复杂环境下四足机器人的结构设计.doc

摘要：机器人技术综合了多学科的发展成果，代表了高技术的发展前沿，它在人类生活应用领域的不断扩大，正引起国际上重新认识机器人技术的作用和影响。机器人集力学、机械工程学、电子学、计算机科学和自动控制为一体，是一门综合性学科。控制是机器人设计的其中一个重要部分，本论文就四足爬行机器人的步行机构的设计作了阐述。

四足机器人关节具有传动原理简单、结构凑紧、所占空间体积小、相对的工作空间大等优点。综合以上几点考虑，以及为了提高生产效率和降低劳动强度，满足特定的工作要求，课题设计了四足爬行机器人，采用了电机驱动，实现了各个关节的摆动。由于驱动电机的个数与腿部自由度的个数是紧密联系的，因此来简化整个系统的动力学与运动学的分析。在总结机器人关节构型的优缺点基础上，选用了由电机驱动的多自由度爬行机器人。四足爬行机器人采用开环关节连杆机构主要是因为机构具有结构简单、运行平稳、无死点等诸多优点，使运动更加平稳流畅，选用的驱动为舵机，这是因为舵机具有较好的机械特性和调节特性、调速范围广、启动平稳、寿命长、噪声小等优点。在选材方面,为了使机器人重量较轻,以及腿部能够灵活的运动,故选取轻型材料，传动精度高、重量轻的特点。设计中大多采用了常用件，降低了设计和制造的成本。

关键词：四足机器人；多关节；爬行机器人

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  绪论-1

1.1 课题研究的背景及意义-1

1.1.1课题背景-1

1.1.2 国内外发展现状-1

1.2 课题任务、重点研究内容-3

1.2.1 主要任务-3

1.2.2 重点研究内容-3

第二章 机构总体设计-5

2.1 自由度-5

2.2 腿部机构整体方案的设计-5

2.2 .1 常见腿部机构方案-6

2.2.2 腿部机构选定-7

2. 3关节机构的设计-7

2.3.1髋关节结构设计与分析-7

2.3.2 膝关节结构设计与分析-8

2.3.3 足部结构分析-8

2.4 本章小结-9

第三章 关键零部件的机械结构设计-10

3.1总体尺寸-10

3.2小臂-10

3.3 大臂-11

3.4 舵机架-11

3.5 舵盘-12

3.5 本章小结-13

第四章 关节驱动选择及分析-14

4.1 驱动方式的选择-14

4.1.1 驱动方式的比较-14

4.1.2驱动方式的最终选定-14

4.2 舵机-14

4.2.1 舵机简介-14

4.2.2舵机工作原理-15

4.2.3 舵机控制方式-16

4.3 舵机选型-17

4.4本章小结-18

结论与展望-19

致  谢-20

参考文献-21