两足拉车机器人行走部分的设计修改

1、 成 都 工 业 学 院 毕 业 设 计 （论 文） 设计（论文）题目： 系 部 名 称： 专 业： 班 级： 学 生 姓 名： 学 号： 指 导 教 师： 二O一三 年 月目 录第1章 绪论11.1 引言11.2 机器人的发展及技术11.3 拉车机器人的特点2第2章 双足拉车机器人本体结构设计分析32.1 引言32.2 拉车机器人的结构分析32.3 拉车机器人技术领域及背景技术42.4 新型设计内容52.5 设计思想及关键问题62.6 机构建模与仿真62.7 附图说明及技术方案82.8具体实施方案112.9 机器人设计方案122.10 驱动方式的选择12第3章 拉车机器人的具体制作133.1

2、 拉车机器人的材料选择133.2 拉车机器人的零件加工133.3 拉车机器人的组装153.4 两足机器人相关数据163.5两足机器人总体尺寸163.6舵机具体参数163.7 课题总结17结束语18致 谢19参 考 文 献20摘要机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。根据机器人的工作要求和结构特点，进行了机器人的总体设计，确定了机器人的外形尺寸和工作空间，拟定了机器人各关节的总体传动方案，对机器人腰关节结构进行了详细设计，合理布置了电机和齿轮，

3、确定了各级传动参数，进行了齿轮、轴和轴承的设计计算和校核。利用齐次变换矩阵法建立了五自由度关节机器人的正运动学模型，求出机器人末端相对于各自参考坐标系的齐次坐标值，建立了在直角坐标空间内机器人末端执行器的位置和姿态与关节变量值的对应关系。基于几何投影原理推导出相应的逆运动学模型，求出了各个关节的角度值，建立了机器人关节空间与世界空间的映射关系。该机器人具有刚性好，位置精度高、运行平稳的特点。关键词：关节型机器人；位姿分析；总体设计；腰臂部结构AbstractThe disciplines of computer, control theory, Mechanism, information a

4、nd sensor technology, artificial intelligence, biology multidisciplinary are synchronized in Robot technology . It is very active and applied extersively in the word. According to the work requirements for the robot and structure characteristic, it is carried on the overall design of the robot, dete

5、rmined the external dimension and workspace of the robot, drafted the overall transmission scheme of every joint of the robot. The waist structure of the robot is designed in detail, while the electrical machinery and gear wheel rationally assigned , confirmed at all level transmission parameters ,

6、carried on the design and calculating of gear wheels , shafts and bearings and checking them. The kinematic model of robot system has been built up by means of the homogenous transformation of matrix in this thesis and deduces the robot's homogenous coordinate which is relative to its reference

7、coordinate. The position relationship between the robot's end effector and the variable friable of every joint are made up . The inverse kinematic model is deduced which based on the projection principle of geometry and the value of angle is worked out. Whats more, the relationship is built up b

8、etween the joint space of robot and the world space. This robot has the characteristics of fine rigidity , position precision high , that operate steadily.Key words: Articulated robot; Position analysis ; Overall design ; Waist and arm structure第1章 绪论1.1 引言目前，机器人已形成一个不同技术层次、应用于多种环境的“庞大”家族，从天上到地下，从陆地

9、到海洋到处都可以看到机器人的身影。步行机器人的研究涉及到多门学科的交叉融合，如仿生学、机构学、控制理论与工程学、电子工程学、计算机科学及传感器信息融合等。仿人形机器人正成为机器人研究中的一个热点，其研究水平，在一定程度上代表了一个国家的高科技发展水平和综合实力。研究仿人形双足步行机器人，除了具有重要的学术意义，还有现实的应用价值。其中，对机器人相关行业的开发正发展起来。本文主要是设计行走式木偶拉车玩具，玩具是开发儿童智力、对儿童进行早期教育的最好工具。行走式木偶拉车玩具对于儿童适用性很强，操作简单。有利于儿童的智力开发。行走式木偶拉车玩具主要是增强儿童的手脑并用能力。根据调查，在地球上近一半的

