步行四邊形機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計【含11張CAD圖紙】

喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有請放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：1304139763可咨詢交流】====================喜歡就充值下載吧。。

哈爾濱理工大學(xué)本科生畢業(yè)論文(設(shè)計) 中期檢查表（學(xué)生用表） 機械工程 院、系 檢查時間 2020 年 4 月 20 日 論文題目 步行四邊形機器人機構(gòu)設(shè)計 指導(dǎo)教師 趙金濤 學(xué)生姓名 張增生 專業(yè)班級 機械16-3 學(xué)號 1630060332 目前 已完 成的 任務(wù) 論文初稿與轉(zhuǎn)配圖 是否符合任務(wù)書要求的進度 是 尚需 完成 的任 務(wù) 零件圖與修改論文 能否按期完成任務(wù) 能 存在 的問 題及 擬采 取的 辦法 存在的問題 裝配圖一些地方表達不不清晰，一些零件的畫法有錯誤 擬采取的辦法 將該表達的地方表達清楚并上網(wǎng)查詢相關(guān)零件的畫法 指導(dǎo) 教師 意見 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 中期檢查 小組意見 成績： 良 檢查組長（簽名）： 年 月 日 備注：1.此表由學(xué)生填寫，中期檢查時攜帶，可續(xù)頁。 哈爾濱理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 學(xué)生姓名：張增生 學(xué)號：1630060332 學(xué) 院：榮成學(xué)院 專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 任務(wù)起止時間： 2020年 3 月2日至 2018 年6 月 6 日 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：步行四邊形機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計工作內(nèi)容： 1. 查閱資料，完成外文翻譯（不少于3000字）外文翻譯內(nèi)容要與畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容相關(guān) 及開題報告 第1-2周 2. 完成總體方案設(shè)計、論證和選擇 第3周 3. 完成總體結(jié)構(gòu)和主要零部件的設(shè)計 第4-8周 4. 完成論文初稿、裝配草圖并準(zhǔn)備中期答辯材料 第9周 5. 完成裝配圖及零部件圖 第10-12周 6. 完成論文終稿 第13周 7. 完善畢業(yè)設(shè)計相關(guān)資料，準(zhǔn)備答辯 第14-16周 資料參考文獻至少5篇，其中至少2篇為英文，格式按照畢業(yè)論文格式書寫，由于篇幅限制，此處行距已被修改為1.15倍行間距 ： [1] 曾顯武， 雙足機器人設(shè)計及步態(tài)規(guī)劃仿真[D]，山東大學(xué)，2019 [2] 濮良貴等．機械設(shè)計[M]．高等教育出版社，2015 [3] 左其波，王春玲，歐陽常童，兩足步行機器人設(shè)計[J]，數(shù)字技術(shù)與應(yīng) 用，2018，36(09):104-105 [4] Y， Yavin， Modelling and control of a walking four link robot[J]， Mathematical and Computer Modelling，2002，35(3)， [5] Duysens Jacques，F(xiàn)orner-Cordero Arturo， Walking with perturbations: a guide for biped humans and robots，[J]， Bioinspiration & biomimetics，2018，13(6)， 指導(dǎo)教師意見： 簽名： 2018年3月2 日 系主任意見： 簽名： 年 月 日 教務(wù)處制表 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 原創(chuàng)性聲明 ?? 