(完整版)四足步行机器人腿的机构设计毕业设计

摘要机器人的研发和使用现已经成为世界各国的重要科研项目，用它来代替人的操作项目或帮助残疾人完成自己不能完成的项目活动。

在工业，手工业，重工业等方面机器人的辅助功能尤为突出，大大提高了工作效率，节省开支。

四足机器人的行走机构是四足机器人运动的载体。

其中四足机器人的腿部是行走机构的重要组成部分。

因此，本文系统的介绍了国内外四足机器人的发展历史和发展情况，着重分析了四足机器人的腿部的机械结构并对此进行设计研究。

极大的提高了四足机器人的负载能力，减少了驱动原件的使用，同时结合模仿四足生物形态做出本次设计。

对设计的四足机器人腿部机械结构进行了细致的分析。

关键词：四足机器人；腿部机械机构；结构设计;2.1.2闭环平面四杆机构这种机构可以克服开链结构承载能力低的缺点，刚度更好，功耗更低，所以在机器人的领域当中收到了非常大的欢迎。

如图 2.5中的机构是我们经常使用的一种闭环平面四杆行走机构，如图 2.6中机器人承受的机体质量是由Z轴的驱动器完成，让机体前进的动力是由X轴和Y驱动器提供的，这样的话，它的内部就得到了非常好的协调和优化。

此缩放式腿机构还有成比例的特点，进而将驱动器的运动推进距离成比例放大成足端部的运动距离。

它的缺点是：缩放机构的直线驱动关节不管是圆柱坐标系还是笛卡尔坐标系都至少需要两个，从而使机械结构复杂，质量重，旦驱动距离影响机器人脚端的运动范围，运动空间较小。

图2. 5平面四杆行走机构图2. 6平面四杆行走机构坐标系模型建立如图所示的坐标系模型，髓关节为B点，围绕Z轴旋转，角度为a,悬长为 A 大腿杆A0绕0点旋转，杆长为妇，其与的延长线的夹角为。

；大腿杆。

2绕0 点旋转，杆长为其与8。

|的延长线的夹角为（P：由此可推出A点的运动轨迹方程为:-x A =ucosay A = it sin a式（2-5）「N = A + L?cosJ3 + L3COS^.v= L2sin /7 + Z^sin^众所周知，当四杆机构的两杆发生重合时，机构就会出现死点，为了阻止四杆机构出现死点情况,现有的办法是规定大、小腿杆之间的角度，最大角度为吮心，最小角度为Ymin，在各种情况之下的两杆之间的角度Y，都应该做到满足Ymax> Y > Ymin约束自己的情况。

《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言随着科技的不断发展，四足机器人因其卓越的稳定性和灵活性，逐渐在众多领域展现出巨大的应用潜力。

