大二科创中期rtk2pmw

1、PAGE PAGE 9编号：哈尔滨工业大学机电工程学院基于项目学习的仿生机器人大赛中期检查报告书项目名称：仿蜈蚣机器人项目负责人：曹曼珺学号： 1120830209联系电话子邮箱：631156943院系及专业：机电工程学院飞行器制造专业指导教师：陈时锦职称：副教授联系电话子邮箱：sjchen院系及专业：机电学院航空宇航制造哈尔滨工业大学机电工程学院制表填表日期：2014年6月24 日项目名称： 仿蜈蚣机器人 一、课题组成员：（包括项目负责人、按顺序）姓名性别专业方向班级学号本人签字曹曼珺女飞行器制造工程12083021120830209黄穗楚

2、男机械制造及其自动化12081051120810526孙雪女飞行器制造工程12083021120830207薛萍萍女飞行器制造工程12083021120830216安永佳男飞行器制造工程12083021120830221二、指导教师意见： 签 名： 年 月 日三、院评审委员会意见：评审主任签名（或盖章 ）： 年 月 日四、中期检查报告1、项目简介近年来仿生机器人发展形势很好，在各方面取得各种成果，具有广阔的开发前景。目前机器人正在朝着三个方向改进：更加智能化功能多样化、更加生动高度仿真、更加小型化。仿昆虫机器人是机器人小型化的一个重要突破点，爬行机器人是移动机器人的一种，可以在战场上完成侦察、

3、运送物品，或在其他星球进行探路。由于机器人要去人类无法到达的地方，在工作时候就要最大程度的保证其正常，但是未知因素的存在让我们无法预料会发生什么。因此，机器人需要有良好的适应力，可以适应比较恶劣的工作环境。仿蜈蚣机器人多足且贴近地面运动。这样的运动方式稳定性高，在运动过程中机器人会因为周围环境的影响，引起机器人本体或者某个部件的损伤，蜈蚣机器人作为多足爬行机器人，有着在少数足出现故障时，凭借剩下的足仍旧能够爬行的强大优势，另外蜈蚣爬行时重心比较低，更加稳定。驱动原理采用曲柄摇杆机构，将腿放在四杆机构的摇杆上，实现腿前后摇摆行走，由于是通过连杆曲线图谱选择腿部运动轨迹，从连杆曲线图谱上可以看到，

4、整条曲线都是平滑的，因此机器人的行走会较为稳定。 除此以外，我们在足上通过弹簧减震也可以使机器人适应比较复杂的地形。2、课题研究主要内容 由于传统的爬行机器人的体型与灵活度不能同时保证，在探测、侦查、搜救等方面的应用有较大的限制，因此需要研究一种体态小、身体灵活的仿生机器人，仿生蜈蚣可以满足上述的描述，并且由于其多足的特点，可以在少数的足出现故障时继续工作，蜈蚣的体态小，重心低，不易发生翻转，更加稳定。 通过对仿生蜈蚣的研究，可以了解已成形的仿生蜈蚣在工作上的遇到的问题，也就是我们目前的研究主要内容例如：1）：不能抵抗较大的冲击，结构的刚度过小使用弹簧减震，增加腿部的刚度。2）：运动不平稳，内

5、部受到较大的冲击使用曲柄连杆机构，脚落地时的运动曲线平滑，不存在较大的加速度的变化，结构的内部受到的冲击较小，强度增加 在初期完成了仿生蜈蚣大体形态及功能的初步定义，在中期的过程中通过查找资料，分析各种机械运动的优缺点后，决定使用曲柄连杆作为运动传递的机构，在转弯的时候带轮之间的距离发生变化，需要在两带轮间增加张紧装置，两节之间使用万向节来实现其在xoy及xoz平面内的转动 在确定了具体的研究方案后，使用铁丝，绳，皮筋等物品制作出简易的机构模型，通过对模型的操作确定方案的可行性，从整体上考虑结构的合理性，对尺寸进行确定，对不完善的地方进行改进。3、创新性及创新点5.1爬行方式：驱动足采用曲柄摇

