仿人竞速机器人的设计
乐高机器人活动案例
乐高机器人活动案例机器人活动案例说明本活动案例是由一些长期进行机器人教学活动的教师编写的一本课堂教学活动案例，教师可以用作机器人教学活动，不得转载、不得用于商业用途，违者必究。
感谢深圳职业技术学院陆蓉、深圳高级中学余海燕、深圳海涛小学刘金桥、深圳上步中学张涛、深圳南华中学李建宏的辛苦的工作。
目录活动一：运动车...........................................................................................................................4 活动二：碰碰车.....................................................................................................................13 活动三. 竞速机器人......................................................................................................18 活动四：机器人拔河比赛.............................................................................................................27 活动五.竞步机器人................................................................................................................37 活动六.机器人相扑比赛....................................................................................................44 活动七.轨迹机器人......................................................................................................54 活动八.音乐盒................................................................................................................................62 活动九.机器人搬运工深圳上步中学－张涛....................................................................70 乐高常用部件名称一览表.............................................................................................................81 乐高基本搭建技巧.........................................................................................................................85 乐高常用网址 (91)活动一：运动车深圳职业技术学院－陆蓉一、明确任务：制作机器人运动车1、活动背景：运动车就是一个机器人。
舞蹈机器人设计方案
舞蹈机器人设计方案一、比赛场地：待定二、比赛时间：时间定为3到5分钟三、机器人技术要求：（1）构造：机器人采用17个舵机，可以做出人形机器人，两只手臂，各3个舵机，分别模仿人的肘关节，肩关节和胳膊横向的旋转。
两条腿各有5个舵机，分别模仿人的胯关节，膝关节（两个舵机）和脚踝关节。
头部有一个舵机，来控制机器人头部的转动。
（2）外形：身上的连接件可采用硬质铝合金或者铁片加工连接，建议采用硬质铝合金连接件，这样可以让机器人重量减轻一点。
外表在不影响动作的条件下，可以给它穿上衣服，服装搭配一定要恰当。
（3）要求：机器人的身高、体重要符合比赛要求，电源线路不能外露，能保证机器人在做动作时不会摔倒。
（4）背景音乐：有4个背景音乐，第一个是准备音乐，机器人能够按照需求站好，准备跳舞。
其他3个音乐为机器人的舞蹈音乐。
（5）其他：电池和控制芯片需要安放在合理的位置。
四、机器人舞蹈选择：我们可以做3个机器人，形成一个组合上场比赛。
机器人呈竖线排列，面向裁判。