为了进一步增强四足机器人的运动性能和适应能力，本文提出了一种具有串并混联结构腿的四足机器人设计。

该设计通过综合串联和并联结构的优势，旨在实现更高效、更灵活的移动方式。

二、四足机器人总体设计1. 机械结构本四足机器人采用模块化设计，主要由机身、四条腿以及控制系统等部分组成。

机身负责承载和控制核心部件，四条腿则采用串并混联结构，以实现更好的运动性能。

2. 串并混联结构腿的设计每条腿由串联结构和并联结构混合组成。

串联结构负责实现腿部的直线运动，而并联结构则提供额外的支撑和稳定性。

这种设计使得四足机器人在行走过程中能够更好地应对复杂地形。

三、串联部分设计串联部分主要由大腿、小腿和足部组成。

大腿和小腿采用轻质高强度的材料制成，以减轻整体重量并提高运动速度。

足部设计为可调节的形状，以适应不同地形。

四、并联部分设计并联部分主要起到支撑和稳定作用。

通过多个液压缸或电机驱动的连杆机构，实现腿部在不同方向上的微调，从而提高机器人的稳定性和灵活性。

此外，并联部分还可以帮助四足机器人在行走过程中更好地应对冲击和振动。

五、控制系统设计控制系统是四足机器人的核心部分，负责实现各种运动控制和协调。

采用高性能的微处理器和传感器，实现对机器人运动的实时监测和控制。

通过预设的算法和程序，使四足机器人能够自主完成各种复杂的运动任务。

六、仿真与实验验证为验证设计的可行性和性能，我们进行了仿真和实验验证。

通过在仿真环境中模拟四足机器人的运动过程，分析其运动性能和稳定性。

同时，在实验过程中对四足机器人进行实际测试，以验证其在不同地形和环境下的运动能力和适应性。

七、结论本文提出了一种具有串并混联结构腿的四足机器人设计，通过综合串联和并联结构的优势，实现了更高效、更灵活的移动方式。

经过仿真和实验验证，该设计在运动性能和稳定性方面表现出色，具有广泛的应用前景。

连续电驱动四足机器人腿部机构设计与分析一、本文概述随着科技的不断发展，机器人技术已经成为现代工程领域的重要研究方向。

四足机器人作为一种能够适应复杂地形和环境的机器人类型，受到了广泛关注。

连续电驱动四足机器人作为一种新型的四足机器人，其腿部机构的设计与分析对于提高机器人的运动性能和稳定性具有重要意义。

本文旨在对连续电驱动四足机器人的腿部机构进行深入探讨，包括其设计原理、分析方法以及优化策略等。

本文将对连续电驱动四足机器人的基本结构和特点进行介绍，阐述其相较于传统四足机器人的优势。

随后，文章将详细分析连续电驱动四足机器人腿部机构的设计原理，包括驱动方式、传动机构、关节配置等关键要素，为后续的分析和优化提供理论基础。

在分析方法方面，本文将介绍多种适用于连续电驱动四足机器人腿部机构的分析技术，如运动学分析、动力学分析、有限元分析等。

这些分析方法将有助于全面评估腿部机构的性能，为优化设计提供指导。

本文还将探讨连续电驱动四足机器人腿部机构的优化策略。

通过对现有设计进行改进和创新，提高机器人的运动效率、稳定性和适应性，为四足机器人在实际应用中的推广和发展奠定基础。

通过本文的研究，我们期望能够为连续电驱动四足机器人腿部机构的设计与分析提供有益的参考和借鉴，推动四足机器人技术的不断发展和进步。

二、四足机器人腿部机构设计四足机器人的腿部机构设计是整个机器人设计的核心部分，它直接关系到机器人的运动性能、稳定性和环境适应性。

在设计过程中，我们主要考虑了腿部机构的自由度、结构强度、运动范围、驱动方式以及与控制系统的协调性等因素。

自由度设计：腿部机构的设计首先需要考虑其自由度。

自由度过高可能导致控制系统复杂，而自由度过低则可能限制机器人的运动范围。

我们采用了适当的自由度设计，既保证了机器人能够完成各种复杂动作，又使得控制系统相对简化。

结构强度：四足机器人需要在各种环境中工作，这就要求其腿部机构必须具有足够的结构强度。

我们采用了高强度材料，如铝合金和碳纤维复合材料，来制造腿部结构，并通过有限元分析等方法对结构进行了优化，以确保其强度和刚度满足要求。

《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言随着科技的进步和人工智能的快速发展，四足机器人因其出色的地形适应性和稳定性成为了研究热点。

本文将详细介绍一种具有串并混联结构腿的四足机器人设计，旨在提高机器人的运动性能、灵活性和环境适应性。

二、设计目标本设计的核心目标是创造一种四足机器人，其腿部采用串并混联结构，以提高机器人的运动性能、灵活性和环境适应性。

具体目标包括：1. 提高机器人的运动速度和负载能力；2. 增强机器人在复杂地形环境中的适应性和稳定性；3. 降低机器人的制造成本和维护成本。

三、设计原理本设计采用串并混联结构腿，即腿部既包含串联机构，又包含并联机构。

串联机构使得腿部能够实现大范围的运动，而并联机构则提高了运动的精确性和稳定性。

此外，该设计还采用了高强度、轻量化的材料，以降低机器人的重量和制造成本。

四、具体设计1. 腿部结构设计腿部结构采用串并混联结构，包括大腿、小腿和足部。

大腿和小腿通过串联机构连接，实现大范围的运动。

同时，在小腿和足部之间采用并联机构，提高运动的精确性和稳定性。

此外，腿部还设有驱动装置和传感器，以实现机器人的自主运动和环境感知。

2. 驱动系统设计驱动系统采用电机和传动装置，通过控制电机的转速和转向，实现机器人的运动。

为提高运动性能，驱动系统还采用了先进的控制算法，如PID控制和模糊控制等。

3. 控制系统设计控制系统采用微处理器和传感器，实现对机器人的自主控制和环境感知。

传感器包括速度传感器、力传感器和位置传感器等，用于获取机器人的运动状态和环境信息。

微处理器则根据传感器数据和控制算法，实时调整电机的转速和转向，实现机器人的自主运动。

五、性能分析本设计的四足机器人具有以下优点：1. 高运动速度和负载能力：采用串并混联结构腿，使得机器人具有更高的运动速度和负载能力；2. 良好的环境适应性：机器人能够在复杂地形环境中稳定运动，具有较强的环境适应性；3. 降低制造成本和维护成本：采用高强度、轻量化的材料，降低了机器人的重量和制造成本，同时简化了维护过程。

《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言四足机器人是当前机器人技术研究的热点之一，具有较高的灵活性和环境适应性。

随着技术的进步，对于机器人性能的要求也在不断提高。

具有串并混联结构腿的四足机器人设计，不仅提高了机器人的灵活性和运动性能，同时也为复杂环境下的应用提供了可能性。

本文将详细介绍这种四足机器人的设计思路、结构特点及优势。

二、设计思路1. 确定应用场景：首先，根据应用场景的需求，确定四足机器人的运动范围、负载能力等要求。

2. 确定结构类型：根据需求，选择串并混联结构作为四足机器人的腿部结构。

这种结构结合了串联和并联结构的优点，既具有较高的灵活性和运动范围，又具有良好的稳定性和承载能力。

3. 设计基本参数：根据应用场景和结构类型，确定四足机器人的基本参数，如腿部长度、关节数量及类型等。

三、结构特点1. 腿部结构：采用串并混联结构，即腿部由串联和并联部分组成。

串联部分负责实现腿部的伸缩和弯曲，并联部分则提高稳定性和承载能力。

2. 关节设计：关节采用模块化设计，便于维护和更换。

同时，关节内含有传感器，实现运动状态的实时监测和反馈。

3. 驱动系统：采用电机驱动，通过控制器实现精确控制。

驱动系统与关节相连，驱动机器人完成各种动作。

四、串并混联结构优势1. 灵活性：串并混联结构使四足机器人具有较高的灵活性，能够在复杂环境中自由移动。

2. 稳定性：并联部分的设计提高了机器人的稳定性，使得在运动过程中能够保持良好的姿态。

3. 承载能力：由于结合了串联和并联的优点，机器人具有较强的承载能力，可适应不同负载要求。

五、控制策略1. 运动规划：根据任务需求，对四足机器人的运动进行规划，包括步态规划、轨迹规划等。

2. 控制算法：采用先进的控制算法，如模糊控制、神经网络控制等，实现机器人的精确控制。

3. 传感器融合：利用多种传感器（如视觉传感器、力传感器等）实现信息融合，提高机器人的环境感知能力和自主导航能力。

《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言四足机器人是当前机器人技术研究的热点之一，具有较高的稳定性和良好的适应性，因此在工业、军事、救援等多个领域都有着广泛的应用前景。