本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 ?? 學(xué)位論文作者簽名： ? 日期： 2020 年 6 月 6 日 畢業(yè)設(shè)計周記 年級專業(yè)： 機械16-3 學(xué)生姓名： 張增生 學(xué) 號： 1630060332 指導(dǎo)教師： 趙金濤 起止時間：2020年3月02日—2020年6月06日 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院 完成時間： 2020年 06 月 06 日 第（1）周 本周是畢業(yè)設(shè)計的第一周，大學(xué)四年終于迎來了最終的學(xué)業(yè)任務(wù)，我的設(shè)計題目是步行四邊形機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計，由于之前沒有接觸過步行機器人相關(guān)的知識，本周則著重進行查閱資料等工作，擴充自己關(guān)于步行機器人的相關(guān)知識。經(jīng)過查找文獻、論文等相關(guān)資料，我了解到國內(nèi)外步行機器人的相關(guān)知識和發(fā)展歷程，下圖為鄭州大學(xué)研發(fā)的四足機器人。 步行機器人相對于其他機械出世較晚，我國近十幾年才開始進行相關(guān)的研發(fā)，且目前市面上很少有相關(guān)的產(chǎn)品，本此設(shè)計可參考資料有限，增加了設(shè)計的難度。 日期：3月8日 第（2）周 本周主要進行了步行機器人內(nèi)部動力傳動方案的設(shè)計，設(shè)計初期計劃使用兩臺伺服電機來驅(qū)動步行機器人，但在后續(xù)的設(shè)計中發(fā)現(xiàn)使用兩臺電機來驅(qū)動會導(dǎo)致內(nèi)部傳動機構(gòu)過于復(fù)雜，運行時還有可能發(fā)生相互干擾的情況，所以放棄了使用兩個伺服電機的方案改用一個電機來帶動軸運動。 解決了傳動問題后進行了步行機器人運動機構(gòu)的設(shè)計，主要思路為利用曲柄連桿機構(gòu)，將曲柄部分與軸相接，滑塊部分與腿相接，利用曲柄轉(zhuǎn)動時滑塊的運動軌跡來控制腿的運動，下圖為結(jié)構(gòu)模型。 日期：3月15日 第（3）周 本周任務(wù)是完成整體的設(shè)計方案，以及確定完成畢業(yè)論文的步驟，經(jīng)過多次查找資料、與同學(xué)進行溝通交流，最終得出了設(shè)計方案及步驟，具體如下。 1、依據(jù)功能需要，確定最佳功能解及總體方案； 2、進行功能元分析，憑借現(xiàn)有設(shè)定和掌握的技術(shù)參數(shù)，利用動力學(xué)反問題求解的方法，完成各個對應(yīng)功能單元的選擇問題； 3、借上述求解方案，完成總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，安排各個單元的初步排布，設(shè)定主要零件的技術(shù)尺寸，并進行剛度和強度校核； 4、通過經(jīng)校核后確定的技術(shù)參數(shù)，按照一定比例完成初步裝配圖，確定總體結(jié)構(gòu)尺寸； 5、待初步轉(zhuǎn)配圖完成后，進行軸承、減速器等壽命的驗算，ANSYS 等力學(xué)分析，完成裝配圖的細化出圖工作； 6、得出設(shè)計結(jié)論。 日期：3月22日 第（4）周 本周為畢業(yè)設(shè)計的第四周，畢業(yè)設(shè)計也進入了新的階段，本周進行的任務(wù)量不大，主要對四桿機構(gòu)進行研究，主要研究內(nèi)容有：探究四桿機構(gòu)存在的條件、四桿機構(gòu)的急回特性和行程運動速比K的關(guān)系以及四桿機構(gòu)的壓力角與回轉(zhuǎn)角。 