首先准备音乐响起，第一个机器人不动，可做一些有趣动作，比如扭胯，伸展胳膊等，后面两个分别向两边分开，走到一定位置停下，走路可以模仿太空步，滑过去的，调整步伐，形成一个等边三角形，以第一个机器人为中心，这个过程差不多40秒。
切换音乐，第一个机器人开始跳舞，后面两个机器人伴舞，这个过程一分钟左右，动作停止，机器人复位为直立状态。
第三首音乐响起，然后第一个机器人与第二个机器人互换位置，继续跳舞，持续一分钟左右。
最后响起第四首音乐，第二个机器人和第三个机器人互换，开始跳舞，持续一分钟左右结束，向裁判敬礼。
五、造价：舵机必须选择金属齿轮的舵机，并且能旋转180°，有足够大的扭力，这样才能承受机器人的重量和运动，一般价格在80~500元之间。
这样一个机器人造价五千五百元左右。
仿青蛙跳跃机器人的结构优化与运动综合.pptx
通过对优化后模型的仿真分析可知,优化后机器人的跳跃高度与 连续跳跃的次数均有明显提升,说明优化方法行之有效。相关研 究结果表明,所设计的仿青蛙跳跃机器人结构原理正确,跳跃效 果较为理想,论文为仿生跳跃机器人的进一步研究提供了一定的 理论基础和依据。
仿青蛙跳跃机器人的结构优化与运动 综合
随着人类探索地球的深入,在非结构环境下的勘测任务越来越多, 可代替人类在恶劣条件下完成相关任务的仿生机器人渐渐成为 机器人研制的热点。因而研制一种活动范围广、移动能力强、 越障能力卓越且避险反应迅速的仿生机器人有着重要的理论研 究意义和广阔的应用前景。
本论文以青蛙为研究对象,从机构设计与仿真、结构优化设计与 仿真、性能优化设计与仿真三个方面展开研究,旨在设计一种既 具有较强越障能力,又具备很好环境适应性的仿青蛙跳跃机器人。 论文主要工作内容如下：首先,以青蛙为研究对象,分析其骨骼 结构与运动轨迹,建立了机器人的数学模型,并在MATLAB软件中 对其跳跃阶段进行仿真,得到杆件位置的变化与关节角度的变化。
其次,在整体结构设计方面提出了基于直线轴承的整体M型结构, 保证了机器人起跳与落地时的稳定性；在腿部结构设计方面,以 C型柔性簧片将小腿、踝关节、脚掌合三为一,在机器人落地时 可起到缓冲作用；在传动结构的设计方面,提出通过凸轮控制跳 跃腿的压缩周期,以实现机器人的连续跳跃。随后,应用ADAMS虚 拟样机技术对机器人进行动力学仿真。
管道外爬行机器人的设计与仿真
管道外爬行机器人的设计与仿真管道外爬行机器人的应用场景十分广泛。
在石油、天然气等能源领域，长距离的管道运输需要定期检查，以确保无泄漏和腐蚀等问题；在城市的给排水系统中，及时发现管道的破损和堵塞对于保障居民的正常生活具有重要意义；在化工行业，管道的安全运行更是关系到生产的稳定和人员的安全。
设计一款高效的管道外爬行机器人，首先需要考虑其运动方式。
常见的运动方式包括轮式、履带式和足式。
轮式结构简单，运动速度快，但在复杂的管道表面适应性较差；履带式能够提供较好的抓地力和稳定性，但结构相对复杂，重量较大；足式机器人则具有出色的越障能力，但控制难度较高。
综合考虑各种因素，本次设计采用了轮式与履带式相结合的运动方式。
机器人的主体结构由车架、驱动装置、传动系统和控制系统等部分组成。
车架采用高强度铝合金材料，以减轻整体重量并保证足够的强度。
驱动装置选用高性能的直流电机，通过减速器将动力传递给车轮或履带。
传动系统则采用链条或齿轮传动，确保动力的有效传输。
为了使机器人能够在管道外表面稳定爬行，需要设计合适的吸附装置。
常见的吸附方式有磁吸、真空吸附和机械夹持。
磁吸方式适用于铁质管道，但对于非金属管道则无能为力；真空吸附需要保持良好的密封，在管道表面不平整时效果不佳；机械夹持则可以适应各种管道表面，但结构复杂，操作难度大。
经过分析，本次设计采用了真空吸附与磁吸相结合的方式，以提高机器人在不同管道上的适应性。
在控制系统方面，采用了基于微控制器的嵌入式系统。
通过传感器实时采集机器人的位置、速度、姿态等信息，并根据预设的控制算法进行调整。
传感器包括位移传感器、压力传感器、陀螺仪等，以确保机器人能够准确感知周围环境和自身状态。
完成机器人的设计后，接下来进行仿真分析。
仿真软件可以帮助我们在实际制造之前，对机器人的性能进行评估和优化。
首先，建立机器人的三维模型，并导入仿真软件中。
设置好管道的形状、材质和表面粗糙度等参数，以及机器人的运动参数和负载条件。
三自由度Delta并联机器人的设计与仿真
