足机器人总体设计..........................................................202.3仿人双足机器人关节设计..........................................................232.4仿人双足机器人总体结构..........................................................352.5本章小结....................................................................................373机器人机构的运动模拟.................................................................383.1行走的运动模拟.........................................................................383.2蹲下的运动模拟.........................................................................413.3转弯的运动模拟.........................................................................433.4本章小结....................................................................................434机器人机构的强度分析.................................................................454.1静态强度分析.............................................................................454.2运动载荷下的强度分析.............................................................484.3本章小结....................................................................................51结论....................................................................................................52致谢.................................................................错误～未定义书签。
多足仿生步行机器人的机构设计与功能分析
第 ９期
２ ０ １ ３年 ９月
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｒ ｙ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ＆ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ３ ５
多足仿 生步行机 器人 的机 构设计 与功 能分析
祝 小梅 ， 蔡 勇， 臧 红彬
６ ２ １ ０ １ ０ ） （ 西南科技 大学 制造过程测试技术省部共建教育部重点实验室 ， 四川 绵阳
ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｅ ｓ ｉ ｔ ｓ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｆｃ ｏ ｌ ｉ ｍｂ ｉ ｎ ｇ ， ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｐ ａ ｖ ｅ ｅｎ ｍ ｔ ａ ｎ ｄ ｓ ｗ ｅ ｗｅ ｆｔ ｏ ｈ ｅ ｍ ｕ ｈ ｉ － ｌ ｅ ｇ ｇ ｅ ｄ ｗ ａ ｌ ｋ ｉ ｎ ｇ ｒ ｏ ｂ ｏ ｔ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｈ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｈ１ ６ ； Ｔ Ｐ ２ ４ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ １ — ３ ９ ９ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ — ０ ０ ３ ５ — ０ ４
Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｎ ｄ Ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｍｕ ｌ ｔ ｉ － Ｌ ｅ ｇ ｇ ｅ ｄ Ｗａ ｌ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｒｏ ｂ ｏ ｔ
毕业设计论文--六足机器人
摘要本文介绍了一种应用两个电机驱动的六足式步行机器人,并对该机器人的运动机理与步态进行了分析,经样机实验,所设计的机器人可实现前进、后退、遇障转弯等功能,具有结构简单,控制便捷,行走稳定的特点。
基于仿生学原理,应用连杆机构学中的Robert原理,设计出一连杆轨迹能较好地近似于机器人理想足部轨迹的四杆机构，选择足部运动曲线并在图谱上找到该曲线，以确定四杆机构的各个参数。
由参数和电动机的输出转矩就能确定足部的线速度和加速度。
并通过PRO/E软件,对用这一连杆机构作为腿部机构的六足机器人进行了前进和转弯步态建模，并对它进行了稳定裕量分析，包括静力学分析和动力学分析。
针对这种腿部结构设计了六足的行走方式,通过对12个步进电机的控制,采用三角步态,实现了六足机器人的直行功能。
仿真及试验证明,这种结构能较好地维持六足机器人自身的平衡,并且对今后更深入地研究六足机器人抬腿行走姿态及可行性,具有较高的参考价值。
关键词：六足机器人；行走步态；运动原理；稳定性；四杆机构abstractThis paper introduced a six-legged walking robot propelled by two electromotors,and analyzed the robot's kinetic mechanism and walking style.Proved by the model test,the robot is capable of actions such as forwarding,backwarding and veering in the case of obstruction.The robot demonstrates such advantages as simple structure,comfortable control and stable performance of pacing.Based on the principle of bionics,this paper designs a four-linked mechanism using Robert principle,which can approximate the ideal trace of robot's leg ,choose the sport curve of the foot department, then check to find out that curve on the diagram, the old ability but locations can make sure four each parameters of the pole structure, can make sure the line speed and accelerations of the foot department from the exportation dint of the parameter and electric motor. Some simulations about the hexapod robot which uses the six-linked mechanism as its leg are made，and carried on the stability to it analysis, include the quiet mechanics analysis and dynamics analysis.A hexapod walking mode was designed according to this structure.By controlling 12 step motors straight walking function of the hexapod robot has been implemented with tripod gait movement.Simulation and experiment show that this structure can keep the hexapod robot body's balance better,providing high reference value to research the advantage and feasibility of leg-raising walking gesture.Keyword: six foot robot; Tread the appearance of walk; The sport principle; Stability; Four pole organizations目录摘要 (I)abstract .............................................................................................................. I I 1 绪论. (1)1.1国内外机器人的研究现状 (1)1.2机器人的主要研究问题 (3)1.3机器人的发展趋势 (5)1.4本课题所研究的主要内容 (6)2 机械机构设计 (6)2.1机构分析 (6)2.2 设计方法 (12)2.3四连杆机构的设计 (13)2.4四个钣金零件设计 (28)2.5 躯体部分机构设计 (33)2.6 机构设计总结 (34)参考文献 (35)致谢 (37)附录一 (50)附录二 (61)1 绪论1.1国内外机器人的研究现状1.1.1机器人的定义机器人是上个世纪人类最伟大的发明之一，而从机器人的角度来讲，21世纪将是一个自治机器人的世纪。
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高职学生毕业设计题目：多足机器人行走机构设计
学院: 机械自动化学院
专业:
学号:
学生姓名:
指导教师:
日期:
武汉科技大学高职生毕业设计(论文)
摘要
本文旨在设计一种能够实现灵活、全方位运动的机器人的行走机构。
本文设计的多足步行机器人具有冗余驱动、运动拓扑的特点。
为实现其步行全方位机动性及作业多功能性，需要解决一系列的技术问题，而结构设计是其中的关键。
首先，对于国内外机器人的发展现状进行阐述和比较，并分析了多足机器人的研究趋势；接着，从机构自由度入手，明确设计思路，确定行走机构结构，对主要零件、构件进行设计，分析机构的受力情况，找出较危险的零件，并对其强度进行校核。
最后,初步研究了机器人的行动方式，拟定了简单的步态规划方案，规划了机器人直线行走步态、定点转弯步态。
关键词：多足机器人；机构自由度；行走机构；机构设计。