四桿機構(gòu)最重要的部分為曲柄搖桿機構(gòu)部分，通過對以前知識的回顧以及在網(wǎng)上查找的知識，更加明確了關(guān)于曲柄搖桿機構(gòu)的相關(guān)概念與特性。曲柄存在的條件是：第一：為短桿架桿或框架；第二：短桿、長桿的長度≤另外二根桿件的長度。 日期：3月29日 教師指導(dǎo)意見： 日期： 第（5）周 本周的主要任務(wù)是進行機器人的步態(tài)設(shè)計，因步行四邊形機器人結(jié)構(gòu)相對簡單，且對其步行功能性要求不大，所以在設(shè)計時只設(shè)計一種步態(tài)即只設(shè)計一種運動模式。 我在設(shè)計步態(tài)時采用的是對角線原則，即對角線上的腿步態(tài)一致。因本步行機器人設(shè)計的腿數(shù)為6條腿分為三對，采用對角線原則可使機器人在行走時保持穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上相對的兩條腿的位置狀態(tài)為當(dāng)一條腿上升到最高點時另一條腿處于最低點，這樣可使機器人運動速度穩(wěn)定，不會出現(xiàn)突進或停止?fàn)顟B(tài)。 日期：4月5日 第（6）周 本周的任務(wù)是進行電動機的選型，只有先確定電動機才可以進行后續(xù)關(guān)于軸的計算。 選擇電機有以下幾個步驟： 確定機器人的運動速度； 根據(jù)機器人的速度選擇轉(zhuǎn)速合適的電機； 根據(jù)機器人的重量確定負載轉(zhuǎn)矩； 根據(jù)負載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速確定電機型號。 最終我們選用電機型號為160BL-4030H1-LK-B，電機額定功率為0.1KW，額定轉(zhuǎn)矩為7.62N.m，最高的轉(zhuǎn)矩是9N.m，額定的轉(zhuǎn)速是1500r/min。外形尺寸130x160，電機輸出軸徑為25mm。 根據(jù)電動機的參數(shù)可以在下周的設(shè)計中選擇合適的帶輪、皮帶以及軸等各種主要零件。 日期：4月12日 第（7）周 本周為畢業(yè)設(shè)計的第七周，上周進行了電動機的選擇目的就是為了計算帶輪、軸的各種參數(shù)。 首先進行的是帶輪的設(shè)計，其中包括小帶輪的齒數(shù)、確定帶輪節(jié)圓直徑、確定同步帶的節(jié)線長度L、計算同步帶齒數(shù)z、傳動中心距n的計算。其中還需要對帶進行選型，才能確定其中的一些參數(shù)。 設(shè)計好帶輪后進行軸的設(shè)計以及校核，主要進行軸徑的設(shè)計和校核，因步行四邊形機器人大小已擬定好，所以長度只需與其他零件進行匹配即可。 再此過程中我也遇到了許多的疑問與困難，但經(jīng)過查找資料研究后也解決了許多問題，這讓我再次認識到學(xué)習(xí)的重要性。 日期：4月19日 第（8）周 本周是畢業(yè)設(shè)計的第八周，轉(zhuǎn)眼之間已經(jīng)過去了兩個月，本周繼續(xù)上周的工作，在設(shè)計的帶輪與軸的基礎(chǔ)上進行了對應(yīng)的軸承與鍵的選取。并對選取好的鍵進行校核，證明其滿足我的使用需求，確定了之前所研究的四桿機構(gòu)的具體尺寸，并利用作圖法求其極位夾角、壓力角等證明了所設(shè)計的四桿機構(gòu)的可行性。 至此完成了畢業(yè)設(shè)計的一個階段，畢業(yè)論文的撰寫基本完成，在下個階段將進行裝配圖與零件圖的繪制，這是整個畢業(yè)設(shè)計中的重中之重，希望自己可以再接再厲，努力完成任務(wù)。 日期：4月26日 教師指導(dǎo)意見： 日期： 第（9）周 本周是畢業(yè)設(shè)計的第九周，將從這周開始進行裝配圖的繪制，由于步行四邊形機器人的特殊性，直接使用二維軟件進行繪制有些困難，因此我先用三維軟件對機器人進行建模，再通過三維轉(zhuǎn)二維的方式得到二維圖。 繪制三維圖的步驟為：繪制自己設(shè)計的非標(biāo)準(zhǔn)件，再選取合適的標(biāo)準(zhǔn)件，最終使用合適的配合關(guān)系使其配合在一起。其中繪制的非標(biāo)件有軸、帶輪、曲柄、短連桿、長連桿、軸套、腿、足、電動機與機器人的板。