10、地面不适合于传统的轮式或履带式木偶玩具行走，但是一般行走式木偶拉车玩具却能在这些地方行动自如。因此，行走式木偶拉车玩具与轮式及履带式木偶玩具相比具有独特的优势。行走式木偶拉车玩具对崎岖路面具有很好的适应能力，行走式木偶拉车玩具的立足点是离散的点，可以调整姿态在可能到达的地面上选择最优的支撑点。行走式木偶拉车玩具可以相当平稳地行走，能较安全的保护好儿童。因此行走式木偶拉车玩具受到广泛儿童及家长的喜爱。1.2 机器人的发展及技术1.2.1 机器人的发展20世纪40年代，伴随着遥控操纵器和数控制造技术的出现，关于机器人技术的研究开始出现。60年代美国的Consolidated Control公司研制

11、出第一台机器人样机，并成立了Unimation公司，定型生产了Unimate机器人。20世纪70年代以来，工业机器人产业蓬勃兴起，机器人技术逐渐发展为专门学科。1970年，第一次国际机器人会议在美国举行。经过几十年的发展，数百种不同结构、不同控制系统、不同用途的机器人已进入了实用化阶段。目前，虽然机器人的能力还是非常有限的，但是它正在迅速发展。本课题通过对行走式木偶拉车玩具的设计，使我们了解到玩具与机械制造的完美结合。结合行走式木偶拉车玩具运动灵活、对复杂地形的自适应运动能力强，具有广阔的市场前景。首先，行走式木偶拉车玩具的运动轨迹是一系列孤立的点，而轮式和履带式木偶的是一系列连续的轨迹；在含

12、有岩石、泥土、沙子等障碍物的不规则的地面，可以稳定支撑木偶的连续地面有限的情况下，轮式和履带式木偶在这种环境中就受到了一定的限制，不适合在这种环境中使用。而行走式木偶拉车玩具运动时只需要离散的点来支撑，对这种地形的适应性就比轮式和履带式木偶要强很多。这一点使得行走式木偶更能够受到大家欢迎。其次，行走式木偶拉车玩具是模仿动物的运动方式的一种木偶玩具；自古以来，自然界就是人类各种科学技术原理及重大发明的源泉。生物界有着种类繁多的动植物及物质存在，生物在漫长的进化过程中，为了求得生存与发展，逐渐具备了适应自然界变化的本领；人类生活在自然界中，与周围的生物作“邻居”，这些生物各种各样的奇异本领，吸引着

13、人们去想象和模仿，要模仿这些生物，就必须对这些生物进行深入的研究；行走式木偶拉车玩具是对动物模仿的结果，反过来，行走式木偶拉车玩具也可以验证生物学的一些最新的研究成果并对相关的生物学等学科的发展起到积极推动促进作用。最后，行走式木偶拉车玩具由于具有类似动物的结构和运动方式，能直接进入人的生活之中；当前世界人口的老龄化趋势越来越明显：对于我们国家来说，基本上每个家庭都只有一个孩子，没有玩伴，孩子基本上处于孤独之中，而饲养宠物对于大多数人来说太过于麻烦和不方便，而行走式木偶拉车玩具的出现，正好可以弥补这一缺憾。但由于行走式木偶拉车玩具的机构和控制相对复杂，相关技术还不成熟，目前所研制的四足机器人普

14、遍存在运行速度慢、地形自适应运动能力差、负载轻等问题。1.3 拉车机器人的特点首先，双足步行的移动方式在地面不平整或其它恶劣条件下(如充满障碍物)比其他方式要灵活得多，具有更好的机动性。研究仿人形双足步行机器人，以代替人类在核电站、太空、海底及其它危害人类身心健康的复杂极端环境中工作，将大大拓展人类的活动空间。其次，双足步行机器人的步行系统是一个内在的不稳定系统，其动力学特性非常复杂，具有多变量、强耦合、非线性和变结构的特点。因此，它是控制理论和控制工程领域的一个极好的研究对象，开展双足步行技术的研究，必然推动控制理论的发展和控制技术的进步。再次，行走式木偶拉车玩具由于具有类似动物的结构和运动