目录摘要 (2)第1章引言 (6)1.1. 我国机器人研究现状 (8)1.2. 工业机器人概述： (9)1.3. 本论文研究的主要内容 (10)第2章机器人方案的设计 (15)2.1. 机器人机械设计的特点 (15)2.2. 与机器人有关的概念 (15)2.3. 工业机器人的组成及各部分关系概述 (16)2.4. 工业机器人的设计分析 (17)2.5. 方案设案 (18)2.6. 自由度分析 (18)2.7. 机械传动装置的选择 (20)2.7.1. 滚珠丝杠的选择 (20)第3章零部件设计与建模 (22)3.1. Croe软件介绍 (22)3.2. 关键零部件建模 (22)3.3. 各部分的装配关系 (36)第4章仿真分析 (39)第5章致谢 (43)参考文献 (44)摘要工业技术水平是工业用机器人现代化水平的重要指标，从研究和研究领域发展的结论，提高现代产业的要求，提高产业控制和控制任务的复杂性，提出了很高的要求。
理论上，我国末期输送能力和定位精确度高、小误差、惯性误差、反应速度快、工业工作并行、快速准确、现有工业工程预计会进一步增加，本文将研究并行研究、实用化并行以企业工学实用化为目标。
从摩擦接口、外乱和不确定性来看，如果没有连锁和动力学模型化的负担，传统的控制战略将难以得到基于控制有效性模型的预期。
通常，与一系列平行于更复杂的运动模型相比，动态测试和控制机制将更加复杂。
因此，有必要研究并联机构的动力学建模及其控制问题。
这是一个新的机器人，机器人的刚性。
承载能力高。
高精度。
小负荷的重量。
具有良好的性能和广泛的应用，是robotów.spokojnie系列的补充。
有一个固定的一部分，在特点和实验室条件下的动力学加速度（重力加速度），.终端控制机制，原来的三角洲是最有效的机制平行安装“电子项目机器人是机器人的控制和规划动力学研究的基础上，发挥着重要的作用，在“.badania kinematykę反向动力学和由简单到przodu.odwrotnie相对平行前进，kinematykę相对skomplikowane.na结构分析的基础上，建立了三角洲机器人模型，机器人的机器人。
四足机器人(课程标准)
《四足机器人的设计与制作》课程标准一、课程名称四足机器人的设计与制作二、适用年龄范围二年级以上三、课程定位《四足机器人的设计与制作》是一门将3d打印设计、舵机的单片机控制与仿生学动力原理相互结合的一门综合课程。
本课程以培养学生知识的综合运用能力为目的，在实践中发现问题并解决问题。
同时为后续创客课程打下坚实的基础。
1.这是一门综合运用机械、电子和数学知识的课程。
学生需要学会从顶层到底层的思考模式，即由最终爬行的四足机器人，拆分到每个环节应该如何去实现。
这是掌握任务设计思维的基础课程，同时对后续课程的进行起到至关重要的作用。
四、课程目标1.知识与技能的目标3D打印设计的学习与巩固仿生动力学原理的了解与运用舵机单片机控制原理的了解2.个人素养的目标空间思维能力与耐心的提高观察能力与动手实践能力的提高培养主动学习和深入学习的习惯发现问题和解决问题能力的提升五、课程设计《四足机器人的设计与制作》课程主要以学生自行参与动手时间为主，在教学过程中，重点应该放在学生课堂的实践，采用实践与理论一体化的教学方式，使学生能够在做中学，学中玩。
课程设计思路如下：（1）以课堂任务为载体，将教学内容融入其中，实现理论与实践一体化教学。
在基于项目式的教学过程中，学生是主要的行为者，全程实现小班化教学，学生以个体或者小组的形式，在老师的指导下完成任务。
老师需要根据学生每堂课的课堂表现和完成任务情况给予评价。
（2）基于项目式教学的基本方法如下：引入：使用视频、游戏、图片等方式引出课程，明确教学任务，培养学生从顶层到底层思考问题的能力。
设计制作：根据四足所涉及到的知识点进行教学任务的分解安排，首先使用3D打印设计制作机器人的机械部分，其次使用舵机控制板控制多个舵机联合运动，最后进行调试与运动。
拓展与运用：结合开源硬件Arduino和超声波传感器制作智能避障四足机器人。
学习结果评价：根据每堂课的表现和最终任务完成情况给予结果的综合评价。
《2024年一种新型四足仿生机器人性能分析与仿真》范文
《一种新型四足仿生机器人性能分析与仿真》篇一一、引言四足仿生机器人是一种以自然界生物为蓝本，具有高度仿生学和动态稳定性的机器人技术。
随着科技的不断发展，新型四足仿生机器人的设计与研究越来越受到重视。
本文旨在深入分析一种新型四足仿生机器人的性能，并通过仿真实验来验证其设计及功能实现的可行性。
二、新型四足仿生机器人设计与技术概述该新型四足仿生机器人设计采用了先进的机械结构设计、高性能的驱动系统和精确的控制系统。
机器人具备高度仿真的四足运动能力，能够在复杂地形中实现稳定行走和灵活运动。
此外，该机器人还具备较高的环境适应性，能够在不同环境下进行作业。
三、性能分析1. 运动性能：该新型四足仿生机器人采用先进的运动控制算法，使机器人能够快速、准确地完成各种动作。
在复杂地形中，机器人能够保持动态平衡，实现稳定行走。
此外，机器人还具备快速反应能力，能够在短时间内完成紧急动作。
2. 负载能力：该机器人具备较高的负载能力，能够在不同环境下承载重物进行作业。