6、杆机构，将四杆机构的摇杆作为腿上，实现腿前后摇摆行走。5.2弹簧减震：驱动足安装弹簧减震，使机器人具有一定抗震能力。5.2带传动传递动力：我们的蜈蚣机器人用一个电机驱动，通过带传动来实现前一节驱动后一节，最终使得每一节都得到动力。5.3张紧装置：皮带轮在转弯时需要注意张紧问题，我们通过利用动滑轮重力来实现这个需求。4、结构合理性5.1爬行方式： 驱动方式为连杆机构实现腿部的整周运动，连杆的设计简单，构件之间的配合度要求不高，通过对尺寸的设计，可以实现步长大，起伏小的运动形式。腿部顶点位置的运动轨迹如图XXX所示，由图可以看出加速度的变化小，冲击小。 【线最好是深色】 5.1足的安排： 每一节用

7、一对足，这样不会产生运动干涉，并且减小了的整体尺寸，转弯时会更加灵活。5.2带传动传递动力：如图XXXX，可以看到，每一节有一对足，安装左右各两个皮带轮，分别与前一节和后一节相连。这样，只需一个原动力，就可以提供各节的动力。（一只脚坏掉还能动的那里好像有点不能实现了，一只脚卡住了轴就卡住了，后面就不能动了） 5.3张紧装置： 转弯时，每节最大转角在15左右，保证结构安全性，采用图XXXX的张紧装置。带轮A、B分别位于两节的固定轴上，定滑轮C、D也同样固定，三角板F上与小轮1、2相连，并与动滑轮E相连。皮带从轮1、2中间穿过，防止产生动滑轮由于接触面过小而掉落的情况。结构也相对简单，容易实现。5

8、、工艺性分析（便于安装拆卸，便于加工测量，零件结构的合理性，标准化零件，合理的零件组合）去掉（1）主要传动部分采用带传动，连杆机构，易于设计加工。（2）由于每一节的尺寸比较小，没有合适的球铰链进行两节之间的连接，因此使用图XXX连接方式。（3）身体框架使用铝合金材料，单位质量小，强度大。（4）皮带需要较大的摩擦力，使其不易打滑，使用高度环形胶带。 6、先进理论和技术的应用情况7、结论（阶段代表性成果介绍）目前，我们已经完成了设计的修改和确定，也确定了一部分尺寸，做出了实物模型。我们现在主要的阶段性代表成果有：1、设计上确定了： 5.1曲柄连杆作为足的爬行方式5.2传递动力的方式为带传动： 5.

9、3带传动具有张紧装置：2、模型制作【图】3、部分构件的三维建模【图】4、matlab仿真描绘构件运动曲线【图】8、经费使用情况 项目数量经费备注老虎钳1用于制作铁丝模型尖嘴钳3合计9、问题、体会与收获目前我们遇到的比较棘手的问题是在接下去的实物加工和购买中，由于尺寸较小带来的一定问题。当然我们也在这段时间里，有了很大的收获和体会。转弯部分是我们在中期后加入的一个新的创新点，因为在设计过程中发现转弯部分实现比较困难，在老师的帮助下解决了这个问题。我们设想了多个方案，比如用弹簧、动滑轮、平行四边形结构等，经过计算跟讨论，最后决定采用动滑轮来实现。在这一点上，我们下了比较大的功夫也有了比较多得收获跟

10、体会。铁丝模型的制作相信是我们组的特色，在制作铁丝模型的过程中，我们也是收获颇丰。不但锻炼了动手能力，也让我们对具体尺寸有了一个更好的认识，另外这样确定尺寸比较方便，确定之后再画图并制作三维模型更加方便了。这也是一个对于初学者比较好的设计方法。10、意见与建议尺寸方面，要将这个蜈蚣机器人做小比较困难，零件加工要求比较高，若要进行进一步的改进和应用，建议后人可以往缩小尺寸方面多下功夫。11、结束语与致谢由于期末考试期间大家比较忙，所以在小学期开始加快了中期进程，大家参与度很高，一起讨论分析解决问题，共同制作模型。虽然还存在很多问题，但是相信我们在接下去的阶段里一定可以有所解决。在这里要感谢指导老