随着科技的不断进步，机器人腿部的结构设计也在不断地进行创新和改进。

本文旨在探讨一种具有串并混联结构腿的四足机器人设计，以提高机器人的运动性能和适应性。

二、四足机器人设计概述四足机器人是一种基于仿生学的机器人，其设计灵感来源于自然界中的四足动物。

在四足机器人的设计中，腿部结构是关键部分之一。

传统的四足机器人腿部结构多采用串联或并联结构，但这些结构在运动过程中存在一些局限性，如运动范围小、稳定性差等问题。

因此，本文提出了一种具有串并混联结构腿的四足机器人设计。

三、串并混联结构腿的设计1. 结构设计本设计的腿部结构采用串并混联结构，即在串联结构的基础上增加了并联结构的支撑。

该结构可以使机器人在行走过程中更加稳定，同时也扩大了机器人的运动范围。

具体来说，该结构由大腿、小腿和脚掌等部分组成，各部分之间通过关节相连。

大腿和小腿之间采用串联结构，而小腿和脚掌之间则采用并联结构，通过弹簧等弹性元件提供支撑和缓冲。

2. 运动学分析串并混联结构腿的运动学分析是设计的关键之一。

通过对机器人腿部各关节的角度、速度和加速度等参数进行分析，可以确定机器人的运动轨迹和运动性能。

在本设计中，我们采用了逆运动学分析方法，通过给定机器人的目标位置和姿态，计算出各关节的角度和力矩等参数，从而实现机器人的精确控制。

四、控制系统设计控制系统是四足机器人的核心部分，它负责机器人的运动控制和协调。

在本设计中，我们采用了基于微处理器的控制系统，通过传感器和执行器等设备实现机器人的实时控制和监测。

具体来说，控制系统包括以下几个部分：1. 传感器：用于检测机器人的位置、姿态、速度等信息，以及环境信息等。

2. 执行器：用于控制机器人的运动和姿态，包括电机、液压缸等设备。

3. 微处理器：负责处理传感器信号，控制执行器的运动，实现机器人的控制和协调。

《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言随着科技的不断发展，四足机器人因其优秀的地形适应性和运动灵活性，在军事、救援、勘探等领域得到了广泛的应用。

而具有串并混联结构腿的四足机器人，更是以其高稳定性、高运动性能和良好的负载能力，成为了当前研究的热点。

本文将详细介绍这种四足机器人的设计思路、结构特点及其实现过程。

二、设计思路在四足机器人的设计中，串并混联结构是一种常见的腿部结构形式。

该结构能够结合串联机器人和并联机器人的优点，使得机器人在运动过程中既具备较高的灵活性，又保持了良好的稳定性。

因此，本设计的核心思路是采用串并混联结构的腿部设计，以提高四足机器人的运动性能和稳定性。

三、结构设计1. 腿部结构设计本设计的四足机器人采用串并混联结构的腿部设计。

腿部主要由串联部分和并联部分组成。

串联部分包括大腿、小腿和脚掌等部分，负责机器人的主要运动功能；并联部分则通过多个液压缸或电动推杆等驱动装置，实现腿部的弯曲和伸展，提高机器人的灵活性和稳定性。

2. 身体结构设计四足机器人的身体结构采用模块化设计，以便于组装、维护和升级。

主要包括底盘、电机控制器、电源等部分。

底盘采用高强度材料制成，以承受机器人在复杂地形上的运动压力。

电机控制器负责控制各个电机和驱动装置的运作，实现机器人的各种动作。

电源则提供机器人所需的电能。

四、运动学分析在四足机器人的运动过程中，需要考虑到各个关节的协调性和运动范围。

通过建立运动学模型，可以对机器人的运动进行精确控制。

本设计的四足机器人采用逆运动学方法，根据目标位置和姿态，计算出各个关节的转动角度和驱动装置的伸缩量。

同时，考虑到机器人在运动过程中的动力学特性，如惯性力、摩擦力等，进行合理的动力学分析和优化。

五、控制系统设计四足机器人的控制系统是保证其正常运作的关键。

本设计的四足机器人采用基于微处理器的控制系统，通过传感器实时获取机器人的位置、速度、姿态等信息，并根据预设的算法计算出各个电机和驱动装置的控制指令。

《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言随着科技的不断发展，四足机器人因其卓越的稳定性和灵活性，在复杂地形中的适应性日益受到关注。