通过优化机械结构和驱动系统，提高了机器人的负载能力，从而拓宽了其应用范围。
3. 环境适应性：该机器人具备较高的环境适应性，能够在多种环境中进行作业。
例如，在室外环境中，机器人能够应对不同的地形和气候条件；在室内环境中，机器人能够进行精确的定位和操作。
4. 能源效率：采用高效能电池和节能控制算法，使机器人在保证性能的同时，实现了较低的能源消耗。
这有助于延长机器人的工作时间，提高其使用效率。
四、仿真实验为了验证该新型四足仿生机器人的性能，我们进行了仿真实验。
仿真实验中，我们模拟了不同地形和环境条件，对机器人的运动性能、负载能力和环境适应性进行了测试。
实验结果表明，该机器人在各种环境下均能实现稳定行走和灵活运动，且具备较高的负载能力和环境适应性。
此外，机器人的能源效率也得到了显著提高。
五、结论通过对一种新型四足仿生机器人的性能分析与仿真实验，我们得出以下结论：1. 该机器人具备高度仿真的四足运动能力，能够在复杂地形中实现稳定行走和灵活运动。
机器人设计方案
【经典资料，ＷＯＲＤ文档，可编辑修改】
机器人设计方案
一、设计要求
设计一具有独立前进、转弯、后退、避障、救人等功能的救援机器人。
二、设计任务
1.电子控制组：设计好控制电路及原理图，各类传感器电路及稳压电源，
并制作成独立模块，按程序要求进行调试（超声波、雷达和红外线传感器的感应距离）。
2.机械设计组：设计机器人各部分结构（包括机械手、身躯、底盘）以及
各类传感器模块的安装。
3.程序设计组：按照具体设计要求进行编程及调试、烧录等工作。
三、设计思路
机器人在封闭场地内利用红外线传感器自动搜索安装了红外线发射管的洋娃娃。
一旦发现目标便向目标靠近，途中发现障碍物则侧移距离L或转弯角度a然后继续前进，当机器人与洋娃娃之间距离达到S（此时红外线传感器比超声波传感器或雷达优先级更高）时，触发控制机械臂抓向小人，机械臂的“手指”部分装有压力传感器（或轻触开关代替触觉传感器实现），当抓紧小人时触发单片机控制（入口设一200W白炽灯光感返回或者程序倒退返回）机器人返回，并翻转电机松开洋娃娃。
四、场地模拟。
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仿人竞速机器人的设计
摘要
随着智能控制技术与检测传感技术的飞速发展,智能机器人将在以后的
工业生产和家庭生活中得到广泛应用,本系统相当于一个简单的智能机器
人，是具有自动检测障碍物、黑白线和金属块的多功能智能小车。
本系统采用了AVR系列单片机中的Atmega 16作为智能小车的检测和
控制核心。路面黑白线检测使用了反射式红外光电传感器，障碍物检测采
用了超声波传感器，金属块的检测采用了金属接近开关。驱动采用的是直
流电机，电机控制方式为对单片机I/O口进行扫描和单向PWM从而控制小
车的转向和速度。基于这些完备而可靠的硬件设计，使用了一套独特的软
件算法，并采用了AVR系列中的Atmega 16稳定高速的执行软件程序的特
点，从而实现对小车的精确控制。
关键字： Atmega 16 超声波 反射式红外光电检测传感器
Abstract
With the development of intelligent control technology and
detect-sensor technology,intelligent robot will use broad in industry
and family life. We can consider this system as a ordinary robot ,it is
an abstract which has some functions of detecting barriers ,black and
while runway and mental.
Based on the microcontroller Atmega sensors are applied to detect
black lines, ultrasonic sensors are applied to detect barriers and
mental approach switch sensor is applied to detect introducing PWM to
the system,we are able to control motor revolving speed dynamically and
one of the most striking features of the design is its software algorithm
which enables the car to run and detect accurately.
