Crawling Beast
Φ22全向四轮足球机器人搭建手册(1215A/1215N)(2008-03-20) 声明一: Copyright ? 2007 广州中鸣数码科技有限公司版权所有，保留一切权利 图片仅供参考，产品外形、技术参数、功能等请以实际产品及该产品说明书、铭牌为准，如因技术更新产生变更，恕不另行通知！ 由于产品版本升级或其它原因，本手册内容会不定期进行更新。 本手册仅作为使用指导，本手册中的所有陈述、信息和建议不构成任何明示或暗示的担保。若有任何因本手册或其所提到之产品的所有信息所引起的直接或间接的资料流出，利益损失或事业终止，广州中鸣数码科技有限公司及其所属员工恕不担负任何责任。 声明二: 本方案仅为用户参加类似机器人竞赛项目提供参考指导,广州中鸣数码科技有限公司强烈建议用户不要采用完全一致的搭建及程序参与竞赛,其原因如下: 1.本方案旨在提高用户在参与机器人竞赛项目的起点水平，但并不希望因此而扼杀参赛者的主动性及创作力，也不希望因此而违背机器人竞赛活动对青少年的教育意义。 2.本方案仅适用及受限制于某一特定的竞赛规则，参赛者应在充分理解要参与竞赛的规则前提下，参考本方案的基础上完成自己的设计。 3.几乎所有的机器人竞赛都要求参赛者亲身设计，并能在竞赛现场独立调试及向评委讲解设计思路，故参赛者应通过对方案的深刻了解及日常训练使具有随机应变之能力。 4.本方案会在网上（https://www.doczj.com/doc/4616546603.html,/）以公开形式面向广大机器人爱好者发布，所有的参赛者都有可能对其有充分的了解，因此对本方案未加以改进者将甚少机会获胜。 5.本方案未经长时间的验证和实施，也未能发挥器材之极限性能，广州中鸣数码科技有限公司并不能保证该方案完美无缺，用户应该通过亲身实践去验证和改进，并从中学习相关的知识和获取相关的经验。 声明三: 本手册的搭建方法仅供参考，不排除有叙述错误的可能性。 广州中鸣数码公司版权所有
Ξ №.4 西北轻工业学院学报 D ec.1997?18? JOU RNAL O F NOR THW EST I N ST ITU T E O F L IGH T I NDU STR Y V o l .15 真空吸附式爬壁机器人设计 何雪明1 丁毅 朱明波2 (机械工程系) 摘 要 运用壁虎爬行原理,设计构思了真空吸附式爬壁机器人.采用多组橡胶吸 盘将机器人吸附在墙面上,配以简单四杆机构完成其行走功能,从而达到擦洗整个 墙面的目的.该机器人可用于建筑行业和洁净业. 关键词:壁面机器人,真空吸附,蠕行运动 中图法分类号:TQ 242.1(TH 122) 1 引言 目前,瓷砖、玻璃装璜的墙壁均采用人工直接擦洗.因高空擦洗作业具有很大的危险性,因此,研制一种适用于高楼墙壁擦洗的墙壁机器人有着重要的意义. 壁面机器人是集机构学、传感技术、控制和信息技术等科学为一体的高技术产品,自80年代以来在国内外取得了迅速的发展,有的已开始进入实用试验阶段.到1992年底,国外已有不同类型的爬壁机器人研制成功,其中以日本发展最快.国内较早的是哈尔滨工业大学,他们已研制成功壁面爬行遥控检测机器人,采用真空吸附式,通过运载小车使机器人在壁面上下左右自由行走.另外, 上海大学研制了用于高层建筑窗户擦洗的真空吸附足式爬行机器 图1 爬壁机器人总体框架图人.上海交通大学亦于1995年研制了磁吸 附爬壁机器人用于油罐检测. 2 真空吸附式爬壁机器人总体设计 要实现机器人在普通壁面上的自由移 动,必须具备粘着功能与移动功能.常见粘 着功能主要靠吸附即负压吸附实现.根据吸 附力量产生装置不同,又可分为真空泵式、 喷射器式.移动方式一般有轮式、履带式及 足式三种.针对壁面移动机器人的工作条件以及壁面非金属性、金属性等其它原因,经过比较选择了多子真空吸附、足式移动的方案.其吸附性好,结构简单,由于吸盘采用列吸盘组, Ξ收稿日期:1997-05-10 第一作者:男,32岁,硕士 1、2作者单位:无锡江南大学机电系,邮编:214063
河工大 毕业设计说明书 作者：学号： 系：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 题目：四足仿生移动机器人结构设计 指导者：张副教授 评阅者： 2013年 5月 29日
目次 1 概述 ................................................ 错误！未定义书签。 1.1 绪论........................................... 错误！未定义书签。 1.2 国内外研究现状及关键技术....................... 错误！未定义书签。 1.3 本课题主要研究内容............................. 错误！未定义书签。 2 四足仿生移动机器人的结构设计原则及要求 ............... 错误！未定义书签。 2.1 四足仿生移动机器人的总体方案确定............... 错误！未定义书签。 2.2 机器人机械结构及传动设计....................... 错误！未定义书签。 3 电机的确定 .......................................... 错误！未定义书签。 3.1 各关节最大负载转矩计算......................... 