本文旨在设计一种具有串并混联结构腿的四足机器人，以提高机器人的运动性能和适应能力。

本文将详细介绍该四足机器人的设计思路、结构特点及优势。

二、设计思路1. 总体设计本设计的四足机器人采用模块化设计思想，将机器人分为上位机、驱动系统、腿部结构和控制系统等部分。

其中，腿部结构采用串并混联结构，以提高机器人的运动性能和稳定性。

2. 串并混联结构串并混联结构是指在一个机械结构中同时存在串联和并联的元素。

在四足机器人的腿部设计中，我们采用此结构以提高机器人的灵活性和稳定性。

在腿部关节处，我们采用并联结构以提高关节的承载能力和运动范围；而在腿部驱动和传动部分，我们采用串联结构以提高传动效率和动力传递的准确性。

三、结构特点1. 腿部设计四足机器人的腿部采用串并混联结构，包括大腿、小腿和足部等部分。

大腿和小腿通过关节进行连接，并在关节处采用并联结构以提高承载能力和运动范围。

此外，我们还设计了弹簧减震系统，以吸收机器人运动过程中的冲击和振动。

2. 驱动系统驱动系统采用电机和传动装置的串联结构，将电机的动力传递给腿部各关节。

我们选用高性能的直流无刷电机，以保证机器人具有足够的动力和运动速度。

此外，我们还设计了传动装置的润滑系统，以减少传动过程中的摩擦和磨损。

3. 控制系统控制系统是四足机器人的核心部分，我们采用先进的控制算法和传感器技术，实现对机器人运动的精确控制。

我们选用高性能的微处理器作为控制核心，通过传感器实时获取机器人的状态信息，并根据预设的算法对机器人进行控制。

此外，我们还设计了人机交互界面，以便用户对机器人进行操作和监控。

四、优势1. 运动性能优越：采用串并混联结构的腿部设计，使机器人具有较高的灵活性和稳定性，能在复杂地形中实现高效的运动。

2. 承载能力强：在关节处采用并联结构，提高了机器人的承载能力，使其能承载更重的负载。

毕业设计（论文）四足步行机器人腿的机构设计学生姓名：学号：所在系部：专业班级：指导教师：日期：摘要本文介绍了国内外四足步行机器人的发展状况和三维制图软件SolidWorks的应用，着重分析了设计思想并对行走方式进行了设计并在此软件基础上四足步行机器人腿进行了绘制，对已绘制的零部件进行了装配和三维展示。

展示了SolidWorks强大的三维制图和分析功能。

同时结合模仿四足动物形态展示出了本次设计。

对设计的四足行走机器人腿进行了详细的分析与总结得出了该机构的优缺点。

本文对四足机器人腿的单腿结构分析比较详细，并结合三维进行理性的理解。

关键词：SolidWorks；足步行机器人腿AbstractIn this paper, fouth inside and outside the two-legged walking robot and the development of three-dimensional mapping of the application of SolidWorks software, focused on an analysis of design concepts and approach to the design of walking and the basis of this software quadruped walking robot legs have been drawn on components have been drawn to the assembly and three-dimensional display. SolidWorks demonstrated a strong three-dimensional mapping and analysis functions. At the same time, combined with four-legged animal patterns to imitate the design show. The design of four-legged walking robot legs to carry out a detailed analysis and arrive at a summary of the advantages and disadvantages of the institution. In this paper, four single-legged robot more detailed structural analysis, combined with a rational understanding of three-dimensional.Keywords:SolidWorks; four-legged walking robot目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 步行机器人的概述 (1)1.2 步行机器人研发现状 (1)1.3 存在的问题 (5)2 四足机器人腿的研究 (6)2.1 腿的对比分析 (6)2.1.1 开环关节连杆机构 (6)2.1.2 闭环平面四杆机构 (9)2.2 腿的设计 (11)2.2.1 腿的机构分析 (12)2.2.2 支撑与摆动组合协调控制器 (18)2.3 单条腿尺寸优化 (21)2.3.1 数学建模 (21)2.3.2 运动特征的分析 (23)2.4 机器人腿足端的轨迹和运动分析 (24)2.4.1 机器人腿足端的轨迹分析 (24)2.4.2 机器人腿足端的运动分析 (27)3 机体设计 (30)3.1 机体设计 (30)3.1.1 机体外壳设计 (30)3.1.2 传动系统设计 (31)3.2 利用Solid Works进行腿及整个机构辅助设计 (35)4 结论 (36)4.1 论文完成的主要工作 (36)4.2 总结 (36)参考文献 (37)致谢 (39)1绪论1.1 步行机器人的概述机器人相关的研发和应用现如今早已变成每个国家的重要科研项目之一，通过运用机器人来代替人们的某些危险工作或者帮助残疾人完成自己所不能完成的事情。

《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言四足机器人是现代机器人技术中的重要组成部分，其在多种领域，如科研、军事、工业等领域均有广泛的应用。

其关键部分为具有灵活和适应性强的腿机构，使得四足机器人可以稳定、有效地移动于不同的复杂环境中。

为了解决这个问题，本篇论文提出了具有串并混联结构腿的四足机器人设计，这一设计方案能够在不同地面上灵活地实现行进、爬行和跨越障碍等动作。

二、四足机器人设计概述本设计的四足机器人采用串并混联结构腿的设计理念，即腿部结构既包含串联机构也包含并联机构。

这种设计方式可以有效地提高机器人的运动灵活性和稳定性。

1. 串联机构：串联机构在机器人腿部设计中主要起到支撑和驱动的作用。

通过串联的多个关节，可以实现腿部的弯曲和伸展，从而使得机器人能够进行各种复杂的动作。

2. 并联机构：并联机构则主要起到增强稳定性和负载能力的作用。

通过多个并联的连杆和驱动器，可以增加机器人在复杂环境中的运动能力和负载能力。

三、四足机器人设计详细方案1. 腿部结构设计：在腿部设计中，我们采用一种串并混联的组合方式。

这种设计方式使得腿部在拥有足够强度的同时，又保持了足够的灵活性。

我们采用高强度的材料制作连杆和关节，以增强机器人的负载能力和耐用性。

2. 关节设计：在关节设计中，我们采用电机驱动的方式。

电机通过传动装置（如齿轮或皮带）驱动关节的转动，从而实现腿部的运动。

此外，我们还设计了阻尼装置，以减少运动过程中的冲击和振动。

3. 控制策略：我们采用基于反馈的控制策略，通过传感器实时获取机器人的运动状态和环境信息，然后根据这些信息调整机器人的运动策略。

此外，我们还采用了优化算法，以提高机器人在复杂环境中的运动效率和稳定性。

四、实验与结果分析我们通过实验验证了设计的有效性。

实验结果表明，具有串并混联结构腿的四足机器人在各种复杂环境中均能实现稳定、有效的移动。

在行进、爬行和跨越障碍等动作中，该机器人均表现出较高的灵活性和适应性。

《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言随着科技的进步和人类对未知世界的探索需求，四足机器人作为一种能够适应复杂环境的移动平台，受到了广泛的关注。