標(biāo)準(zhǔn)件有螺栓、螺母、銷軸、墊圈等。 并使用同軸、重合等方式進行裝配，完成裝配體。最終裝配圖如下： 日期：5月3日 第（10）周 上周進行了三維圖的繪制，本周則通過對三維模型進行投影得到所需的二維圖。因投影所得到的二維圖太過簡陋，不能充分的表達機器人的結(jié)構(gòu)與工作原理，所以我在原有二維圖的基礎(chǔ)上進行了剖視，得到裝配圖。 得到裝配圖后指導(dǎo)老師進行了查看，并指出了一些不合理的地方，如軸承處表達不清晰需要重新繪制，帶輪處沒有限位會導(dǎo)致帶輪運動時出現(xiàn)竄動，軸末端突出會導(dǎo)致曲柄轉(zhuǎn)動時出現(xiàn)干涉等一系列問題。而后又根據(jù)指導(dǎo)老師意見進行了一些修改，將軸承處重新繪制，帶輪使用卡簧進行定位，軸末端進行了縮減防止進行干涉。 日期：5月10日 第（11）周 本周是第十一周，按照進度將進行中期答辯，上周將裝配圖大體繪制完成，這周進行零件圖的繪制，并且準(zhǔn)備答辯所需資料。 步行四邊形機器人的結(jié)構(gòu)較為簡單，并沒有復(fù)雜的零件，其中軸與帶輪算是兩個比較復(fù)雜的零件，需要進行較為詳細的標(biāo)注，如帶輪的對稱度、軸鍵槽的對稱度等。其余零件圖只需按標(biāo)準(zhǔn)繪制，需要剖視的地方進行剖視 ，其中側(cè)板孔的數(shù)量與種類較多，按照老師的指導(dǎo)意見進行了階梯剖，將各種孔表達清楚。 中期答辯比較順利，機構(gòu)并沒有太大原理上的問題，但還是有些細節(jié)需要進行修改。 日期：5月17日 第（12）周 本周是畢設(shè)的第12周，轉(zhuǎn)眼已經(jīng)過去了三個月，距離答辯的日子越來越近，不自覺的有些緊張。 上周指導(dǎo)老師指出了我裝配圖與零件圖中的錯誤，一些標(biāo)準(zhǔn)、細節(jié)等問題處理的還不夠好，這周同樣的根據(jù)老師提出的意見對圖紙進行了修改工作，并對標(biāo)注的字體等進行標(biāo)準(zhǔn)化，全部改為仿宋字體，標(biāo)題欄等也進行了標(biāo)準(zhǔn)化。 修改完成后對論文進行了第一次查重，查重結(jié)果為重復(fù)率32％，距離合格的論文重復(fù)率還差一些，又對論文進行了降重，修改了許多直接引用的文獻，希望下次查重時可以達到20％以下。 日期：5月24日 教師指導(dǎo)意見： 日期： 第（13）周 本周是畢設(shè)的第13周，下周就要進行畢業(yè)答辯了，本周將對論文與圖紙進行最終的修改。 論文方面上周按照查重報告對許多重復(fù)的地方進行了修改，這周主要進行格式上的修改，具體如字體大小，統(tǒng)一使用宋體小四；數(shù)字、字母等統(tǒng)一使用新羅馬字體；一些非單位的字母還需要改為斜體；公式有不標(biāo)準(zhǔn)的地方用公司編輯器重新進行編輯；圖片、表格等也按照論文模板進行處理；而且發(fā)展一個重大的錯誤，我的行間距與要求不同，因此對整篇論文逐段進行了修改。 論文格式修改后進行了二次查重，重復(fù)率為13％，可以正常進行畢業(yè)答辯。 日期：5月31日 第（14）周 本周進行了畢業(yè)設(shè)計答辯，答辯過程中我內(nèi)心很緊張也很忐忑，生怕在回答時思路不清晰，由于今年疫情的影響學(xué)校采取了線上答辯的形式，在答辯時老師有些問題因為我的設(shè)備聲音有些小，耳朵貼近電腦也沒有聽清一些問題，但也按照大概意思進行了回答。 后來老師又提出了我論文、圖紙中存在的一些問題，論文格式上沒有錯誤，但有的地方出現(xiàn)了空白，后續(xù)還需要進行改進；圖紙在標(biāo)注上有些簡單，特別是零件圖的標(biāo)注缺少形位公差、尺寸公差等，也需要對其進行補充。 整體來講答辯過程還算順利，當(dāng)結(jié)束答辯時整個人也感覺心里踏實了。 