错误！未定义书签。 3.2 机器人驱动方案的对比分析及选择................. 错误！未定义书签。 3.3 驱动电机的选择................................. 错误！未定义书签。 4. 带传动设计 .......................................... 错误！未定义书签。 4.1 各参数设计及计算............................... 错误！未定义书签。 4.2 带型选择及带轮设计............................. 错误！未定义书签。5工作装置的强度校核.................................... 错误！未定义书签。 5.1 轴的强度校核................................... 错误！未定义书签。 5.2 轴承的选型..................................... 错误！未定义书签。结论 ................................................. 错误！未定义书签。参考文献 ............................................ 错误！未定义书签。致谢 ................................................. 错误！未定义书签。
仿机械式爬行机器人运动分析1机器人结构组成 该机器人大体由两部分组成，分别为A．B。两部分之间由横杆进行连接。左侧横杆固连在A，右侧横杆固连在B。A，B与横杆之间存在转动副。内部电机驱动A，B以一定相位差绕横杆转动，即A 先向前运动，然后B再跟进运动同样的距离，按照这样的运动形式实现向前运动。A，B质量均设置为40g，杆为2g。 2机器人运动分析 2．1在光滑平面上的运动分析 设置A，B之间为转动副，转动副之间存在摩擦力，静摩擦系数为0．5，动摩擦系数为0．3，摩擦力臂为1．0。施加驱动disp(time)=0．1cos(time)。设置A，B与地面接触力不存在摩擦。通过Z向角速度与时间曲线可以看出，在没有摩擦存在的情况下，机器人出现在原地打转现象，不能正常运动。由此可得，机器人运动是依靠与地面的摩擦力进行运动的。 2．2在粗糙平面上的运动分析 转动副设置参数与光滑平面中的类似。设置A，B与地面接触力存在库伦摩擦，静摩擦系数为0．3，动摩擦系数为0．1，得到图2位移随时间变化曲线。可以看出，在摩擦系数较低的情况下，机器人在运动过程中存在频繁的倒退现象，导致运动速度十分缓慢。 2．3更改摩擦系数，在粗糙平面上的运动分析 分别取以下几组摩擦系数代入仿真:(1)静摩擦系数为0．8动摩擦系数为0．1。(2)静摩擦系数为0．3动摩擦系数为0．8。(3)动摩擦系数静摩擦系数均为0．8。得出位移随时间变化曲线进行对比，可以得出(1)情况下相同时间运动位移最长，可以达到2(静摩擦系数
为0．3，动摩擦系数0．1情况下)位移长度的3倍(但是仍然存在后退现象)。 2．4单向摩擦下的运动分析 将接触力中的库仑摩擦去除，在机器人与地面接触面上加上单向力以模仿单向摩擦状态(即机器人在正运动方向上不存在摩擦力，机器人在反向运动方向上存在摩擦力为0．04N(摩擦系数为0．5情况下)的摩擦力)。可以得到位移随时间变化曲线。可以看出，在单向摩擦状态下，机器人后退现象明显减少，运动速度变快。由此得出，机器人平均速度与静摩擦系数成正比，与动摩擦系数成反比，且使用单向摩擦材料可以避免后退。 3模拟在水平放置管道运动，进行运动分析 目前仿尺蠖机器人广泛应用于胶囊机器人与救援方面，其工作环境往往为狭窄的圆形管道，因此有必要进行机器人在管道中的运动分析。将机器人放置在一圆形管道内，设置动摩擦系数为0．5，静摩擦系数为0．3，其余参数与2一致。得到位移随时间变化曲线。由此可得机器人可以在管道内正常运动，但是在低摩擦系数的管道内，运动速度较慢。 4机器人内部驱动 图3为在A，B部分内的装置，由一步进电机与一行星齿轮组成。以A中装置举例，一步进电机转子带动齿轮1转动，齿轮1再驱动齿轮2转动。齿轮2与固连在B上的横杆相连接，带动横杆作行星运动从而带动B运动;同时B中装置同样可以带动A运动。由于步进电机的角位移与脉冲个数成正比，因此可以通过输入同样的脉冲个数，使A，B内步进电机角位移一致，从而驱动机器人运动。 5仿尺蠖机器人的特点
本文的设计为六足爬虫机器人，机器人以交流-直流开关电源作为动力源，单片机为控制元件，伺服电机为执行部件，机器人采用三足着地进行运动，通过单片机对伺服电机的控制，机器人能够实现前进、后退等运动方式，三足着地运动方式保证了机器人能够平稳运行。伺服电机具有力量大，扭矩大，体积小，重量轻等特点。单片机产生20ms 的PWM 波形，通过软件改写脉冲的占空比，从而达到改变伺服电机角度的目的。 1 机器人运动分析 1.1 六足爬虫式机器人运动方案比较 方案一：六足爬虫式机器人的每条腿都能单独完成抬腿、前进、后退运动。 此方案的特点： 每条腿都能自由活动，每条腿都能单独进行二自由度的运动。每条腿的灵活性好，更容易进行仿生运动，六足爬虫机器人可以完成除要求外的很多动作，运动的视觉效果更好。