本文将详细介绍一种具有串并混联结构腿的四足机器人设计，该设计旨在提高机器人的运动性能、稳定性和环境适应性。

二、设计概述本设计的四足机器人采用串并混联结构腿，即腿部关节由串联和并联结构共同构成。

这种设计可以在保证机器人运动灵活性的同时，提高其承载能力和稳定性。

机器人整体结构包括机身、四条腿以及控制系统。

每条腿由多个关节组成，通过电机驱动实现运动。

三、串并混联结构腿的设计1. 串联部分设计：串联部分主要负责机器人的灵活运动。

在四足机器人的每条腿上，我们设计了多个串联关节，包括髋关节、膝关节和踝关节。

这些关节通过电机驱动，可以实现机器人腿部的弯曲、伸展和旋转等动作。

2. 并联部分设计：并联部分主要用于提高机器人的承载能力和稳定性。

在关键部位，我们采用了并联结构，通过多个液压缸或弹簧等弹性元件的协同作用，增强机器人的承载能力和抗冲击性能。

3. 混联结构设计：混联结构结合了串联和并联的优点，使得机器人在保持灵活性的同时，具备较高的承载能力和稳定性。

在关键部位，我们将串联和并联结构进行有机结合，使得机器人能够根据不同环境需求，灵活调整运动策略。

四、控制系统设计控制系统是四足机器人的核心部分，负责协调各部分的运动。

我们采用了先进的控制算法和传感器技术，实现对机器人运动的精确控制。

具体包括：1. 传感器：我们为机器人安装了多种传感器，包括角度传感器、力传感器、速度传感器等，用于实时监测机器人的运动状态和环境信息。

2. 控制算法：我们采用了基于模型预测控制、模糊控制等算法，实现对机器人运动的精确控制。

这些算法可以根据传感器信息，实时调整机器人的运动策略，保证其在各种环境下的稳定性和灵活性。

3. 上位机与下位机：控制系统采用上位机与下位机的架构。

上位机负责任务规划、路径规划和决策制定，下位机则负责执行上位机的指令，并实时反馈机器人的运动状态。

四足仿生机器人毕业设计一、项目背景随着科技的不断发展，仿生机器人逐渐走进人们的生活，成为了现代工业领域中不可或缺的一部分。

仿生机器人是指通过模拟动物或人类的生理结构和运动方式来设计机器人。

四足仿生机器人是其中一种类型，它能够模拟动物行走的方式，具有较好的稳定性和适应性。

本毕业设计旨在研究四足仿生机器人的设计与控制。

二、项目目标1.设计出具有稳定性和适应性的四足仿生机器人；2.实现四足仿生机器人自主行走，并能够避开障碍物；3.探索并优化四足仿生机器人的控制系统。

三、项目内容1. 机械结构设计根据仿生学原理，设计出具有类似于动物骨骼和肌肉结构的四足仿生机器人。

考虑到稳定性和适应性等因素，可以采用轻质材料进行制造，并且在关节处使用弹簧等装置增加其弹性。

2. 控制系统设计控制系统是实现四足仿生机器人自主行走的关键。

可以采用单片机或者嵌入式系统等进行控制，通过陀螺仪、加速度计等传感器获取机器人的姿态信息，实现对机器人的控制。

同时，还需要设计避障算法，使机器人能够自主避开障碍物。

3. 仿真模拟在设计完成后，可以通过计算机仿真软件对四足仿生机器人进行模拟测试，并进行优化。

4. 实验验证在完成仿真模拟后，需要进行实验验证。

可以通过搭建障碍物场景，在不同环境下测试四足仿生机器人的稳定性和适应性。

四、项目意义1. 推动科技发展本毕业设计研究的四足仿生机器人是一种新型的智能化设备，具有广泛的应用前景。

它可以应用于军事、医疗、工业等领域，推动科技发展。

2. 增强创新能力本毕业设计涉及到多个学科领域，如机械制造、电子技术和计算机科学等。

通过研究和实践，可以增强学生的创新能力和综合素质。

3. 提高实践能力本毕业设计需要进行机械结构设计、控制系统设计、仿真模拟和实验验证等多个环节。

通过实践操作，可以提高学生的实践能力和动手能力。

五、项目进度安排1. 第一阶段（前期准备）：了解仿生学原理，查阅相关文献资料，并进行四足仿生机器人的初步设计。

《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言随着科技的不断发展，四足机器人因其卓越的稳定性和灵活性，在复杂地形适应、救援、军事等领域得到了广泛的应用。