日期：6月6日 畢業(yè)設(shè)計（論文）總結(jié) 年級專業(yè)： 機械16-3 學(xué)生姓名： 張增生 學(xué) 號： 1630060332 指導(dǎo)教師： 趙金濤 起止時間：2020年3月02日—2020年6月6日 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院 完成時間： 2020年 06 月 6 日 總 結(jié) 時間過得飛快，轉(zhuǎn)眼之間大學(xué)四年的生活已接近尾聲，當(dāng)初剛進入大學(xué)時我還是一個懵懂的少年，如今經(jīng)過四年大學(xué)生活的洗禮也長大了許多，也成熟了許多。隨著畢業(yè)日子的到來，我的畢業(yè)設(shè)計工作也已經(jīng)接近了尾聲，經(jīng)過長達三個多月的努力與奮斗我的畢業(yè)設(shè)計終于完成。在沒有做畢業(yè)設(shè)計之前我總覺得之前所學(xué)的知識很難在實際中使用到，而且各個學(xué)科之間的關(guān)系不是那么的密切，無法想象其在具體應(yīng)用中是什么樣的情況。經(jīng)過畢業(yè)設(shè)計后我才發(fā)現(xiàn)許多不同知識的運用與結(jié)合都是在無形之中的，如果掌握的不夠熟練在畢業(yè)設(shè)計中就會體現(xiàn)出來，會出現(xiàn)做一步卡一步的情況。而且畢業(yè)設(shè)計不僅僅是單純的檢驗之前所學(xué)習(xí)過的知識，更是讓我在其中深刻的體會到知識的運用，是對自己知識運用能力的一種提升。通過這次畢業(yè)設(shè)計使我明白了自己學(xué)習(xí)的知識還比較淺薄，許多地方有欠缺，自己需要學(xué)習(xí)的知識還太多，以前總是覺得自己對專業(yè)知識的了解很透徹，有些手高眼低。通過這次畢業(yè)設(shè)計也是讓我明白了學(xué)習(xí)是一個長期積累的過程，積累知識不是一朝一夕，在以后的工作、生活中應(yīng)保持正確的態(tài)度不斷學(xué)習(xí)，目力提升自己的知識儲備與綜合素質(zhì)。 我的畢業(yè)設(shè)計題目是步行四邊形機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計，在剛接到任務(wù)書時我有些茫然，一方面是經(jīng)過一個假期很多知識都已經(jīng)淡忘，更久以前的知識腦子里也只有一個概念，具體內(nèi)容還需要進行復(fù)習(xí)。另一方面是以前沒有接觸過步行機器人這個方面，對所要設(shè)計的東西沒有概念，需要對其進行一定的了解才能進行設(shè)計工作，以至于我在最初的一段時間有些茫然無從下手。經(jīng)過一段時間的仔細分析，我大致了解了所需要做的具體工作有哪些。首先是原理方案的設(shè)計，原理方案是機械設(shè)計過程中最重要的一環(huán)，它決定了機器人是通過哪種形式進行運動最終實現(xiàn)其功能。其次是各個主要機構(gòu)、零部件的設(shè)計，需要設(shè)計出合適的尺寸以保證其滿足我的設(shè)計需求。最后是繪制二維裝配圖、零件圖，對步行四邊形機器人進行三維建模等。 在畢業(yè)設(shè)計期間，我通過請教老師、詢問同學(xué)、在網(wǎng)上查找文獻等方法加深自己對步行四邊形機器人的了解，充實我的設(shè)計內(nèi)容。為了使我們更加順利地完成本次畢業(yè)設(shè)計，我們的指導(dǎo)老師趙金濤老師每周都會抽出寶貴的時間給我們開會，并給我們提出了許多寶貴的意見，趙老師一次次耐心精確的指導(dǎo)讓我感受到了那種誨人不倦的精神，在趙老師的指導(dǎo)下我們少走了許多彎路，經(jīng)過趙老師的指導(dǎo)我也對論文、圖紙等進行了許多的修改，優(yōu)化了許多的不足之處。再此請允許我向您致以崇高的敬意，謝謝您趙老師。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，我不僅復(fù)習(xí)了大學(xué)四年所學(xué)到的各種知識，還了解了進行設(shè)計時的各個步驟，為以后的工作打下了基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計對我個人能力的提升真的超乎了我原來的期望，比如學(xué)會了查找相關(guān)資料與各種各樣的標(biāo)準(zhǔn)，在以后的工作中也會經(jīng)常進行資料的查閱，這是一種無形的財富。