由于每条腿能单独完成二自由度的运动，所以每条腿上要安装两个舵机，舵机使用数量大，舵机的安装难度加大，机械结构部分的制作相对复杂，又由于每个舵机都要有单独的信号控制，电路控制部分变得复杂了，控制程序也相应的变得复杂。 方案二：六足爬虫式机器人采取三腿为一组的运动模式，且同一侧的前腿、后腿的前后转动由同一侧的中腿进行驱动。采用三腿为一组(一侧的前足、后足与另一侧的中足为一组)的运动方式，各条腿能够协调的进行运动，机器人的运动相对平稳。 此方案特点：相比上述方案，个腿能够协调运动，在满足运动要求的情况下，舵机使用数量少，节约成本。机器人运动平稳，控制、驱动部分都得到相应的简化，控制简单。选择此方案，机器人还可进行横向运动。 两方案相比，选择方案二更合适。 1.2 六足爬虫式机器人运动状态分析 1.2.1 机器人运动步态分析 六足爬虫式机器人的行走是以三条腿为一组进行的，即一侧的前、后足与另一侧的中足为一组。这样就形成了一个三角形支架结构，当这三条腿放在地面并
第7卷第1期 智能计算机与应用V d.7No.l 2017 年 2 月Intelligent Computer and Applications Feb.2〇17 四足爬行机器人控制研究 韩飞，吴宝春，陈益，王志远，李志刚 (大连民族大学信息与通信工程学院，辽宁大连116600) 摘要：本文介绍一种四足爬行机器人的组成结构及其控制系统的构成。控制系统主要由上位机控制界面和下位机控制单元组 成。上位机通过Java语言编写调试控制界面，与下位机通过串口进行通信，下位机采用STM32作为核心控制器，接收上位机的相 关控制信息，通过控制舵机控制器，实现四足爬行机器人的行走控制。 关键词：四足爬行机器人；STM32;舵机控制器；Java 中图分类号：TP311 文献标志码：A文章编号：2095-2163(2017)01-0117-03 Control research on quadruped robot HAN Fei，WU Baochun，CHEN Yi，WANG Zhiyuan，LI Zhigang (College of Information and Communication Engineering，Dalian Minzu University，Dalian Liaoning 116600, China) Abstract：This paper describes the structure of a quadruped robot and the corresponding control system.The control system is mainly composed of a master computer with control interface and a slave computer.The control interface installed on the master computer is written and debugged in Java language.The communication between master and slave computers uses their series.The slave computer adopts STM32 as the core controller，which receives the control information from the master computer and realizes the walking control of a quadruped robot through controlling the servo controller. Keywords：quadruped robot；STM32; servo controller；Java 0引言 随着现代科技与人工智能的快速发展，人类对机器人的研 究与应用也日趋广泛。近年来，各类新型仿人机器人、仿生机器 人已然陆续研发问世，并逐渐进入诸多领域。与众多款型机器人 相比，四足仿生机器人是具备爬行动物外形、并可发挥强大行动 能力的机器人，采用爬行的方式提供自主行走，通过自身内部协 调处理实现一些简单的动作。与传统机器人相比，四足机器人具 有独特鲜明优势，可通过多足的机械结构交互配合，从而完成以 探索和采集作为主要设定目的的综合任务。因此，研究爬行机器 人的结构组成及其控制方法具有至关重要的课题价值和现实意义。 本文首先系统分析四足爬行机器人结构组成以及设计行 走控制方法，结合Java语言编写上位机调试界面，通过串口 与下位机STM32核心控制器进行通信，核心控制器采用串口 通信方式将运动控制信号实时传递给舵机驱动器控制机器人 舵机状态，从而实现对爬行机器人行走的简单控制。 1四足爬行机器人简介 本文所研究的四足爬行机器人机械结构采用成品套件， 基金项目：大连民族大学大学生创新创业训练计划项目（S201612026055, XA201611276);大连民族大学2016年“太阳鸟”学生科研项目 资助。 作者简介：韩飞（1995-)，男，本科生，主要研究方向：智能移动机 器人控制。 收稿日期：2016-12-13具有12个舵机，每条腿上安装3个舵机，分布在爬行机器人 的各个关节;在安装舵机前首先进行舵机状态复位，舵机复位 后保证舵机左右或前后摆动的幅度均匀，避免舵机在调试过 程一个方向无法摆动或者堵转而烧坏舵机。系统控制器采用 STM32核心板安装在机器人背部，舵机控制器装在机器人身 体下部，电池装在夹缝中。爬行机器人整体结构如图1所示。 图1爬行机器人整体结构图 Fig. 1 Structure of the quadruped robot 2控制系统设计 本文研究的爬行机器人控制系统主要由上位机控制界面 和下位机控制单元组成，上位机控制界面采用Java语言编 写，通过串口与下位机通信。下位机控制单元采用STM32作 为核心控制器，这是由意法半导体公司重点生产的基于超低 功耗的ARMCortex-M3处理器内核，因其一流的外设配备、低 功耗、最大集成度的特点，满足了用户对高性能、低功耗、低成 本和经济实用的要求。在此，则给出控制系统结构框图如图 2所示 。
