可变形仿生翻滚四足机器人结构设计【含CAD图纸、说明书】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：
编号：17709102
类型：共享资源
大小：2.80MB
格式：ZIP
上传时间：2019-04-14
上传人：机****料
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
河南
IP属地：河南
30
积分
- 关 键 词：
-
含CAD图纸、说明书
四足机器人结构设计【
四足机器人结构设计
含有CAD图纸
CAD图纸】【
含CAD图纸
仿生四足机器人
机器人结构设计
cad图纸
- 资源描述：
-
- 内容简介：
-
第一章 绪论11 课题研究的目的与意义移动机器人是科学技术进步的产物，更是人类无限幻想和智慧的结晶。目前，移动机器人已广泛应用于星际探测、消防救险、军事反恐、农业生产等关系到国民经济和国防建设的重要行业。随着作业功能的不断开发，移动机器人在军事、生产、生活以及科学研究中还有着许多潜在的应用前景。广阔的市场需求使移动机器人的发展获得了源源不断的强大动力，也是与其相关的若干关键技术不断取得进步的根源所在。移动机构决定了移动机器人的综合移动性能，是移动机器人能够在工作环境中实现快捷、平稳、精确、高效移动的关键。三种传统的移动机构（轮式、足式和履带式）在本体结构的复杂程度、移动效率的高低以及控制的难易程度等方面都存在较大差别，环境适应能力上也各有所长。随着移动机器人所担负任务要求的不断提高，作业环境往往并不局限于单一特征，例如城市建筑平坦路面和楼梯台阶共存；又或者会应用于未知特征环境执行任务，例如火星表面。这种情况下，单一运动方式的移动机构将不再满足多重特征环境的任务需求。于是，兼具几种运动方式的移动机构正在成为研究的热点。本论文从自然界中的仿生翻滚研究中获得启发：将自然界中的翻滚运动引入到四足机器人运动方式中，达到用一套机构实现两种运动方式的目的。课题的完成不但能够提高四足机器人的环境适应能力，拓展四足机器人的应用领域，而且丰富了移动机器人学科的理论和实践，对移动技术的发展和高机动性移动平台的开发具有一定的借鉴作用。因此，开展具有仿生翻滚运动方式的四足机器人结构设计具有重要的理论意义与实际应用价值。12 移动机器人的应用领域移动机器人是一种集传感器、遥控操作器和自动控制的移动载体组成的机器人系统。移动机器人具有移动功能，可代替人类从事危险、恶劣（如辐射、有毒等）环境下作业和人所不及的（如宇宙空间、水下等）环境作业方面，比一般机器人有更大的机动性、灵活性。因此，移动机器人的应用领域非常广泛，在各行业中均有不可忽视的作用。12.1 工业领域与传统的机器相比，移动机器人能够实现生产过程的完全自主化，对生产设备有高度的适应能力。制造工业部门应用机器人的主要目的在于削减人员编制和提高产品质量。汽车工业、机电工业、电讯工业、通用机械工业、建筑业、金属加工、铸造以及其它重型工业和轻工业部门都能看见机器人的身影。12.2 农业生产科学技术的飞速发展触使越来越多的科技工作者投入到农业机器人的研究当中。数字农业技术作为21世纪农业信息技术的重要标志之一，越来越受到科技的关注。移动机器人体积小，移动灵活，有一定的地形适应能力，因此可用于全面、实时地采集农田环境信息和作物的生长信息。将采集农田信息所需的传感器安装在移动机器人上，机器人在田间移动，实现农田信息的自动采集。国外对这方面的机器人都有很深入的研究。日本研制了利用关节腿式来适应复杂地形的六足机器人。美国伊利诺伊大学开发的“watching-dog robot”，采用柔性的联动悬架来适应复杂地形。AgAnt四足蚂蚁机器人群，通过无线蓝牙互相传递信息，可以在田间巡视。国内主要采用定点架设传感器或将传感器装载在拖拉机等大型农业设备上的方法，随着农机的移动来获取不同位置的信息。12.3 科技探索在一些环境恶劣或不适于人类工作的环境下，移动机器人可以进行作业或执行探索任务。在深海区域以及星际探测等领域，移动机器人称为至关重要的部分。美国于1997年发射于火星表面的轮式“Sojourner”火星探测车就是这移动机器人用于星际探测的典型代表，如图1.1所示。