通過與同學(xué)交流分析方案、數(shù)據(jù)等，也是提高了自己與人溝通協(xié)作的能力，在以后的工作中也會與同事進行各種各樣的合作與交流，這也是為自己人生的下一階段打下了一些基礎(chǔ)。更重要的是提升了自己的設(shè)計能力，熟練掌握了許多公式、設(shè)計原理等，這是前人為我們后輩留下的寶貴財富，為我們現(xiàn)在的發(fā)展提供了許多的便利。同時，仍有許多課題需要我們以后進行努力的完善。 雖然在畢業(yè)設(shè)計中我獲得了許多能力的提升，但我認為其中最重要的部分還是讓我認識到了自己的不足之處。比如在查找資料是總是找不到關(guān)鍵點，有許多高價值的資料一開始看到也沒有意識到，于是就錯過去了，再看第二遍的時候才發(fā)現(xiàn)這個資料對我可能是有很大用處的，這一來一回就浪費了許多的時間與精力，這一方面也是我以后需要繼續(xù)進行提升的。還有就是對于本專業(yè)的各種知識了解的并不透徹，如機械設(shè)計、理論力學(xué)、材料力學(xué)等知識在運用時就顯得十分的生疏，基本上做幾步會卡一下，特別是在進行各種各樣的分析時會搞不清楚各個部分之間的關(guān)系，進行具體零部件的設(shè)計時會不清楚該使用設(shè)么樣的公式，需要在網(wǎng)上或電子版的教科書上進行查找，而且需要一遍又一遍的翻閱，這也是消耗了我大量的時間于精力。這也讓我下定決心一定要將這些基礎(chǔ)知識吃透，養(yǎng)成自己良好的專業(yè)素養(yǎng)。除此之外還有對于設(shè)計軟件的使用不熟練繪制過程緩慢，有一些基礎(chǔ)功能以前使用過但是卻忘記了，還需要在網(wǎng)上查找軟件的使用方法。對于許多工件繪制的方法也沒有牢牢地掌握，在繪制時許多地方都沒有進行清晰地表達，經(jīng)過老師的多次指導(dǎo)進行改進才完成圖紙的繪制。這次畢業(yè)設(shè)計是對我大學(xué)四年所學(xué)知識的一次大檢驗，讓我明白自己還需要繼續(xù)努力磨練自己的本領(lǐng)，雖然我已經(jīng)快畢業(yè)了，但并不意味著以后不需要進行學(xué)習(xí)，相反以后的求學(xué)之路還很長，以后更應(yīng)該在工作、生活之中學(xué)習(xí)，努力提高自己使自己成為一個對社會、國家有所貢獻的人，為中國的機械制造業(yè)盡自己的一份綿薄之力，用自己的所學(xué)去繪制祖國的美好藍圖。 以下是我在畢業(yè)設(shè)計過程中具體所做的各項工作：三月初拿到老師下發(fā)的任務(wù)書，在第一周第二周對相關(guān)的資料進行了查找，找到了20篇相關(guān)的參考文獻，其中有15篇中文文獻、5篇外文文獻，充分了解國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，在這個過程中我對所需要設(shè)計的機器人有了一定的了解，有了大致的設(shè)計思路。第三周根據(jù)所查找的文獻、資料等確定了設(shè)計的原理方案，并完成了開題報告與開題ppt。第三周時老師進行了開題答辯，確定了我所設(shè)計的原理方案可行，可以繼續(xù)進行后面的工作。第四周到第八周進行了總體結(jié)構(gòu)與主要零部件的設(shè)計工作，具體的內(nèi)容有四桿機構(gòu)的設(shè)計、同步帶輪的設(shè)計、電動機的選型、軸的設(shè)計以及最后鍵的選取，這部分的工作是對我所學(xué)知識的一次檢驗，在進行這部分工作時我遇到了許多困難，許多主要部分的設(shè)計方法不清楚，經(jīng)過在網(wǎng)上長時間的查找與對電子版教科書的鉆研我才搞懂了設(shè)計方法，并按照步驟一步一步進行設(shè)計與計算，這讓我充分認識到了自己在基礎(chǔ)知識方面的不足之處。除此之外還進行了裝配草圖的繪制，圖中所繪制的零件的尺寸與論文中所計算的尺寸要完全一致，這也為我的繪制工作增加了一些難度，因為需要根據(jù)具體的尺寸對原有尺寸進行修改，這個過程中可能會出現(xiàn)與其他零部件的干涉等，還需要對其他部分進行修改，使我的工作進度較為緩慢。第九周進行了中期答辯，老師看過我的論文與草圖后為我指出了一些錯誤，提出了修改意見。論文方面的總體結(jié)構(gòu)沒有問題，但有些小章節(jié)需要進行修改或合并。