15、方式，能直接进入人的生活之中；当前世界人口的老龄化趋势越来越明显：对于我们国家来说，基本上每个家庭都只有一个孩子，没有玩伴，孩子基本上处于孤独之中，而饲养宠物对于大多数人来说太过于麻烦和不方便，而行走式木偶拉车玩具的出现，正好可以弥补这一缺憾。第2章 双足拉车机器人本体结构设计分析2.1 引言本实用新型涉及一种拉车机器人，其能载人和控制行走，精度准确，可靠性高，操纵灵活、方便。本实用新型包括机器人本体和工控机，机器人本体和工控机分别与用于控制行走的电脑连接，机器人本体并与可乘坐人员的车体连接。机器人本体包括安装于上身体两侧的两只手臂，两只手臂分别与车体前伸的两根拉杆相连接，机器人本体的腰部以下

16、为行走机构，分别安装用于支撑和行走的两条腿，每条腿由大腿支撑架、大腿、小腿和脚部构成，并在每条腿上安装有运动控制电机，运动控制电机并与工控机连接。运动控制电机为分别安装于机器人本体左右腿部的左、右胯电机、左、右腿电 机、左、右膝电机和左、右踝电机。双足步行拉车机器人,它由机器人1和小车2组成。小车位于机器人后方，小车设有两车轮21，小车的车 把22与机器人的左右手1一1铰接。在机器人的内部设有电机3、传动机构4和曲轴5，曲轴与左右内腿6铰接。内腿和外腿7分别与小腿8铰接,并形成双摇杆 机构。工作时内外腿带动小腿作“曲膝、抬起、迈步”的动作。该机构可实现同人行走一样逼真的行走效果，而 且机器人的

17、活动范围不受到限制。它还具有结构简单、 成本低的优点.2.2 拉车机器人的结构分析拉车机器人是对人类自身的模仿，其特征在于：包括机器人本体和工控机（8)，机器人 本体和工控机（8)分别与用于控制行走的电脑连接，机器人本体并与可乘坐人 员的车体连接。根据要求：所述的拉车机器人，其特征在于：所述机器人本体包括安装于上身体两侧的两只手臂（4)，两只手臂（4)分别与车体前伸的两根拉杆相连接，机器人本体的腰部以下为行走机构，分别安装用于支撑和行走的两条腿，每条腿由大腿支撑架、大腿（3)、小腿（2)和脚部（1)构成，并在每条腿上安装有运动控制电机，运动控制电机并与工控机（8)连接。根据要求：所述的拉车机器

18、人，其特征在于：所述运动控制电机为 分别安装于机器人本体左右腿部的左、右胯电机、左、右腿电机、左、右膝电机和左、右踝电机。根据要求：所述的拉车机器人，其特征在于：所述车体包括车架（7)， 车架（7)上装有座椅（13)，座椅（13)两侧为扶手（11)，下方为脚踏板（9), 车体两侧各安装一只负重车轮（15)，车体上并装有设备安装架。根据要求：所述的拉车机器人，其特征在于：所述电脑和工控机（8) 安装于车体上，车体上并分别装有与工控机（8)相连的控制手柄（10)、键盘(17)、鼠标（18)和电源供给机构。双足步行拉车机器人，其特征在于在机器人的内部设有电机、传动机构和曲轴,曲轴两端分别与机器人的左

19、右内腿铰接，机器人的内腿、外腿作为摇杆分别与小腿的上端狡接，并形成双摇杆机构，小车位于机器人的后方小车下方设有两个车轮 ,小车的车把与机器人的左右手铰接。传动机构为三级齿轮减速机构，电机的主轴与传动机构的输入齿轮固定连接，曲轴与传动机构的输出齿轮固定连接。跟据权利要求所述的双足步行拉车机器人，其特征在于左右内腿的上端设有长孔,机器人腹部内的水平轴穿过 长孔与内腿形成活动连接。根据权利要求1所述的双足步行拉车机器人，其特征在于曲轴的左端曲柄和右端曲柄的相位角为18 0 土 2P。2.3 拉车机器人技术领域及背景技术由于这个实用设计涉及一种拉车机器人。是第一次出现，没有可以借鉴的资料，所以我们这个