本文将详细介绍一种具有串并混联结构腿的四足机器人设计，旨在提高机器人的运动性能和适应能力。

二、设计目标本设计的目标是创建一个具有高效运动性能、良好稳定性和环境适应能力的四足机器人。

通过采用串并混联结构腿的设计，使机器人能够在各种复杂地形中灵活运动，同时保证机器人的运动速度和负载能力。

三、结构设计1. 整体结构四足机器人的整体结构包括机身、四条腿和控制系统。

机身负责承载和控制整个机器人的运动，四条腿通过关节与机身相连，实现机器人的行走功能。

2. 腿部结构设计腿部结构采用串并混联结构，即腿部关节由串联和并联结构组成。

串联结构保证了腿部的直线运动，提高了运动的精确性；并联结构则增强了腿部的承载能力和运动范围。

腿部结构包括大腿、小腿和足部，各部分通过关节相互连接，实现弯曲、伸展和旋转等动作。

3. 关节设计关节是四足机器人运动的关键部分，本设计采用伺服电机驱动的关节，具有高精度、高效率的特点。

关节内部装有传感器，可以实时监测关节的运动状态，为控制系统的调整提供依据。

四、运动控制1. 控制策略采用基于行为的控制策略，通过分析环境信息和机器人状态，制定合适的行走策略。

同时，利用模糊控制算法对机器人进行控制，提高机器人在复杂环境中的适应能力。

2. 步态规划步态规划是实现四足机器人稳定行走的关键。

本设计采用基于动态规划的步态规划方法，根据机器人的运动状态和环境信息，制定合理的步态序列。

同时，通过调整步态参数，使机器人在不同地形中都能保持稳定的行走。

五、性能分析1. 运动性能具有串并混联结构腿的四足机器人在运动性能方面表现出色，能够在复杂地形中灵活运动，同时保持较高的运动速度。

此外，机器人的负载能力也得到了显著提高。

2. 稳定性通过精确的步态规划和关节控制，机器人能够保持稳定的行走状态，即使在崎岖不平的地形中也能保持较好的平衡。

四足步行机器人行走机构设计毕业设计篇一：四足步行机器人腿的机构设计毕业论文毕业设计（论文）四足步行机器人腿的机构设计学生姓名：学号：所在系部：专业班级：指导教师：日期：摘要本文介绍了国内外四足步行机器人的发展状况和三维制图软件SolidWorks的应用，着重分析了设计思想并对行走方式进行了设计并在此软件基础上四足步行机器人腿进行了绘制，对已绘制的零部件进行了装配和三维展示。

展示了SolidWorks强大的三维制图和分析功能。

同时结合模仿四足动物形态展示出了本次设计。

对设计的四足行走机器人腿进行了详细的分析与总结得出了该机构的优缺点。

本文对四足机器人腿的单腿结构分析比较详细，并结合三维进行理性的理解。

关键词：SolidWorks；足步行机器人腿AbstractIn this paper, fouth inside and outside the two-legged walking robot and the development of three-dimensional mapping of the application of SolidWorks software, focused on an analysis of designconcepts and approach to the design of walking and (原文来自：小草范文网:四足步行机器人行走机构设计毕业设计)the basis of this software quadruped walking robot legs have been drawn on components have been drawn to the assembly and three-dimensional display. SolidWorks demonstrated a strong three-dimensional mapping and analysis functions. At the same time, combined with four-legged animal patterns to imitate the design show. The design of four-legged walking robot legs to carry out a detailed analysis and arrive at a summary of the advantages and disadvantages of the institution. In this paper, four single-legged robot more detailed structural analysis, combined with a rational understanding of three-dimensional.Keywords: SolidWorks; four-legged walking robot 目录摘要 ................................................ ................................................... . (I)Abstract .......................................... ................................................... (II)1 绪论 ................................................ ................................................... .. (1)1.1 步行机器人的概述 ................................................ .. (1)1.2 步行机器人研发现状 ................................................ . (1)1.3 存在的问题 ................................................ .. (5)2 四足机器人腿的研究 ................................................ .. (6)2.1 腿的对比分析 ................................................ . (6)2.1.1 开环关节连杆机构 ................................................ (6)2.1.2 闭环平面四杆机构 ................................................ . (9)2.2 腿的设计 ................................................ (11)2.2.1 腿的机构分析 ................................................ (12)2.2.2 支撑与摆动组合协调控制器 ................................................ . (18)2.3 单条腿尺寸优化 ................................................ . (21)2.3.1 数学建模 ................................................ .. (21)2.3.2 运动特征的分析 ................................................ .. (23)2.4 机器人腿足端的轨迹和运动分析 ................................................ . (24)2.4.1 机器人腿足端的轨迹分析 ................................................ .. (24)2.4.2 机器人腿足端的运动分析 ................................................ .. (27)3 机体设计................................................. ................................................... . (30)3.1 机体设计 ................................................ (30)3.1.1 机体外壳设计 ................................................ (30)3.1.2 传动系统设计 ................................................ (31)3.2 利用Solid Works进行腿及整个机构辅助设计 (35)4 结论 ................................................ ................................................... (36)4.1 论文完成的主要工作 ................................................ .. (36)4.2 总结 ................................................ ................................................... .. 36参考文献 ................................................ ................................................... .. (37)致谢 ................................................ ................................................... (39)1 绪论1.1 步行机器人的概述机器人相关的研发和应用现如今早已变成每个国家的重要科研项目之一，通过运用机器人来代替人们的某些危险工作或者帮助残疾人完成自己所不能完成的事情。

