仿人型机器人设计说明书

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1、盐城工学院本科生毕业设计说明书2007目录1前言11.1仿人机器人的概念11.2课题来源11.3技术要求11.4国内外研究现状及发展状况21.4.1国内研究现状21.4.2国外研究现状21.4.3发展趋势31.5本课题要解决的主要问题及解决方案42总体方案设计62.1仿人机器人臂手部结构的确定62.2仿人机器人上身尺寸的确定62.3结构的设计62.4仿人机器人自由度的确定62.5电机的选择73机器人驱动装置的设计83.1肩部步进电机的选择93.2肘部步进电机的选择93.3腕部及头部电机选择104.仿人机器人机械传动件的设计114.1齿轮的设计114.1.1肩部齿轮的设计与校核114.1

2、.2肘腕部齿轮设计134.1.3头部齿轮的设计144.2轴的设计与计算154.2.1轴的结构设计154.2.2轴的强度计算165.仿人型机器人连接板的设计及校核205.1肩部连接板的设计与校核205.2电机支撑板的设计与校核216.仿人型机器人三维造型及运动仿真226.1仿人型机器人三维造型226.2仿人型机器人运动仿真236.3仿人型机器人舞蹈运动分析236.4仿人机器人重力分析237结论25参考文献26致谢27附录2827盐城工学院本科生毕业设计说明书20071前言1.1仿人机器人的概念现阶段，机器人的研究应用领域不断拓宽，其中仿人机器人的研究和应用尤其受到普遍关注，并成为智能机器

3、人领域中最活跃的研究热点之一。研究与人类外观特征类似，具有人类智能、灵活性，并能够与人交流，不断适应环境的仿人机器人一直是人类的梦想之一。世界上最早的仿人机器人研究组织诞生于日本，1973年，以早稻大学加藤一郎教授为首，组成了大学和企业之间的联合研究组织，其目的就是研究仿人机器人。加藤一郎教授突破了仿人机器人研究中最关键的一步——两足步行。1996年11月，本田公司研制出了自己的第一台仿人步行机器人机P2，2000年11月，又推出了最新一代的仿人机器人ASIMO。国防科技大学也在2001年12月独立研制出了我国第一台仿人机器人。仿人机器人要能够理解、适合环境、精确灵活地进行作业，高性能

4、传感器的开发必不可少。传感器是机器人获得智能的重要手段，如何组合传感器摄取的信息，并有效地加以运用，是基于传感器控制的基础，也是实现机器人自治的先决条件。仿人机器人研究在很多方面已经取得了突破，如关键机械单元、基本行走能力、整体运动、动态视觉等，但是离我们理想中的要求还相去甚远，还需要在仿人机器人的思维和学习能力、与环境的交互、躯体结构和四肢运动、体系结构等方面进行更进一步的研究。仿人机器人具有人类的外观，可以适合人类的生活和工作环境，代替人类完成各种作业，并可以在很多方面扩展人类的能力，在服务、医疗、教育、娱乐等多个领域得到广泛应用。1.2课题来源本课题来源于研究课题。仿人机器人的研

5、究和应用尤其受到普遍关注，并成为智能机器人内领域中最活跃的研究热点之一，研究与人类外观特征类似，具有人类智能、灵活性，能够与人交流，不断适应环境的仿人机器人一直是人类的梦想之一。1.3技术要求根据设计要求达到以下技术要求：a.根据任务要求，本仿人机器人总高900mm，肩宽30mm，手臂长40mm；b.各关节采用一级齿轮传动，用步进电机驱动；c.除了通用件外，其它零件用工程塑料PVC压铸成形。1.4国内外研究现状及发展状况1.4.1国内研究现状国内，仿人机器人的研制工作起步较晚，1985年以来，相继有几所高校进行了这方面的研究并取得了一定的成果。其中以哈尔滨工业大学和国防科技大学最为典型

6、。哈尔滨工业大学自1985年开始研制双足步行机器人，27盐城工学院本科生毕业设计说明书2007基于控制理论曾经获得自然科学基金和国家“863”计划的支持，迄今为止已经完成了三个型号的研制工作：第一个型号HIT-1为10个自由度，重100kg，高1.2m，关节由直流伺服电极驱动，属于静态步行。第二个型号HIT-2为12个自由度，该机器人髋关节和腿部结构采用了平行四边形结构。第三个型号HIT-3为12个自由度，踝关节采用两电机交叉结构，同时实现两个自由度，腿部结构采用了圆筒形结构。HIT-3实现了静态步行和动态步行，能够完成前/后行、侧行、转弯、上下台阶及上斜坡等动作。目前，哈尔滨工业大学

7、机器人研究所与机械电子工程教研室合作，正在致力于功能齐全的仿人机器人HIT-4的研制工作，该机器人包括行走机构、上身及臂部执行机构，初步设定32个自由度。国防科技大学也进行了这方面的研究。在1989年研制成功了一台双足行走机器人，这台机器人具有10个自由度，能完成静态步行、动态步行。清华大学、上海交通大学、北京航空航天大学等高等院校和研究机构也在近几年投入了相当的人力、物力，进行智能仿人机器人的研制工作。1.4.2国外研究现状日本已经成为仿人机