20、小组通过各种途径了解各种相关行走机器人，通过模仿其他设计成功的机器人为设计主要思路，来设计我们的拉车机器人，是我们这次设计的主要依据。通过对行走式木偶拉车玩具的设计，使我们了解到玩具与机械制造的完美结合。结合行走式木偶拉车玩具运动灵活、对复杂地形的自适应运动能力强，具有广阔的市场前景。首先，行走式木偶拉车玩具的运动轨迹是一系列孤立的点，而轮式和履带式木偶的是一系列连续的轨迹；在含有岩石、泥土、沙子等障碍物的不规则的地面，可以稳定支撑木偶的连续地面有限的情况下，轮式和履带式木偶在这种环境中就受到了一定的限制，不适合在这种环境中使用。而行走式木偶拉车玩具运动时只需要离散的点来支撑，对这种地形的适应

21、性就比轮式和履带式木偶要强很多。这一点使得行走式木偶更能够受到大家欢迎。2.4 新型设计内容设计的项目是行走式木偶拉车玩具，即将木偶的两条腿组合在一起，后部带拖车，这里我称为行走式木偶拉车，该行走式木偶拉车具有一定载重能力。行走式木偶拉车玩具模仿真人行走，大腿带动小腿，行走自如，各关节设计必须合理，便于日后维护，对机器各轴之间经常滴机油以便延长使用寿命。这就要求我们提供一种木偶的腿设计方案，能够实现抬腿和跨步动作。电机驱动圆盘，带动足部运动，可以得到一个具有水平宽度和垂直高度的曲线，分别代表了木偶的腿的抬腿高度和跨距。然后将两条腿组合在一起，可实现类似真人的行走，这里我称为行走式木偶拉车玩具。

22、该行走式木偶拉车玩具具有一定载重能力。本实用新型的目的是提供一种拉车机器人，其能载人和控制行走，精度准 确，可靠性高，操纵灵活、方便。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：包括机器人本体和工控机，机器人本 体和工控机分别与用于控制行走的电脑连接，机器人本体并与可乘坐人员的车 体连接。上述机器人本体包括安装于上身体两侧的两只手臂，两只手臂分别与车体 前伸的两根拉杆相连接，机器人本体的腰部以下为行走机构，分别安装用于支 撑和行走的两条腿，每条腿由大腿支撑架、大腿、小腿和脚部构成，并在每条 腿上安装有运动控制电机，运动控制电机并与工控机连接。上述运动控制电机为分别安装于机器人本体左右腿部的左、

23、右胯电机、左、 右腿电机、左、右膝电机和左、右踝电机。上述车体包括车架，车架上装有座椅，座椅两侧为扶手，下方为脚踏板， 车体两侧各安装一只负重车轮，车体上并装有设备安装架。上述电脑和工控机安装于车体上，车体上并分别装有与工控机相连的控制 手柄、键盘、鼠标和电源供给机构。与现有技术相比，本实用新型具有的优点和效果如下：1、本实用新型能载人和控制行走，精度准确，可靠性高，操纵灵活、方便。2、本实用新型的技术参数为：身高：1.76米；重量：230千克；行走速度：60步/分钟；最长工作时间：7小时；乘员：2人。2.5 设计思想及关键问题行走式木偶拉车玩具主要目的是提高儿童的动手能力，以及最大程度的开发

24、儿童的智力。玩具设计是一种使玩具产品获得真正品质的创造性活动，设计不仅是构造玩具的外观，而且还要决定玩具的结构、功能和安全，从而满足儿童的感官、思想和情感的特定需求，获得一种使消费者与生产者都满意的玩具产品。行走式木偶拉车玩具涉及一种两足行走机构，具体提供一种与真实两足动物行走步伐相同，且能够真正实现灵活转弯功能的两足行走机构，其结构包括外壳，所述外壳内设置有步伐驱动机构和转向机构，所述步伐驱动机构连接设置于外壳下方的腿部，所述转向机构分别连接外壳前方的头部和腿部。与现有技术相比，本实用新型的一种两足行走机构，具有结构简单，利于生产、能稳定行走、能灵活实现自然转弯且能耗较小等特点。更利于儿童使