四足机器人毕业设计四足机器人毕业设计毕业设计是每个大学生学习生涯中的重要一环，它不仅是对所学知识的综合运用，更是对学生综合素质的考验。

在我即将毕业的大四年级，我选择了一个独特而有挑战性的课题——四足机器人。

四足机器人，顾名思义，是一种能够像动物一样使用四条腿行走的机器人。

它的设计灵感来源于大自然中的动物，如狗、猫等。

通过模仿动物的行走方式，四足机器人能够在复杂的环境中灵活移动，具备更好的平衡性和适应性。

我的毕业设计旨在设计和制造一台能够模仿狗的行走方式的四足机器人。

首先，我需要对狗的行走方式进行深入研究。

通过观察和分析，我发现狗的行走过程是通过前后左右四条腿的协同运动实现的。

这种协同运动使得狗能够在不同地形上行走，并保持平衡。

基于这一发现，我开始设计四足机器人的机械结构。

我选择了轻量化的材料，以确保机器人的机动性和灵活性。

同时，我采用了一种特殊的机械结构，使得机器人能够像狗一样前后左右移动。

为了实现这一目标，我使用了多个电机和传感器，通过精确的控制，使得机器人的四条腿能够协同工作。

接下来，我开始着手设计四足机器人的控制系统。

控制系统是整个机器人的大脑，它负责接收传感器的数据，并根据需要做出相应的动作。

在设计控制系统时，我选择了一种先进的算法，能够根据传感器数据实时调整机器人的动作。

这样，机器人就能够根据外部环境的变化做出相应的反应，保持平衡并完成指定的任务。

随着设计的完成，我开始进行实验和测试。

我利用不同的地形和环境条件对机器人进行测试，以验证其性能和稳定性。

通过不断的调整和改进，我最终成功地制造出一台能够模仿狗的行走方式的四足机器人。

在整个毕业设计的过程中，我不仅学到了很多关于机器人设计和控制的知识，更重要的是培养了创新思维和解决问题的能力。

通过不断地尝试和实践，我不断克服困难，最终取得了成功。

四足机器人毕业设计不仅仅是一个学术项目，更是对我的职业生涯的启蒙。

在未来的工作中，我将继续深入研究机器人技术，并将其应用于实际工程中，为人类社会的发展做出自己的贡献。

四足机器人设计报告四足机器人设计报告摘要：本文介绍了四足机器人（walking dog）的设计过程，其中包括控制系统软硬件的设计、传感器的应用以及机器人步态的规划。

一、本体设计：walking dog的单腿设置髋关节和踝关节两自由度，能在一个平面内自由运动（见图1.1）。

采用舵机作为机器人的关节驱动器，其单腿结构图见（图1.2）。

为了便于步态规划，设计上下肢L1、L2长均为65mm。

四肢间用铝合金框架连接，完成后照片见（图1.3）。

walking dog 的每只脚底均有一个光电传感器，能有效检测脚底环境的变化。

walking dog的头部为一个舵机，携带光电反射式传感器，能探测前方180度75cm内的障碍物。

图1.1 四足机器人模型图1.2 单腿结构图1.3：完成后照片二、控制系统设计为了使机器人能灵活地搭载各种传感器以及实现不同的步态，将底层驱动单元与上层步态算法平台分开。

因为walking dog的各关节均为舵机，特设计了16路舵机驱动器作为底层驱动单元，用来驱动机器人全身各关节。

并设计了上层算法平台，将各关节参数通过UART 实时地发送到底层驱动单元。

图2.1为系统框图。

图2.1：系统框图1、底层驱动单元设计图2.2给出了舵机的工作原理框图，电动机驱动减速齿轮组,并带动一个线性的电位器作位置检测,控制电路将反馈电压与输入的控制脉冲信号作比较,产生偏差并驱动直流电动机正向或反向转动,使齿轮组的输出位置与期望值相符。

图2.2：舵机工作原理框图针对舵机这一特性，设计底层驱动器的系统结构图见图2.3。

Mage8的16位定时器分时产生16次定时中断，中断子程序产生移位脉冲，通过4N25光偶隔离输入到移位寄存器，实现各路PWM信号高电平部分的分时产生。

图2.4为定时产生脉冲的中断处理流程，图2.5例举了产生4路PWM信号的波形图。

实际电路原理图见附录1。

图2.3：16路舵机驱动器结构图图2.4：定时中断服务流程图2.5：产生4路PWM 的波形信号2、算法平台的设计步态机器人要求对各个关节实施快速准确的位置控制，因此对控制系统提出了比较高的要求：1、具有大量数据存储能力用来存储大量的步态数据。

毕业设计（论文）四足步行机器人设计说明书武汉理工大学毕业论文(设计)————————————————————————————————————————————摘要 ...................................... 4 1 绪论. (6)1.1综述 (6)1.2发展概况 (6)1.2.1国内发展概况 (7)1.2.2国外发展概况 (7)1.3课题背景 (8)1.4目的及意义 (8)1.5本文主要的研究工作 ................... 9 2 设计内容 (10)2.1理论依据 (10)2.2方案实施 (10)2.2.1方案比较: (12)2.2.2方案的选定 ..................... 12 3四杆机构的设计 (13)3.1基础理论知识 (13)3.1.1曲柄存在条件 (13)3.1.2急回运动特性和行程速比K (13)3.1.3压力角和传动角 (14)3.2轨迹设计 (15)3.3方案四杆机构的设计与计算 (16)3.3.1四杆尺寸 (16)武汉理工大学毕业论文(设计)————————————————————————————————————————————3.3.2最小传动角计算 (17)3.3.3步态分析 ....................... 18 4传动机构设计 (19)4.1传动方案及电机选择 (19)4.2同步带传动设计 (19)4.2.1确定计算功率 (19)4.2.2选择同步带型号 (20)4.2.3确定带轮齿数、和带轮节圆直径、 . 204.2.4验算带速 (20)4.2.5确定中心距和同步带节线长度及齿数 204.2.6作用在轴上的压力 ............... 21 5主轴组件设计 (22)5.1主轴组件的总体布置 (22)5.2主轴的结构设计 (22)5.2.1主轴的材料和热处理 (23)5.2.2初估轴径 (23)5.2.3轴的结构设计 (23)5.2.4轴的强度验算 ................... 25 6箱体设计 (27)6.1箱体材料的选择 (27)6.3箱体的加工 ......................... 28 7杆件布层 (30)武汉理工大学毕业论文(设计)————————————————————————————————————————————8操作与安装 .............................. 31 小结 ..................................... 32 致谢.................................... 34 参考文献 (35)武汉理工大学毕业论文(设计)————————————————————————————————————————————摘要在自然界或人类社会中，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、防灾救援等许多领域，对这些复杂环境不断的探索和研究往往需要有机器人的介入。