工业机器人 姓名： 班级： 学号：
爬行式弧焊机器人 摘要：本文介绍爬行式弧焊机器人结构光三维视觉传感器的传感原理、系统组成和设计依据。用会聚透镜和柱透镜组合产生线长35～40 mm、线宽1 mm 的光纹投向焊缝, 热敏电阻组成桥式自功控温电路,用5 L /s 流量的空气(或氩气) 吹开烟尘、蒸汽和飞溅物等, 微型CCD 摄像机加装窄带滤光片摄像, 经二值化、图像分割和中心取样等图像处理并计算出偏移量送控制系统引导爬行机器人正确施焊。 关键词:弧焊机器人; 爬行机构; 焊缝跟踪; 图像处理 Abstract:M ake use of combinat ion of assemble lens and co lumns lens to produce ligh t veins of 35～40mm length and 1 mm w idth w hich is thrown to weld seam. Therm isto r compo ses of bridge2type electric circuit w h ich conto ls temperature automat ically.The rate of flow ing of 5 L /s blow s fumes, steam and splash th ing etc. M inni CCD is added narrow 2tape filter ligh t p late to take p icture, through image processing such as 2 valuemelt ing, image cut t ing, cent ral samp ling and calculate deviation to send to control system,w h ich guides craw ling robo t to w eld correctly. Key words:Arcw lding robo t; Craw lmachine; Weld seam tracking; Image processing 1.引言 焊接是一种劳动强度比较大、工作环境比较恶劣的工艺方法。在焊接过程
管内爬行机器人行走机构的设计 【摘要】随着管内检测爬行机器人技术的不断成熟，它在工业中的应用也越来越广，本文所设计的管内爬行机器人驱动机构，即管内步伐式行走机构，是在分析以往的轮式和履带式机器人的基础上设计的一种新型的管内爬行机器人行走机构。 【关键词】管内爬行机器人；步伐式；驱动机构 0.引言 目前工业管道系统已广泛应用于冶金、石油、化工及城市水暖供应等领域,因其工作环境非常恶劣,容易发生腐蚀、疲劳破坏或使管道内部潜在缺陷发展成破损而引起泄漏事故等，必须定期地对这些管道进行检修和维护，然而管道所处的环境往往是人力所限或人手不及,检修难度很大, 所以燃气管道管内探测是一项十分重要的实用化工程,关系到燃气的安全、合理地应用和管理。管道检测机器人（管内爬行机器人驱动机构）就是为满足该需要而产生的。 根据管内步伐式行走机器人的运动模仿人在井筒中四肢扶壁上下运动的模式，设计了机器人的行走机构，有效的解决了机器人在管道内的行走。 1.管内爬行机构总体设计 管内爬行机构主要由撑脚机构及其传动，牵引机构及传动，转向机构3部分组成：见图1所示： 该管内爬行机构的运动控制过程大致为：主、副电机不同时工作，分别控制其牵引机构和撑脚机构，并且镜面对称的两单元，其支撑脚同一时间径向所处状态相反，即前脚踩在管壁上时，后脚处在抬起状态；反之亦然。具体过程为通过副电机16带动齿轮与齿圈啮合旋转，齿圈背面的平面螺纹驱动滑杆沿滑道径向移动，从而实现支撑脚的转换。主电机1通过联轴器与丝杠连接，带动丝杠旋转，将丝杠的旋转运动转换为螺母的轴向移动，从而通过连杆机构拖动身躯和前后单元向前移动，另一部分的控制过程相同。上述动作是管内爬行机构的一个步进过程，循环执行步进过程机器人继续前进，实现管内的均匀连续行走。 2.撑脚机构及其传动 撑脚机构的作用是使管道机器人被支承在管道中心线上。其机构及传动(见图1)由电机16、小齿轮15、齿圈及平面螺纹14、滑杆13、脚靴12组成。当电机16带动小齿轮15和齿圈14旋转时,齿圈背面的平面螺纹驱动滑杆13在筒体10的径向轨道内外伸推动脚靴踩在管壁上,电机反向旋转时,滑杆内缩带动脚靴径向抬起离开管壁。脚靴三套在圆周上间隔120°布置,三套脚靴同步伸缩,其动作与车床三爪卡盘的动作类同。三套脚靴伸出踩在管壁上时,使机器人处在管道的中心线上。为了使机器人在脚靴缩回时,仍能维持在中心线上,安装4组辅助支承轮18,每组三套,在圆周上间隔120°安装,支承轮通过支承柱19、弹簧20分别与支架3和筒体10固连。当撑脚缩回时支承轮使机器人基本上维持在管道中心线上。当机器人行走过程中支承轮遇到障碍时弹簧被压缩通过障碍。 3.牵引机构及传动 牵引机构的作用是拖动机器人前进.牵引机构(见图1)由电机1、螺杆2、螺母5拨销4、拨杆7和支承杆9组成。当电机1带动螺杆转动时,螺母受拨杆的约束不能转动而沿螺杆轴向移动,固连其上的拨销4拨动拨杆7顺时针方向转动,由于脚靴12锁死在管壁上,支承杆9不能向后运动,拨杆7通过销6带动支架3及其