25、用。通过对相关论文、专利、图片的调研，我初步了解了本次设计项目的背景、意义、研究前沿等基本问题。对自己所做的项目有一个深刻的认识，了解到自己做的工作，研究的重点、难点以及采取的技术方案。据此，我明确了本次设计项目重点研究问题、预期成果、达成方法等问题。同时，我发现，对于载重方面的资料查阅较少，而查到的行走式木偶拉车玩具的结构较为复杂，距离我自己要做的设计项目还有较大的距离，只能从思路上进行启发。木偶一条腿至少有三个自由度，难以控制。而双自由度的并联五杆机构比较复杂，八杆机构虽然只有一个自由度，但相关的研究不成熟，可供参考的资料不多。难以考证，给我造成很大困难。1. 分析腿部机构组成、杆件尺寸，

26、2. 驱动安装，利用一个电机驱动两条腿，3. 校核重要零件，满足载重要求，2.6 机构建模与仿真2.7 附图说明及技术方案（1）通过观察木偶的单腿的原理图，确定机构的组成（画出机构原理图），利用机械原理知识，设计合适的尺寸，使得圆盘周转运动，且其他杆件能够避免机构死点位置；（2）熟悉和理解木偶的单腿机构后，组合出行走式木偶拉车结构，通过驱动木偶两足的足部交替运动，机构带动一个拖车稳定行走；（3），拉车可以载人，载重50kg；（4）计算电机扭矩，选择合适的电机，完成其机械结构设计以及电机驱动的安装，建立计算机三维模型；（5）校核重要杆件和轴类零件的强度；（6）在UG软件中进行运动仿真，验证设计原

27、理并得到足部运动轨迹、速度，位移曲线；水平宽度和垂直高度数据；重要杆件的受力曲线以及电机的输出曲线； 图1.图2图32.8具体实施方案参见图1、图2，本实用新型包括机器人本体、可乘坐人员的车体和可控制行走的电脑设备三部分，机器人本体安装在整个装置最前面的位置，上身体两侧安装有两只手臂，两只手臂分别与车体前伸的两根拉杆相连接，构成一个刚性的整体，机器人本体的腰部以下为行走机构，分别安装用于支撑和行走的两条腿，每条腿由大腿支撑架、大腿3、小腿2和脚部1构成，并在每条腿上安装有运动控制电机，运动控制电机并与工控机8连接。车体包括车架7，车架7上 装有座椅13，座椅13两侧为扶手11，下方为脚踏板9，

28、车体两侧各安装一只负重车轮15，用于承担车体、乘座人员和负担电气设备的重量，车体上并装有设备安装架。参见图3，电脑控制系统包括与工控机相连接的电脑主机机箱12、 行走控制手柄10、键盘17、鼠标18和电源供给箱14，电脑和工控机8安装于 车体上，车体上并分别装有与工控机8相连的控制手柄10、键盘17、鼠标18 和电源供给箱14，电源供给箱14主要作用是向电脑、工控机8和电机提供电源。 参见图4，运动控制电机为分别安装于机器人本体左右腿部的左、右胯电机、左、右腿电机、左、右膝电机和左、右踝电机，每条腿上安装有四台运动控制电机， 两条腿共安装八台运动控制电机。机器人在控制设备的控制下进行行走，现有

29、 的控制程序可实现机器人行走姿势、速度等的控制，机器人行走时八台电机同 时工作，模仿人的行走姿势。实际工作时，首先打开电源供给箱14，乘座人员上车坐在椅子上，向前推动安装在一侧扶手11上的控制手柄10，向电脑设备发出向前行走的信号，控制手柄10可向前后左右推动，机器人就可以向四个方向走动，电脑设备收到行走信号后，输出相关指令，传给工控机8，工控机8输出的信号通过连接电缆分别传送给机器人腿部不同位置的八台运动控制电机，通过八台电机组合运动，形成模仿人行走的动作，最终实现拉车机器人载人控制行走的目标。2.9 机器人设计方案由于我们要求设计的是比较简单的拉车机器人，所以有关平衡和ZMP等计算全部省略