而圖紙方面問題比較大，需要對一些地方進行修改，如軸承部分需要重新進行選型，一些需要剖視的地方?jīng)]有進行剖視，一些標(biāo)準(zhǔn)件的畫法也有錯誤等。從第十周開始到第十二周便一直對圖紙進行修改，在此過程中趙老師一次次的提出修改意見，十分耐心的為我解答疑問，再次感謝趙老師在整個畢業(yè)設(shè)計中對我的幫助。第十三周開始進行論文終稿的撰寫，在完成內(nèi)容后還需要對格式進行修改，其中包括字體、行間距、段前段后等都需要進行標(biāo)準(zhǔn)化，完成后又進行了查重工作，并根據(jù)查重報告對論文進行降重。在此期間老師也多次查看我的論文，提出許多自己沒有發(fā)現(xiàn)的錯誤。到了第十四周畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近了尾聲，完成了收尾工作，將答辯所需的論文圖紙等提交給老師，老師在6月6日進行了最終的答辯，至此畢業(yè)設(shè)計工作告一段落。 畢業(yè)設(shè)計中我學(xué)習(xí)到了知識，培養(yǎng)出了獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，雖然我的設(shè)計做的不夠好，還有許多不足之處，但設(shè)計過程中所學(xué)到的一些無形的東西是我這次畢業(yè)設(shè)計的最大收獲與財富，使我終身受益。 學(xué)生姓名：張增生 日期：2020.6.6 指導(dǎo)教師簽名：趙金濤 日期：2020.6.6 步行四邊形機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計 姓名：張增生姓名：張增生班級：機械班級：機械16-316-3學(xué)號：學(xué)號：16300603321630060332指導(dǎo)教師：趙金濤指導(dǎo)教師：趙金濤2020年年3月月 21 日日國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國對于機器人的研究要晚于美國、德國等技術(shù)基礎(chǔ)較強的發(fā)達國家，而步行機器人復(fù)雜程度較高，所以近十幾年來我國步行機器人技術(shù)才有所發(fā)展。我國最初的一些四足機器人，例如由上海交通大學(xué)開發(fā)的四足機器人Baby Elephant，如圖1-1所示。該機器人配備有線性位移傳感器和壓力傳感器，位于作為執(zhí)行器的液壓缸上，主體上的陀螺儀和腿尖上的接觸傳感器。機器人的平衡和恒定的高度通過控制身體和擺動腿的軌跡來保證。主要研究內(nèi)容和方法主要研究內(nèi)容和方法研究內(nèi)容：1、闡述課題背景，對國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀進行總結(jié)和分析；2、根據(jù)主要技術(shù)指標(biāo)，在分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上制定總體設(shè)計方案，并闡明方案制定依據(jù)；3、選定步行四邊形機器人的結(jié)構(gòu)方案，確定整體結(jié)構(gòu)。按照擬定的功能要求，選定各對應(yīng)的功能單元；4、根據(jù)擬定方案確定技術(shù)參數(shù)，設(shè)計主要零部件，并校核；5、利用校核后的數(shù)據(jù)，加以設(shè)計繪制裝配圖，并依據(jù)實際需要，隨時改善。6、得出設(shè)計結(jié)論。原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計5 哈爾濱理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(論文) 開 題 報 告 學(xué)生姓名 張增生 學(xué) 號 1630060332 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及自動化 班 級 機械16-3班 指導(dǎo)教師 趙金濤 2020年3月20日 課題題目及來源： 題目：步行四邊形機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計 題目來源： 自擬 課題研究的意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 1.1課題研究的意義 近年來機器人領(lǐng)域發(fā)展迅速，機器人也不再局限于工業(yè)生產(chǎn)，各種各樣的機器人融入到我們的生活中?