竖直管道爬行机器人 小组成员：刘晓燕、周平、时佳、王迪阳、刘传亮 一、设计背景： 随着科学技术的发展，管道在当今社会已经得到了广泛的应用。管道在长期的使用中难免会出现破裂、堵塞等，人们往往为了寻找管道上的一个裂纹而花费大量的人力和物力。如今水平管道的检测、清理、维护已经不再是个难题，但竖直管道中的检测、清理、维护仍然有待解决。而我们设计的机器人正是为满足在竖直管道的爬行而设计的，它具有一定的承载能力，可以成为管道检测、清洗设备的载体、检修的运输工人，使得管道的检测、清洁等工作易于实现。 二、组成介绍： 该机器人由三部分组成，包括一个伸缩模块和两个支撑模块。伸缩模块主要由曲柄连杆构成，利用驱动电机的转动来实现机器人的行走；两个支撑模块结构上完全一样，都是由初始弹簧提供微张力而贴附在竖直管道内壁。由电动机的转动产生推力，使机器人的脚与管壁压紧而锁死，从而产生机器人行走所需的静摩擦力。伸缩模块和支撑模块按一定的顺序工作，从而实现机器人在管道内的爬行。 三、结构设计: （1）支撑架的设计 为满足不同内径管道的需求,将支撑架设计为可伸缩的。同时将上下两组支撑架设计为空间十字交叉形，这样就满足机器人在管道中爬行的稳定性,,并在上下两组支撑架中各安装有被压缩的弹簧,以提供一初始的张力,使摩擦滑块与管道内壁能够充分接触。 (2) 摩擦滑块的设计 摩擦滑块与管道内壁接触的部分，滑块的上部分有圆滑过渡以防止遇到障碍物时机器人被卡死。而且这部分是可拆卸的，对不同材质的管道可选用不同材料的滑块接触面与管道内壁接触。 （3）微电机及曲柄滑块部分设计 微电机通过杆件固定在机器人下肢的正下方，一方面为可降低机器人的重心使机器人在一开始时能够稳定的贴在管道内壁而不下滑，另一方面使上肢与电动
第2章六足爬行机器人的方案设计 2.1 总体设计要求 技术参数： 自由度数：每条腿有3个，共有16个； 本体体重：≤6kg； 行走速度：≥20mm/s； 设计要求： 能够完成前进、倒退、转弯、摆头、避障等任务，并且便于人工控制。 工作要求： 1)机器人的重量控制在6公斤左右，但是这是设计的爬行机器人，为适应不同地形， 它的最大负重加20%。为1.2公斤； 2)机器人机体运动时离地最低为100mm； 3)机器人机步长不低于50mm； 4)为保证电机良好工作和不至于使电机在重负重下工作，机器人小腿和地的夹角不小 于10度，不大于40度，小腿往内倾斜； 多足爬行机器人的一般设计准则： 1) 能够实现机器人多种姿态间的灵活调整； 2) 机器人机体结构简单、紧凑，重量轻； 3) 机器人整体结构强度高、刚度好、负载能力达到要求； 4) 在满足功能要求的情况下，尽量减少驱动及配套装置数量，简化控制的复杂性。
2.2六足爬行机器人的步态规划 步态设计是实现爬行的关键之一，也是系统控制难易的标志，为达到较为理想的爬行，考虑下列要求： 1)步行平稳、协调，进退自如，无明显的左右摇晃和前后冲击； 2)机体和关节间没有较大的冲击，特别是当摆动腿着地时，与地面接触为软着陆； 3)机体保持与地面平行，且始终以等高运动，没有太大的上下波动； 4)摆动腿胯步迅速，腿部运动轨迹圆滑，关节速度与加速度轨迹无奇点； 5)占空系数β的合理取值。 根据占空系数β的大小可分为3种情况： 1)β=0.5，在摆动腿着地的同时，支撑腿立即抬起，即任意时刻同时只有支撑相 或摆动相； 2)β>0.5，机器人移动较慢时，摆动相与支撑相有一短暂的重叠过程，即机器人 有所有腿同时着地的状态； 3)β<0.5，机器人移动较快时，所有腿有同时为摆动相的时刻，即所有腿同时在 空中，处于腾空状态，因此在交替过程中要求机器人机构具有弹性和较快的速 度，否则难以实现。 通过以上分析，我们设计出β>0.5（β=0.55）的六足机器人步态为满足其平稳性的要求，六足机器人采用占空系数为0.55（即在运动过程中有六条腿同时着地）的三角步态。如图2.1(a)所示，机器人开始运动时，六条腿先同时着地，然后2、4、6三条腿抬起进行向前摆动的姿态准备，另外三条腿1、3、5处于支撑状态，支撑起机器人本体以确保机器人的重心位置始终处于三条支腿所构成的三角形内，使机器人处于稳定状态而不至于摔倒，摆动腿2、4、6抬起向前跨步(如图2.1(b)所示)，支撑腿1、3、5 一面支撑机器人本体，一面在动力的作用下驱动机器人机体向前运动半步长s(如图 2.1(c)所示)。在机器人机体移动结束后，摆动腿2、4、6立即放下，呈支撑态，使机器人的重心位置处于2、4、6三腿支撑所构成的三角形稳定区内，同时原来的支撑腿1、3、5经短暂停留后抬起并准备向前跨步(如图2.1(d)所示)，当摆动腿1、3、5向前跨步时(如图2.1(e)所示)，支撑腿2、4、6此时一面支撑机器人，一面驱动机器人本体，使机器人机体向前行进半步长s(如图2-1(f)所示)，如此不断循环往复，以实现机器人的向前运动，由于设计速度并不是非常精确，所以其行进轨迹并不是一条笔直的直线。