1 系统设计
1．1设计要求
设计一仿人机器人，能够实现以下功能：
（1）机器人能够自动检测到黑白跑道，并且沿着黑色跑道运行。
（3）机器人能够在运行过程中自动沿黑线跑弯道。
1．2总体设计方案
1．2．1设计思路
图1.2.1智能仿人机器人系统总体设计框图
整个系统可以分为传感器检测部分、控制器模块和电机驱动及LCD显
示部分。传感器检测部分由反射式红外光电检测黑白跑道模块组成。反射
式红外光电传感器运用其对白色物体发出的光将反射回来，而对黑色物体
发出的光被吸收的原理产生不同的信号来检测黑白跑道，将检测到的信号
送入控制器模块（MCU），从而可以控制机器人始终沿黑色跑道运行的功能。
机器人设计了LCD显示模块。总体框图如图1.2.1所示，为实现各模块的
功能，分别设计了几种不同的方案并进行了论证。
1.2.2 方案论证与比较
（1）黑白跑道检测模块方案的论证与比较
小车要在黑色跑道上运行，所以对黑白跑道的检测的精度要求很高，
关于黑白跑道检测有以下两种方案：
方案一：采用反射式红外光电检测传感器。该传感器运用用检测黑色跑
道时红外线被吸收，而检测白色跑道时红外线被反射信号不同
的原理，而区分黑白跑道。这种传感器具有价格便宜，检测电
路简单的优点。
方案二：ccd与cmos感光传感器。由于仿人机器人的行进速度较慢，所
以不需要太多的预处理，以红外传感器的处理距离足以实现比
赛，而且感光传感器的价格叫昂贵，处理速度慢，占用资源多，
经过比较分析，从经济性和必要性选择方案一。
（2）控制器模块方案的论证与比较
反射式红外
光电检测黑
白跑道模块
控
制
器
模
块
电机驱动
模块
LCD显示
模块
黑白跑道
方案一：采用多片ATMEL公司的AT89S52作为控制器。由于本设计对
控制器的运算速度要求较高，AT89S52难以达到较快的速度，
且该设计程序较大，AT89S52仅有8K的ROM，片外ROM将增
加硬件工作量。
方案二：采用AVR系列的Atmega 16作为控制器。由于Atmega 16是
一种高速度、低功耗且具有16KB系统内可编程Flash的8位
AVR微控制器。本设计中对控制器的运算速度的要求，Atmega
16是可以满足的。并且该单片机的价格便宜，功能强大，适
合选用。
从硬件和软件的工作量、以及成本考虑，选择方案二。
（3）电机的选择与论证
方案一：采用步进电机。步进电机的一个显著特点就是具有快速启停能
力，如果负荷不超过步进电机所能提供的动态转矩值，就能
够立即使步进电机启动或反转。另一个显著特点是转换精度
高，正转反转控制灵活。
方案二：采用普通直流电机。直流电动具有优良的调速特性，调速平滑、
方便，调整范围广；过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可
实现频繁的无级快速启动、制动和反转；能满足生产过程自动
化系统各种不同的特殊运行要求。
由于普通直流电机更易于购买，并且电路相对简单，所以采用直流电机
作为动力源。
（4）电源选择
方案一：采用单一电源供电方案。这样供电比较简单；但由于电动机
启动瞬间电流很大。而且PWM驱动的电动机电流波动较大，
会造成电源电压不稳，可能会使传感器误检测，严重时可能
造成单片机程序跑飞、复位等异常现象。此方案缺点十分明
显。
方案二：双电源供电方案。将电机驱动电源与单片机及传感器电源完
全隔离，利用光电耦合器进行连接。但这样可以彻底解决电
机运行对系统稳定性的影响，从而提高了系统的可靠性。
经分析本系统选择方案二。
2 单元电路设计
1 控制电路设计
控制电路中的Atmega 16是一个稳定高速的单片机，16KB系统内可编
程Flash。整个系统还有超声波发射接收电路、反射式红外光电检测电路、
金属接近开关检测金属块电路、液晶显示电路和电机驱动电路。
2 直流电动机PWM驱动模块的电路设计
图2.1.1直流电动机PWM驱动模块的原理图
直流电动机PWM驱动模块的原理图如图2.1.1所示。对小车前后轮电机的驱
动采用直流电机专用驱动芯片L298。单片机Atmega 16具有4个8位I/O口（PA
口，PB口，PC口，PD口），此处运用PB口的输出数据和定时器产生的PWM波通
过光耦隔离控制L298，其中改变IN1和IN2、IN3和IN4可控制电机的方向，PWM
控制电机速度。
2 黑白跑道检测模块电路的设计
黑白跑道检测模块电路的原理图如图所示，采用了反射式红外光电传感器
ST178，它的工作原理是：在检测到白线时，红外线被反射回来，在检测到黑线
时，无红外线反射回来，利用这两种信号的不同，送到单片机中处理，就可以检
测黑白跑道了。
图 黑白跑道检测模块电路的原理图
3 系统的软件设计
系统的软件设计采用了C语言编程，程序是在Windows XP环境下采用ICC
AVR软件编写的，ICC AVR软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工
具，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。
黑白跑道检测子程序
黑白跑道及金属块检测子程序的流程图如图3. 1所示。黑白跑道检测采
用了2个反射式红外光电传感器，装在机器人的左右脚，传感器检测到黑线时，
小车将向检测到的方向调整，从而可以行进在黑白跑道的黑线上。
图 黑白跑道检测子程序的流程图