结构设计与模型制作

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1、结构设计与模型制作大作业成绩:作品名称：仿人双足行走下肢机构制作人：*****班级：*****学号：***************大学2011年10月8目录一.设计来源二.设计方案三.结构分析四.制作过程五.结论六.参考文献七.联系方式8仿人双足行走下肢机构摘要：浙江大学日前研制的仿人机器人“悟”和“空”正式亮相，据称这是目前世界上首个研制成功的、具有快速连续反应能力的仿人机器人。双足机器人的发展和普及，是一国科技基础和制造业发展水平的重要体现。不过，机器人目前尚不具备在移动中接球的能力，机器人的行走速度也有待提高。据了解，仿人机器人是目

2、前国际机器人研究的趋势，未来将用于助老、助残，或者为人类提供娱乐性服务的家用领域。中国机器人研发差距还挺大！关键词：机器人双足差距趋势一、设计来源：8双足机器人是一门由计算机控制理论和人工智仿生学、机械设计和加工、能等多种学科形成的交叉学科．与轮式和多足机器人相比，双足机器人更加适应于复杂的地形并且具有更加灵活的运动方向和速度变化范围，因此值得广大研究学者的关注，其应用相比于其他机器人来说有更广阔的应用前景,而且双足机器人技术可以应用于其他各个领域，共同促进各学科的发展。针对现实中双足机器人研究趋势，以及现在大学生实际动手和团队配合能力的

3、欠缺，并结合我校学长们研究的成果，我决定制作一个仿人双足结构。虽然先前的学长对此研究已有突破但我希望通过机器人双足的制作过程来了解机器人双足的工作原理以及性能优缺点，发现并解决实际操作中出现的问题，通过此过程加强对知识的掌握与应用，培养实际动手和创新能力。，步行是人类的一种基本活动方式，双足步行技术的发展会促进动力型假肢的研制，将有可能解决残疾人的行走问题，为康复医学做出贡献。对双足步行机器人双足动态行走机理的深入研究也使我们更深刻地理解人类活动的内在本质，有助于生物医学工程和体育运动科学的发展。一、设计方案：人体关节由不规则形状骨骼构成

4、,突出特点是转动多轴性。在康复医学领域最先开始研究多连杆假肢用膝关节，为增强机构的仿生特性,对机构进行优化设计。研究由智能阻尼器控制的四连杆封闭链仿生膝关节。分析了人体关节特性,给出四连杆封闭链仿生膝关节的机构;第3部分给出机构综合优化方法,建立了虚拟样机,进行了优化设计,给出了优化设计结果。1四连杆机器人仿生膝关节机构和优点人腿膝关节由股骨内外侧髁、胫骨平台、髌骨、前后交叉的ACL韧带和PCL韧带组成。股骨下端和胫骨上端接触面形状不规则,在屈伸活动中,两表面间既有滚动又有滑动。膝关节水平转动轴曲率中心,即瞬时转动中心移动轨迹为J形曲线。

5、三、结构分析：双足步行机器人的研究正是人们对自身的研究，由于人的构造是长期自然发展而形成的，所以具有最优性，如能量最优，关节配置最优等嘲。而为了使所设计的双足步行机器人更能贴近于人，我们首先要研究人8体的比例。个体之间总是存在差异的，世界上无法找到人体尺寸完全一致的两个人。人体尺寸的测量数据都是按统计规律来表示的，按统计规律得到的人体结构比例以及按这种比例设计出来的机器人。　参照人体结构比例及国外一些步行机器人的尺寸设计，双足步行机器人包括腰、大腿、小腿和脚。人体靠全身肌肉驱动关节，我们不可能让双足机器人实现人类所有的基本动作，我们的目标

6、是在配置尽可能少的自由度的情况下实现尽可能多的动作。人类行走的过程中，髋关节有3个独立的自由度，但是并不是必须要有3个自由度才能正常行走。为了达到简化结构的目的，把机器人髋关节改为2个自由度，并且和踝关节采用类似的正交结构设计，既便于模块化制造，节约制作成本，也便于机器人控制，有利于机器人在行走过程中保持稳定，不容易倾倒。经过对所设计的双足机器人进行动力学仿真后可以发现脚底与地面接触的力对机器人步行稳定性的影响比较大．为了更好的控制机器人，必须对机器人脚底所受的力和力矩进行控制，前期所设计的机器人脚部没有考虑这些因素，因此重新对机器人的脚

7、部进行了设计，在两侧脚扳之间安装了弹性缓冲部件。执行机构可以说是机器人的核心，执行机构的选取直接影响到机器人的性能。执行机构的驱动类型般包括液压、气动、电子方式。液压和气动的缺点是能量供应问题，机器人不可能随身携带，并且有较大的震动㈣。因此，对于双足机器人只考虑采用携带能源方便、震动小的电子驱动装置一电机和减速器。8电机的选择，由于以上所有因素我选择的是力矩较大的舵机。它的优点是可短时过载结构紧凑，尺寸小能与多种齿轮箱、编码器、直流测速机配合使用。这一项主要介绍了双足机器人自由度的布置，并根据人体结构比例给出了双足机器人机构设计方案，主要

8、包括髋关节、膝关节、踝关节和脚部的设计。为了使所设计的机器人能够模拟人的动作，参考人的各个关节运动范围，定义了机器人各个关节角的运动范围。四、制作过程:图片一制作的基本材料有：电木板、胶水、舵