沈阳工业大学工程学院 毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目：四足爬行机器人的结构设计 系（部）：机械系 专业班级：机械设计制造及其自动化1004 学生姓名：高翔 指导教师：谢宝玲 开题时间：2013年10 月25 日
1.课题的目的和意义 本次设计的目的是大学即将结束时充分的运用所学到的机械方面的知识，加强自己对所学知识的一种融会贯通，毕业前的一种自我评估锻炼。设计出一款比较实用的四足爬行机器人。 设计意义 （1）在设计四足爬行机器人的过程中，学会查阅资料，锻炼自己的动手动脑能力，开拓自己的创新思维能力，学会理论联系实践，充分发挥了机械设计的专业知识的运用。[1] （2）对机构的设计和研究有了比较深的理解和运用，汲取前人的经验教训。 （3）设计出了一种实用的四足爬行机器人，学会理论和实践之间的结合能力。[4] 2. 国内、外现状况及发展趋势 2.1国内发展状况 目前，国际上机器人市场大概有80亿至100亿，其中工业机器人占的比重最大。2025年，整个机器人市场将达到500亿，服务机器人从原来的300多万台增加到1200多万台，特种机器人(如：排爆机器人、医疗机器人等)的呼声也越来越高。另外，微软等IT企业，丰田、奔驰等汽车公司，甚至还有家具、卫生洁具企业都纷纷参与机器人的研制。 在在国内，国家863机器人技术主题自成立以来一直重视机器人技术在产业中的推广和应用,长期以来推进机器人技术以提升传统产业,利用机器人技术发展高新产业。目前,政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额,并提供优惠措施鼓励更多企业使用机器人及技术以提升技术水平。国内越来越多的企业在生产中采用了工业机器人,各种机器人生产厂家的销售量都有大幅度的提高。根据我国海关统计,最近4年来许多企业在华的销售量甚至是前面十几年销售量的几倍,年平均增长率超过40%。2001年我国工业机器人海关进出口数量不过是3774台,国内生产数量约700台左右。2004年市场规模已经增长到万台左右,数量和金额相对于2001年都增长了两倍。2004年国产工业机器人数量突破了1400台,产值突破8亿元人民币。进口机器人数量超过9000台,其中多功能机器人约1700台,简易机器人7500台,进口额约25亿美元。德国CLOOS公司在华焊接机器人销售
机器人工作室解决方案
目录 目录 (2) 第一部分机器人工作室解决方案简述 (3) 一、理念——设计、尝试、制作、完善 (3) 二、目标 (3) 三、工作室建设 (3) 四、配备器材 (4) 五、资源 (5) 六、教学模式 (5) 七、教研支持和培训 (5) 第二部分机器人工作室配置方案 (6) 一、机器人工作室基本设备设施目录（参考） (6) 二、机器人设备配置目录 (6)
第一部分机器人工作室解决方案简述 一、理念——设计、尝试、制作、完善 学生通过课程的学习，能够了解和掌握结构、机械、电子、机器人和创造发明的基本知识，设计制作出机械结构作品、动力机械作品、电子作品、机器人作品的模型。 二、目标 本方案从教学和竞赛的实际出发，本着方便机器人知识的教学，着力提升学生技术素养的宗旨，力求达到： (1).本方案在时间、空间上能够保证完成掌握机器人知识所要求的教学任务，而且具有空间拓展性，使机器人工作室能够成为学生进行科技创新、技术发明的场所。 (2).机器人工作室整体布局科学合理，除了机器人设备之外，还利用充满机器人文化色彩的挂图、生动活泼的机器人模型等。在这既充满技术活力，又充满人文色彩、情景交融的教学环境里，为提高学生的技术素养，全面、健康发展打下坚实基础。 (3).机器人工作室以简易机器人课程标准为出发点和落脚点，集国家课程、校本课程于一体的综合实践中心，是学校进行素质教育和开展第二课堂活动的基地。 (4).机器人工作室功能分区清晰，配有活动区（配备了大型竞赛活动的场地），满足学生参加大型机器人竞赛活动（如中国青少年机器人竞赛、全国中小学电脑制作活动等机器人大赛）的需求。 三、工作室建设 机器人工作室建设方案紧扣新课标的精神，结合学校实际情况，紧贴机器人知识，服务机器人课程，满足机器人活动开展过程中师生技术学习与实践对教学环境、工具、机器人设备的需求。建设机器人工作室，让学生通过学习机器人技术的同时促进了学生对电子知识、软件编程、机械运动等综合能力的提高，充分发挥学生技术思想和方法的领悟与运用，能够充分完成学生技术学习中的探究、制作、试验与创造等综合实践活动，以及参加各类机器人竞赛活动。 机器人工作室体现了机器人活动的主要特征——立足实践、注重创造，并给学生一个实践的平台、探究的平台、创造的平台和展示自我的平台。 机器人工作室设有教学区、活动区、陈列存储区。 教学区：它是师生进行机器人知识教学的主要区域，在这个区域里，授课教师可利用幻灯、LCD投影等设备向学生展示机器人科学的奥秘，通过示范表演演示简易机器人的制作和编程方法，学生则根据教学任务对机器人进行计算机编程、结构设计、动手制作与技术构建的平台。 活动区：练习区域为学生们配备了各种的比赛练习场地，以便学生们在学习机器人过程进行实践检验。 陈列存储区：机器人活动的器材种类比较多，也有各种各样的工具，因此需要有大容量的存储区。同时存储区也是一个展示的窗口。各种学生的作品都可以陈列出来。