图1.1 Sojourner火星探测车12.4 医疗服务机器人研制用来为病人看病、护理病人和协助病残人员康复的机器人能够极大地改善伤残病人员的状态，以及改善瘫痪者和被截肢者的生活条件。医用机器人已在诊断、护理、康复等几个方面得到了应用。人类生活水平的提高，越来越多的机器人进入家庭和办公室，用来代替人从事清扫、洗刷、守卫、煮饭、照料小孩、接待等工作。13 国内外在该领域的研究现状13.1轮-足复合式移动机构现有的轮-足复合式移动机构在功能上虽然非常相近，但是结构上千差万别。综合它们的结构特点，大体可以划分为两类：第一类从结构上来看就是将“轮”安装在“腿”的末端，轮和腿成串联结构，是比较常见一类；第二类从结构上来看“轮”和“腿”完全分离，移动中两者或同时发挥作用以混合式移动，或采用单一方式移动。第一类 哈尔滨工业大学研制的轮-腿混合式移动机器人HITAN-I，如图1.2所示。移动系统由四套轮-腿混合式移动机构组成，每套移动机构四个自由度，车轮独立驱动，腿关节三个自由度，可实现轮式或腿式移动。轮式移动时，腿上各关节锁定，由车轮独立驱动；腿式移动时，轮上驱动锁定。 图1.2 HITAN-I 图1.3 Wheeleg 第二类 意大利卡塔尼亚大学研制了一种名为Wheeleg的轮-腿机器人，如图1.3所示。该机器人无论外观还是原理上都类似于人拉两轮车，它的移动系统由两条腿和两个车轮组成，每条腿有三个自由度，两个车轮分别由一台直流电机驱动。这种结构可以充分发挥轮式承载能力大的特点，载荷主要由轮式机构承受，腿式机构增大了路面附着力，可用于越障。1.3.2仿生翻滚与翻转移动平台自然界中存在许多以本体和四肢作为滚动体的运动方式。不同于轮子的定轴驱动滚动，我们可以将这类滚动称为翻滚运动。近年来，关于仿生翻滚与翻转机构及其应用的研究正在不断出现。球形机器人 1996年，芬兰赫尔辛基工业大学Halme等人共同研制了第一款球形机器人Rollo。此后，欧美日等国外研究人员研制了驱动形式各异的球形机器人。国内哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、西安电子科技大学、东北大学等高校分别提出了不同结构的球形机器人。北京邮电大学孙汉旭教授创新性的提出了BYQ-4球形机器人，如图1.4所示。该机器人增加可伸缩的机械臂执行机构，使球形机器人具有操作能力。它是对普通球形移动机器人功能的扩展，大大拓展了球形机器人的应用领域。闭链机构 目前，翻滚移动平台又多了新的成员，它们的外形不再是回转体形状，而是出现了整体闭链移动机构。北京航空航天大学机器人研究所发明了一种具有并联机构的四面体翻滚机器人，由六根伸缩臂和四个节点板组件构成，每个节点板组件由节点板和三个万向节组成，如图1.5所示。在运动过程中，六根伸缩臂按规律伸缩进行形状发生变化，当其重心超越稳定区域时，四面体机器人实现翻滚。该机器人能够再复杂地面环境下完成行进、避障和越障等动作。北京交通大学发明了一种滚动三角形机器人，其三条边结构及尺寸相同，如图1.6所示。图1.4 BYQ-4 图1.5 四面体机器人 图1.6 三角形机器人开链机构 近来也出现了开链式仿生翻转机构的研究。华南理工大学在“863”计划和国家自然科学基金的资助下开展了仿生攀爬机器人的研究。他们提出了一种具有攀爬和操作功能的双手爪式模块化仿生机器人，以期代替人们在高空复杂环境中从事危险工作。该机器人具有5个自由度，工作时可以运用3种不同的攀爬步态，即尺蠖模式、扭转模式和翻转模式，如图1.7所示。研究指出，该机器人可采用三种步态在倾斜角度大于60的直立杆上进行攀爬。 图1.7 仿生攀爬机器人及尺蠖模式、翻转模式美国犹他大学的M.A.Minor等人研制了一种可滚动圆盘形双足机器人RDBR（Rolling Disk Biped Robot），如图1.8所示。该机器人结构简单，通过其形状的改变，能够实现滚动、步行和攀爬等运动，还具有一定的越障和爬坡的能力。他们先对机器人进行了平地翻滚与越障实验，然后进行了步行实验。该机器人在步行实验时需要在地面铺设钢板，利用其足底的电磁铁与钢板的相互作用力来平衡重力矩，可采用尺蠖模式和翻转模式步行。图1.8 RDBR越障以及翻转模式、尺蠖模式步行14主要研究内容本课题将仿生学中的翻滚运动引入到四足机器人运动方式中，达到用一套
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号