30、，我们设计时候尽量把两足机器人整体高度设计的尽量的矮一点，两面设计的对称，脚设计尽量的大一点，以此达到两足步行机器人的平衡。通过上面所述和查阅相关两足机器人行走的视屏，我们设计了一个17自由度的双足步行机器人模型，。显示的结构特征就是采用多关节型结构。这样不但可以实现结构紧凑、传动精度高以及大大增加关节所能达到的最大角度，而且驱动源全为干电池，便于集中控制和程序化控制。头部仅一个旋转自由度，它和身体相连接。肩关节、大臂和小臂各一个自由度（图2.4，图2.5），髋关节一个自由度，大腿2个自由度，小腿和脚步各一个自由度。各个关节的活动范围理论上是180度。双足步行机器人的一个主要问题就是双足动态步

31、行的固有不稳定性。为了使其稳定行走，机器人本体设计和行走步态规划都很重要。在进行机器人本体设计时需要着重考虑的问题有关节驱动力矩的限制，主要机构的刚度，摆动腿着地时冲击载荷对机器人本体可能带来的损坏，杆件间连接，机体重量、材料以及易于操作维修等等。2.10 驱动方式的选择由于此次设计的两足拉车机器人只是达到简单运动，而且为了使两足步行机器人行走稳定，所以对机器人的各个关节旋转的角度和配合都需要比较精确的控制，所有的驱动都是由舵机来完成。第3章 拉车机器人的具体制作3.1 拉车机器人的材料选择材料的选取要本着重量轻，高刚度的原则。机器人本体主体材料选用铝合金(LY12)，这种材料重量轻、硬度高，

32、强度远远高于普通铝合金。3.2 拉车机器人的零件加工 加工机器的选择（1） 由于选择的是质量轻，高刚度的铝合金板，厚度只有1mm，所以选择最佳的加工方法是电火花线切割加工。（2） 各个铝板加工好以后，需要精确折弯，所以选择折弯机来进行折弯。 线切割的相关介绍（1）概述电火花线切割加工（Wire Cut Electrical Discharge Machining ，简称WEDM）是在电火花加工基础上，于20世纪50年代末最早在前苏联发展起来的一种新的工艺形式，它是利用丝状电极（钼丝或铜丝，见图3.1）靠火花放电对工件进行切割，简称线切割。 图3.1 钼丝（2）加工原理、特点及应用电火花线切割加

33、工的基本原理（如图3.2）是利用快速移动的电极丝，对工件进行脉冲火花放电，腐蚀工件表面，使工件材料局部熔化和气化，从而达到切割工件，去除材料的目的。 电火花线切割加工属于特种加工。它与传统的机械加工相比，有如下优点：(a)非接触式，适合高硬度难切削材料的加工。(b)十分适合复杂形孔及外形的加工。(c)切缝细，节省宝贵的金属材料。(d)加工的尺寸精度高，表面粗糙度好。(e)易于实现数字控制。(f)加工的残余应力较小。电火花线切割加工也有它的局限性。这主要体现在以下几个方面：(a）仅限于金属等导电材料的加工。(b）加工速度较慢，生产效率较低。(c）存在电极损耗和二次放电。(d)最小角部半径有限制。

34、（3）线切割机床简介一台普通的线切割机床的结构组成如图3.3所示。它总体上由主机，脉冲电源，数控系统三部分组成。此外，机床的主机部分还附加了工作液循环系统。主机由床身、工作台、运丝机构、丝架和工作液系统等组成，是机床的主要部分。脉冲电源又称高频电源，其作用是把普通的50HZ交流电转换成高频单向脉冲电压。数控系统以电脑为核心，用程序实现电极丝放电加工全过程的实时控制。 （4）线切割程序编制线切割编程涵盖了切割图形、切割路径及切割次数等工艺信息。线切割程序有着标准的指令格式。常用的有两种：G指令和3B指令，可根据实际需要来选择。如今的线切割机床都带有自动编程功能，即操作者只需将要切割的图形在机器绘

