开题报告-蜗杆传动式双足机器人设计.doc

-PAGE4-

1．毕业设计的主要内容、重点和难点等

主要内容：双足机器人作为仿生机器人的一种形式，在国内外得到了广泛的研究。双足机器人步行腿具有多个自由度,落足点是离散的,故能在足尖点可达域范围内灵活调整行走姿态,并合理选择支撑点,具有更高的避障和越障能力。本任务要求从模仿双足哺乳动物行走的角度思考，设计出具有相应自由度的双足机器人。

重点：掌握机械设计原则及机器人机构设计方法；了解双足机器人运动机构的运动学特征；设计出具有相应自由度的双足机器人机械机构；完成双足机器人行走的3D建模。

难点：机器人结构的设计；机器人的运动学特征；机器人结构的自由度；相关设计计算和机械设计图；双足机器人行走的3D建模等。

2．准备情况（查阅过的文献资料及调研情况、现有设备、实验条件等）

查阅文献资料

张锦荣,赵茜.双足机器人结构设计与运动学分析[J].现代制造工程.2009(08):146-149.

孙群,桑春蕾,林宝龙.双足机器人机械系统虚拟设计及转弯机构理论分析[J].机械设计与制造.2009(08):183-185.

何冬青，马培荪，曹曦等.双足机器人对角小跑起步姿态对稳定步行的影响[J].机器人，2004，26（6）：529～532

黄博，王鹏飞，孙立宁.基于行为模式的复合运动方式双足机器人研究［J］.中国机械工程，2007，18（18）：2159～2162

陈学东，郭鸿勋，渡边桂吾.双足机器人爬行步态的正运动学分析［J］.机械工程学报，2003，39（2）：8～12

闻邦椿.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社,2010.

秦大同,谢里阳.现代机械设计手持[M].化学工业出版社,2011.

张轩，王停战，郭旭伟.AutoCAD2007机械制图基础与工程范例[M].北京：清华大学出版社，2008.

郑文纬，吴克坚主编.机械原理（第七版）[M].北京：高等教育出版社，1997.

张建民.机电一体化系统设计（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2007.

Siegwart,R.,Nourbakhsh,I.R.:IntroductiontoAutonomousMobileRobots[M].Cambridge:TheMITPress,2004.

调研情况：20世纪60年代，双足步行机器人的研究工作开始起步。随着计算机技术和机器人控制技术的研究和应用，到了20世纪80年代，现代双足步行机器人的研制工作进入了广泛开展阶段。清华大学所研制的一款双足步行机器人，它采用开环关节连杆机构作为步进机构，通过模拟动物的运动机理，实现比较稳定的节律运动，可以自主应付复杂的地形条件，完成上下坡行走，越障等功能。双足机器人是一门集仿生学，机械学及控制工程学等多学科融合交汇的综合性的学科。不仅涉及到线性，非线性，基于多种传感器信息控制以及实施控制技术，而且还囊括了复杂机电系统的建模，数字仿真技术及混合系统的控制研究等方面的技术。其发展往往代表一个国家的科技实力和机电一体化的最新产品。在人类社会中，存在人类无法到达的地方和可能危及人类生命的特殊场合，如工地，防灾救援现场等许多领域，对这些复杂环境的不断探索和研究往往需要有机器人的介入。与轮式或履带式机器人相比，由于足式机器人的立足点是离散的点，可以在可能到达的地面上选择最优的支撑点，足式机器人对崎岖路面也具有很好的适应能力。

现有设备、实验条件：计算机一台；相关软件（SolidWorks2014、AutoCAD2007）

3、实施方案、进度实施计划及预期提交的毕业设计资料

实施方案：

在机械设计基础上，了解和掌握双足机器人结构设计方法。

传动机构方案，初步选择电机驱动、齿轮传动、蜗轮蜗杆传动。

步行机构方案，缩放机构、瓦特型机构、斯蒂芬森型机构等可以作为步行机构。

步态方案，对角小跑步态（trot步态）、单侧小跑（pace步态）等。

进度实施计划：

第1周：搜集整理并认真阅读课题相关的中文及外文文献；撰写开题报告；（2）第2-3周：学习计算机三维制图软件Solidworks和AutoCAD软件，熟悉机械零件的三维建模以及二维零件的绘制；

（3）第4周—第6周：确定双足机器人结构设计的方案，完成双足步行机器人的结构设计，完成双足机器人的步态规划；

（4）第7周—第8周：运用三维绘图软件绘制双足机器人的装配图及其主要零件图；

（5）第9周—第10周：编写和整理毕业设计论文；

（6）第11周：修改、完善并打印装配图、零件图及毕业设计论文，提交毕业设计；

（7）第12周：准备毕业答辩。

预期提交的毕业设计资料

一万字左右的毕业设计说明书（论文）；在毕业设计说明书（论文）中必须包括详细的300