沈阳工业大学工程学院 毕业设计<论文）开题报告 设计<论文）题目：四足爬行机器人地结构设计 系 <部）：机械系 专业班级：机械设计制造及其自动化1004 学生姓名：高翔 指导教师：谢宝玲 开题时间： 2018年 10 月 25 日 1.课题地目地和意义 本次设计地目地是大学即将结束时充分地运用所学到地机械方面地知识,加强自己对所学知识地一种融会贯通,毕业前地一种自我评估锻炼.设计出一款比较实用地四足爬行机器人.b5E2RGbCAP 设计意义 <1）在设计四足爬行机器人地过程中,学会查阅资料,锻炼自己地动手动脑能力,开拓自己地创新思维能力,学会理论联系实践,充分发挥了机械设计地专业知识地运用.[1]p1EanqFDPw <2）对机构地设计和研究有了比较深地理解和运用,汲取前人地经验教训. <3）设计出了一种实用地四足爬行机器人,学会理论和实践之间地结合能力.[4] 2. 国内、外现状况及发展趋势 2.1国内发展状况 目前,国际上机器人市场大概有80亿至100亿,其中工业机器人占地比重最大.2025年,整个机器人市场将达到500亿,服务机器人从原来地300多万台增加到1200多万台,特种机器人(如：排爆机器人、医疗机器人等>地呼声也越来越高.另外,微软
等IT企业,丰田、奔驰等汽车公司,甚至还有家具、卫生洁具企业都纷纷参与机器人地研制.DXDiTa9E3d 在在国内,国家863机器人技术主题自成立以来一直重视机器人技术在产业中地推广和应用,长期以来推进机器人技术以提升传统产业,利用机器人技术发展高新产业.目前,政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据地份额,并提供优惠措施鼓励更多企业使用机器人及技术以提升技术水平.国内越来越多地企业在生产中采用了工业机器人,各种机器人生产厂家地销售量都有大幅度地提高.根据我国海关统计,最近4年来许多企业在华地销售量甚至是前面十几年销售量地几倍,年平均增长率超过40%.2001年我国工业机器人海关进出口数量不过是3774台,国内生产数量约700台左右.2004年市场规模已经增长到万台左右,数量和金额相对于2001年都增长了两倍.2004年国产工业机器人数量突破了1400台,产值突破8亿元人民币.进口机器人数量超过9000台,其中多功能机器人约1700台,简易机器人7500台,进口额约25亿美元.德国CLOOS公司在华焊接机器人销售量2000年以前为47台,2000年以后已经突破121台,销售量翻了近3倍.可以预见,中国地工业机器人产业不久后将会作为一种在国民经济中占据重要地位地产业而存在.[5]RTCrpUDGiT 2.1国外发展状况 美国和日本多年来引领国际机器人地发展方向,代表着国际上机器人领域地最高科技水平.目前,日本除了比较关注特种机器人和服务机器人以外,还注重中间件地研制.然而,近年来日本基本上在做模仿性地工作,突破性技术比较少.而美国在机器人领域地技术开发方面,一直保持着世界领先地位.再有,美国主要做高附加值地产业,比如军用机器人,目前世界销售地9000台军用机器人之中,有60%来自美国.比如：美国最近研制成功地BigDog军用机器人,能负重100公斤,行进速度跟人相当,每小时达到五公里,还能适应各种地形,即使是在侧面受到冲击时也能保持很好地系统稳定性.在各种机器人中,工业机器人应用较早,发展最为成熟.同时,技术地不断进爬一直在牵引着机器人学科地发展,使机器人地应用领域从工业机器人扩展到特种机器人和服务机器人等.机器人技术也正越来越深刻地影响着我们地生活.[6]5PCzVD7HxA
第七届中国青少年机器人竞赛 小学组机器人接力赛方案 2007-01-04 敬告读者 本方案仅为用户参加类似机器人竞赛项目提供参考指导,广州中鸣数码科技有限公司强烈建议用户不要采用完全一致的搭建及程序参与竞赛,其原因如下: 1.本方案旨在提高用户在参与机器人竞赛项目的起点水平，但并不希望因此而扼杀参赛者的主动性及创作力，也不希望因此而违背机器人竞赛活动对青少年的教育意义。 2.本方案仅适用及受限制于某一特定的竞赛规则，参赛者应在充分理解要参与竞赛的规则前提下，参考本方案的基础上完成自己的设计。 3.几乎所有的机器人竞赛都要求参赛者亲身设计，并能在竞赛现场独立调试及向评委讲解设计思路，故参赛者应通过对方案的深刻了解及日常训练使具有随机应变之能力。 4.本方案会在网上（https://www.doczj.com/doc/4616546603.html,）以公开形式面向广大机器人爱好者发布，所有的参赛者都有可能对其有充分的了解，因此对本方案未加以改进者将甚少机会获胜。 5.本方案未经长时间的验证和实施，也未能发挥器材之极限性能，广州中鸣数码科技有限公司并不能保证该方案完美无缺，用户应该通过亲身实践去验证和改进，并从中学习相关的知识和获取相关的经验。 免责声明: 产品外形、技术参数、功能等请以实际产品及该产品说明书、铭牌为准，如因 技术更新产生变更，恕不另行通知！
目录 第一节方案解决思路 (3) 1、场地示意图 (3) 2．方案思路 (3) 第二节结构搭建及器材 (4) 第三节程序说明 (4) 第四节程序调试 (6) 1、视频 (6) 2、检测马达转向 (7) 3、全局变量 (7) 4、如何让机器人运行自检程序 (7) 5、矫正角度传感器的角度 (7) 6、程序的调试 (7) 第五节使用技巧及优化 (8) 1、电池的使用 (8) 2、小技巧 (8)
