可重构模块化教学机器人设计

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1、可重构模块化教学机器人设计金安成，路敦民，李彬，梁志强收稿日期：2012-05-03基金项目：北京林业大学国家大学生创新性实验计划项目2011)第一作者简介：金安成0988-),男，北京人，工程师。研究方向：机械设计制造及其自动化。通讯作者：梁志强Q991-),男，广西河池人，本科生。研究方向：机械设计制造及其自动化。引文格式：金安成，路敦民，李彬，等.可重构模块化教学机器人设计LC.森林工程，2012,286):50-53.,庄伟斌(I匕京林业大学工学院，北京100083)摘要：可重构模块化教学机器人的研制与开发，旨在让学生通过自行拆卸和组装机器人，更直观深入地学习机器人各个基本机构的原理。

2、叙述了可重构模块化教学机器人的零件设计、材料选取及可重构实现方法等，不仅解决当前市场上教学机器人价格高昂、易损坏、可重构性差等问题，而且开发一套易于学生搭建、通用性强、制造简单、成本低廉、便于拆卸的机器人模块，激发学生对机器人知识的浓厚兴趣和热情。关键词：教学机器人；可重构；模块化中图分类号：S776.02文献标识码：A文章编号：1001-005X2012)06-0050-04TheDesignofAReconfigurableModularTeachingRobotJinAnchengLuDunmin?LiBin,LiangZhiqiang)ZhuangWeibin(TheSchoolofT

3、echnologyofBeijingForestryUniversity,Beijing100083)Abstract:Theresearchanddevelopmentofreconfigurablemodularteachingrobotaimstohelpstudentslearneachbasicprincipleoftherobotmoredirectlythroughdisassemblingandassemblingrobot.Inthepaper,thestructuredesignofrobotparts,materialselection,andthereconfigur

4、ablerealizationmethodwereelaborated・ThedesigncannotonlysolvetheshortcomingsofIheleachingrobotsinIhecurrentmarketsuchashighprices,likelytodamage,poorreconfiguration,andotherproblems,butalsoincludeasetofeasy4o-iiserobotmodules,whichgreatlystimulatestheinterestandenthusiasmofstudentsonrobot.Keywords:t

5、eachingrobot；reconfigurable；modular随着网络与集成技术的迅速发展，机器人除在制造业、农业、医疗等方面得到越来越多广泛应用外，已开始渗透到人们生活的各个方面，因此导致机器人技术与相关方面人才的需要迅速增加，而教学机器人作为这种先进技术的实物载体，在教学中的位置也越来越重要⑴。教学机器人是一种适合大中专学生的具有开放式特征的实训实验平台，是多种高科技的融合。模块化机器人恰恰符合教学机器人的要求。模块化机器人系统是由一套具有不同尺寸和性能特征的模块组成的，通过这些模块能快速装配出最适用于完成给定任务的机器人o现已有博创科技、森汉科技、中山大谷、北京智能佳等多家公司在

6、制作和生产模块化机器人，可以达到简单地拼接成不同类型并通过控制可完成不同任务的机器人。但这些以效益为主的公司所研制和生产的产品存在许多弊端，并不匹配于教学。0)机器人这种新兴产品所面向消费者必是中高消费人群，故其价格较高，不适合于成百套地购买用于教学冈。2)现阶段各公司的产品多是以娱乐玩具、生活帮手等固定式、局限性的特征立于市场抓住消费者眼球，比如一套套件只能做一•个会跳舞的机器人，没有深度开发的潜质，对教学来说没有意义。0)套件的材质，由于研发的出发点就是以玩具类为主题，所以现阶段机器人的模块材质多以蜩料为主，比如博创科技的第一代以及第二代产品的模块都是用塑料生产而成，因为塑料的强度及刚度都

7、远小于金属，这就造成了舵机连接件变形大,抗扭矩小等缺点，无法搭建多关节机械臂。4）产品的结构设计，对比多公司的产品发现，各公司的机器人模块型式都大同小异，综合特点就是型式太单一，造成自由度小，无法搭建可以完成吏加复杂任务的各种机器人。综上所述，想要让模块机器人作为教学套件,一是选好舵机，二就是设计好舵机连接架。1模块化套件设计1.1模块设计准则机器人套件是典型的机电一体化产品⑹，在进行模块化设计时