《具有串并混联结构腿的四足机器人设计》篇一一、引言四足机器人作为一种具有高机动性、稳定性和适应性的机器人系统，在科研、工业和军事等领域具有广泛的应用前景。

本文将详细介绍一种具有串并混联结构腿的四足机器人设计，通过对机器人的设计思路、技术要点及实际应用的分析，展现该机器人在不同领域中的潜力与价值。

二、四足机器人设计的整体框架在四足机器人的设计过程中，我们需要明确整体的框架，这主要涉及动力系统、感知系统、控制系统和腿部结构的设计。

本设计中，我们采用了串并混联结构的腿部设计，以提高机器人的运动性能和稳定性。

1. 动力系统设计：动力系统是四足机器人的核心部分，我们采用了高效、低噪音的电机作为驱动源，配合齿轮传动系统，为机器人提供稳定、可靠的动力。

2. 感知系统设计：感知系统是四足机器人实现自主导航和避障的关键。

我们采用了多种传感器，包括视觉传感器、距离传感器和加速度传感器等，以实现对环境的全面感知。

3. 控制系统设计：控制系统是四足机器人的大脑，我们采用了先进的嵌入式系统作为核心处理器，结合高级的算法和软件编程技术，实现对机器人运动的精确控制。

4. 腿部结构设计：腿部结构是四足机器人的基础，直接决定了机器人的运动性能和稳定性。

我们采用了串并混联结构的腿部设计，使机器人能够在各种复杂地形中稳定行走。

三、串并混联结构腿的设计与实现1. 串并混联结构的特点：串并混联结构是一种结合了串联和并联结构的优点的新型结构设计。

该结构能够有效地平衡机器人运动的灵活性和稳定性，使机器人在各种复杂地形中都能保持良好的运动性能。

2. 腿部结构设计：在四足机器人的腿部设计中，我们采用了串并混联结构的关节设计。

这种设计使得机器人在行走过程中能够更好地适应地形的变化，提高机器人的运动稳定性和灵活性。

同时，我们还采用了高强度的材料和轻量化的设计，以降低机器人的能耗和提高运动速度。

3. 运动学与动力学分析：在完成腿部结构设计后，我们需要对机器人的运动学和动力学进行分析。

摘要四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。

对四足机器人的行走典型步态进行必要的分析比较，选择本次毕业设计四足机器人的步态——小跑步态，并对小跑步态进行设计。

对腿关节结构是使用电动机驱动关节运动还是使用传统的连杆机构（四杆机构、五杆机构、六杆机构等）驱动关节运动进行比较，同时对机构的自由度进行分析，选择一个自由度的斯蒂芬森型机构作为四足机器人的行走结构，并且引用了已经运用成熟的腿机构。

考虑到驱动系统的安装，选择一个电动机驱动四足机器人的行走机构，通过同步带驱动四条腿，减少了电动机的数目，减轻了四足机器人的负载，减少对腿关节运动的影响。

本毕业设计通过涡轮蜗杆传动和齿轮传动，设计出了蜗杆二级减速器，第一级减速为蜗杆涡轮减速，第二级减速为齿轮减速。

并对关键零部件进行必要计算和校核，从而得到四足机器人稳定步行所需要的速度，最终实现了四足机器人的步行。

关键词：四足哺乳动物；四足机器人；机器人步态；行走结构；蜗杆二级减速器全套图纸加153893706AbstractWalking legs of quadruped robot has multiple degrees of freedom , points of the foot are discrete , it can be flexibly adjusted walking posture within the gamut reach for the toe point , and a reasonable choice of the anchor , it gets a higher obstacle and avoidance ability . It is necessary to analysis and compare typical gait of quadruped walking robot, trotting gait is selected to be this graduation project quadruped robot gait. To compare the driving articulation that the leg joints structure is driven by the motor or the use of traditional articulation linkage (four agencies, five agencies, six institutions, etc.), while the degree of freedom mechanism is analyzed,to choose one degree of freedom structure Stephenson type mechanism as walking quadruped robot, and refers to already is used of mature leg mechanism. Taking into account the installation of the drive system, to choose a motor drive mechanism of quadruped walking robot, by timing belt drive four legs，the number of motor is reduced , it reduces the load on the four-legged robot , it reduces the impact on the movement of the leg joints .Two worm reducer is designed by designing worm gear and gear in the graduation design , the first stage reduction is a worm and wheel reducer , the second stage reduction is a gear reducer . And it is necessary to carry out calculations and check of key components, and to get speed required of quadruped robot walking is stable , ultimately , walking of quadruped robot is achieved.Keywords:quadruped mammal;quadruped robot; gait; walking structure; two worm reducer目录1.引言 (5)步行机器人 (5)步行机器人的发展 (5)步行机器人常见的连杆机构 (6)2. 四足机器人步态的设计 (6)3. 行走结构的设计 (7)四足机器人腿结构的配置形式 (7)开链式腿结构 (8)闭链式腿结构 (9)弹性腿结构 (10)机构自由度 (11)步行机构的选择方案 (12)对腿机构分析 (13)分析绞链点D的轨迹 (13)腿机构优化设计 (15)机器人腿足端的轨迹分析 (17)4. 传动结构的设计 (18)驱动方案 (18)传动方案 (18)驱动电动机 (20)普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择 (21)普通圆柱蜗杆传动承载能力的计算 (22)蜗杆传动设计准则和常用材料 (22)涡轮齿面接触疲劳强度计算 (23)涡轮齿根弯曲疲劳强度计算 (24)蜗杆的刚度计算 (25)涡轮蜗杆传动的计算 (25) (29)5. 确定各轴的最小直径及轴承 (35)6. 轴的校核 (36)蜗杆上的作用力及校核轴径 (36)涡轮轴上的作用力及校核轴径 (37)输出轴上的作用力及校核轴径 (40)7. 键连接与计算校核 (42)8. 三维建模及平衡校核 (43)9. 结论 (43)论文完成的主要工作 (44)结论 (44)谢辞 (45)参考文献 (46)1.引言步行机器人在人类社会和大自然界中，有许多危险的地方，危及到人类自身生命安全，是我们人类无法直接到达的，于是人类研发出步行机器人，代替人类进行探索研究。