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
机械原理课程设计设计说明书 设计题目：爬杆机器人 设计者： 设计小组成员： 指导老师： 机械原理教研室
目录 1.设计题目……………………………………………１1.1设计目的………………………………………………１1.2设计题目简介…………………………………………１ 1.3设计条件及设计要求…………………………………１ 2.运动方案设计……………………………………２2.1机械预期的功能要求…………………………………２2.2功能原理设计…………………………………………２2.3运动规律设计…………………………………………３ 2.3.1工艺动作分解……………………………………………３ 2.3.2运动方案选择……………………………………………５ 2.3.3执行机构形式设计………………………………………６ 2.3.4运动和动力分析…………………………………………７ 2.3.5执行系统运动简图………………………………………８ 3.计算内容……………………………………………８ 4.应用前景 (10) 5.个人小结 (11) 6.参考资料 (12) 附录 (13)
１.设计题目 １.１设计目的 机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸以及润滑方式等进行构思、分析和计算，并将其转化为制造依据的工作过程。 机械设计是机械产品生产的第一步，是决定机械产品性能的最主要环节，整个过程蕴涵着创新和发明。 为了综合运用机械原理课程的理论知识，分析和解决与本课程有关的实际问题，使所学知识进一步巩固和加深，我们参加了此次的机械原理课程设计。１.２设计题目简介 我们此次做的课程设计名为爬杆机 器人。该机器人模仿虫蠕动的形式向上 爬行，其爬行运用简单的曲柄滑块机构。 其中电机与曲柄固接，驱动装置运动。 曲柄与连杆铰接，其另一端分别铰接一 自锁套（即上下两个自锁套），它们是实 现上爬的关键结构。当自锁套有向下运 动的趋势时，由力的传递传到自锁套， 球、锥管与圆杆之间形成可靠的自锁， 阻止构件向下运动，而使其运动的方向 始终向上（运动示意见右图）。 １.３设计条件及设计要求 首先确定机器人运动的机构原理及所爬行管道的有关数据，制定多套运动方案。再查阅相关资料，通过精确的计算和运用相关应用软件（例如CAXA，Solidworks，ADAMS等造型、分析软件）进行运动模拟，对设计题目进行创新设计和运动仿真，最后在多方面的考虑下确定一套方案并完成整套课程设计说明书及相关的软件分析图表和文件并由三维动画模拟出该机器人的运动。
基于PLC的爬行机器人设计 吴伟健张春光* （电子工程学院电气工程及其自动化专业） 摘要：机器人需要能够感知外界环境，通过处理感知信息来控制其肢体。为了实现机器人在未知环境里，智能地工作，本设计以PLC为中心，设计爬行机器人如何采集周围信息，并规划和实现其行走。以机器人构架作为机器人最基本的结构，其包含驱动控制系统；再设计信息采集系统，用于采集机器人周围环境的信息；最后设计以PLC为核心的机器人控制系统，实现机器人能通过PLC的输入口，手动控制爬行机器人，也能让机器人自动感知外界环境，对感知信号进行判断后控制机器人行走。 关键词：爬行机器人；信息周围采集；行走 1 引言 由于机器人需要根据身处的环境，而执行不同的动 作。在本系统里面就设计了信息采集系统，用于采集机器 人周围信息。为了让机器人的肢体根据主控信号而执行对 应动作，系统配置了机器人驱动系统。 本系统以PLC为控制中心对信息采集系统和机器人 构架进行控制。如下图1-1是控制结构框图 。 图1-1 控制结构框图 1.1 信息采集系统与PLC联系的设计 PLC通过串口通信与信息采集系统取得联系。信息 图2-1 PLC的I/O接线图采集系统是一个独立的系统，信息采集系统自动地采集机器人周围信号，有3路超声波信号、有温度、湿度、12路红外传感信号。并且把采集到的信息储存起来，通过串口通信PLC可以查询到采集到的信息。 1.2 机器人驱动系统与PLC联系的设计 机器人驱动系统也是一个独立的系统，机器人驱动系统反复读取并口上的动作信号，这样PLC就可以通过并口把指定动作信号传送给机器人驱动系统，该系统根据信号的内容来发出18路PWM信号，进而驱动18个舵机，使其运动到指定的位置，每当执行完一次任务后，该系统会通过I/O口反馈一个信号。 2 系统的设计 2.1 PLC的I/O接线设计 本系统需要一个通信接口，8个数字量输出及12个数字量输入，所以选择西门子PLC S7-224CN。该可编程控制器有一个RS485通信接口，有10个数字量输入和14 个数字量输出，正适合本系统， PLC的I/O接线见图2-1。图中 的J_A VR是接到机器人驱动系 统对应的接口上，通信口 PORT0在下载完程序之后，与 信息采集系统的通信端相连。 2.2 信息采集系统的设计 信息采集系统主要工作是 采集机器人周围信息，图2-2 是该系统最小系统。在本系统 里面需要实现以下功能： 1)能采集机器人前方，左前 方和右前方的障碍物信 息。本系统运用3个超声波测距模块分别检测这3个方向的障碍物的距离。 最电子工程学院教师，教授，本文指导教师