35、制出来并存盘，系统会自动分析并生成加工程序，避免的烦琐的手工编程，所以两足机器人的所有零件都是由线切割机床自动编程。 折弯机的相关简单介绍 图3.4是折弯机机床，图3.5是折弯机刀口。 图3.4 折弯机机床 3.5 折弯机刀口3.3 拉车机器人的组装在机器人1的内部设有电机3、 传动机构4和曲轴5,曲轴5两端分别与机器人1的左右内腿6铰接，机器人 1的内腿6、外腿7作为摇杆分别与小腿8的上端铰接，并形成双摇杆机构。 小车2位于机器人1的后方，小车2下方设有两个车轮2 -1,小车2的车把 2 - 2与机器人1的左右手1-1铰接。在工作时，电机3经传动机构带动曲 轴5转动，曲轴5带动左右内腿6前后

36、柱复摆动，内腿6、外腿7带动小腿8 作抬起放下动作，在小腿8抬起的同时小腿8与内腿6的夹角变小，此时小 腿8作向前曲膝、抬起、迈步”的动作。之后随着曲轴的转动，小腿8逐渐 落地，此时角变大，小滕8伸直，此时机器人的另一条腿重复上述动作。 舵机和部分配件的组装用M3×11的螺栓将配件和舵机组装在一起，如图3.4所示。注意在安装舵机时候，首先将螺栓放入侧面的孔中，然后通过四个螺栓紧固舵机。数据线从铝板侧面的方孔穿过，这样安装才不损坏数据线和舵机外壳。3.3.2 两足步行机器人的两个上肢的组装两足机器人每只上肢由两个舵机组成，具有两个自由度。安装前将舵机初始的角度设定在90°，这

37、样有利于上肢有摆动的余地。因此舵机最大角度是180°。当把安装角度设定在90°时，与配件相配合不会放生干涉，可以顺利的完成一些指定动作。3.3.3 两足机器人躯干的组装躯干由四个舵机组成，具有四个自由度，控制胳膊前后旋转两个，控制大腿左右摆动两个。安装前还是将舵机初始的角度设定在90°，配件由螺栓固定，为了美观，螺栓均放在里面，由于受到空间限制，操作比较困难，但是安装时候一定要注意每个螺栓必须紧固牢靠，防止松动。3.3.4 两足机器人腿部的组装两足机器人腿部是最为重要的，所以安装时候得更加小心仔细。每个下肢由四个舵机组成，具有四个自由度，安装前舵机还是将初始角度设

38、置在90°，另外安装时候注意两个腿之间的干涉。3.3.5 两足机器人头部的安装两足机器人头部安装比较容易，直接将头部用螺丝紧固在舵机上就可以了。如图3.9，3.10所示，是两足步行机器人的总装图，是将17台舵机以积木的方式搭成人形的。机体大部分是由舵机组成的，各个舵机是由一些铝合金件连接而成。3.4 两足机器人相关数据两足机器人所有零部件清单，如表3.1。表3.1 零部件清单 名称 型号 数量 舵机 12（N×m） 17 铝制零件 42 螺栓螺帽 M3×11(mm) 1453.5两足机器人总体尺寸两足机器人的相关尺寸，如表3.2表3.2 总体尺寸 名称 尺寸（高&

39、#215;宽mm） 总体 385×242 手臂 175×50 腿部 185×40 脚 64×203.6舵机具体参数舵机的相关参数，如表3.3表3.3 舵机参数尺寸重量速度扭力使用电压40.8*19.9*37.3mm56.3g0.24sec/60度12公斤/厘米4.8V7.2V3.7 课题总结在过去的三个月里，经历了拉车机器人总体方案的研究和选择，遇到了很多的困难。我们总结了不足，希望给下届师弟师妹，能选择一个好的可行的总体制作方案。我们的设计方案是依靠网上做好的机器人为模板，进行模仿，希望下届能够设计出自己开发的机器人。结束语本论文是关于两足机器人行走结构部分的设计。从了解各式各样的两足机器人开始，到分析选择总体方案、绘制立体图和平面图、材料的选择、配件的购买和加工、以及