，F(xiàn)在最廣泛被人們使用的是輪式機器人以及履帶式機器人，多用于倉庫存儲、物資運輸?shù)鹊孛孑^為平坦且環(huán)境簡單的地方，例如某快遞倉庫所使用的輪式機器人。但是輪式機器人與履帶機器人無法適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境，在野外等環(huán)境工作效率大大降低。因此，相比于輪式和履帶式機器人，足式機器人對非結(jié)構(gòu)環(huán)境具有更強的適應(yīng)性，能夠在復(fù)雜的陸地和淺灘地面環(huán)境下實現(xiàn)穩(wěn)定的行走。 足式生物因其強大的機動能力與靈活性而遍布全世界的大陸，這種能力也足以支撐其在多種復(fù)雜環(huán)境之下行動自如。步行四邊形機器人則是模仿自然界中靈活性較強的四足生物而來，如典型的犬型機器人，可在山地、叢林、建筑廢墟中活動自如，進行物資運輸、偵查、搜救等工作。其次，在同等體積的情況下步行機器人的穩(wěn)定性要強于輪式、履帶式機器人，在出錯的情況下也具有很強的自我調(diào)整能力。步行四邊形機器人的結(jié)構(gòu)決定了其質(zhì)量、靈活度、運動能力等多種重要參數(shù)，所以步行四邊形機器人機構(gòu)設(shè)計可以優(yōu)化機器人的各種性能，使其更加適應(yīng)地形、降低運動時的錯誤率，從而提高其工作效率，對人類社會進步和發(fā)展有著重大意義。 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國對于機器人的研究要晚于美國、德國等技術(shù)基礎(chǔ)較強的發(fā)達國家，而步行機器人復(fù)雜程度較高，所以近十幾年來我國步行機器人技術(shù)才有所發(fā)展。我國最初的一些四足機器人，例如由上海交通大學(xué)開發(fā)的四足機器人Baby Elephant，如圖1-1所示。該機器人配備有線性位移傳感器和壓力傳感器，位于作為執(zhí)行器的液壓缸上，主體上的陀螺儀和腿尖上的接觸傳感器。機器人的平衡和恒定的高度通過控制身體和擺動腿的軌跡來保證。 由于步行機器人在某些特定的重要壞境中有著巨大的作用，以及此領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展空間與潛力，我國多個知名高校對此項技術(shù)進行了研究并取得了巨大的成果。例如，2017年5月，浙江大學(xué)與南江機器人聯(lián)合展示了名為“赤兔”的四足機器人，拿下全球?qū)W生設(shè)計評價最具含金量的Top1桂冠，如圖1-2所示。赤兔機器人重約60公斤，高約0.5米，可以實現(xiàn)小跑、小跳等動作，一般運行速度相當(dāng)于成年人的步行速度，還可以做出爬樓梯、越過障礙物等相對復(fù)雜的動作。 同樣是浙江大學(xué)，2018年自主研發(fā)出了“赤兔”機器人的升級版“絕影”。在機器人“赤兔”的基礎(chǔ)上增加了高效的識別裝置，可以識別減速帶、臺階、防護欄桿等多種常見障礙物，還可以識別雪地、草地等高度差不均衡的地形，并通過傳感系統(tǒng)自動調(diào)整落地動作，加強自身的連貫性與平衡性。如圖1-3所示。 圖1-1上海交通大學(xué)四足機器人 圖1-2“赤兔”機器人 圖1-3“絕影”機器人 圖1-4鄭州大學(xué)四足機器人 在設(shè)計步行機器人最主要的部分是設(shè)計腿部結(jié)構(gòu)，腿部結(jié)構(gòu)決定了機器人的運動方式，也決定了其主要功能。近些年國內(nèi)很多研宄機構(gòu)和院校對于機器人腿部結(jié)構(gòu)創(chuàng)新研究的成績非?？捎^。例如，中國鄭州大學(xué)機械工程學(xué)院研制出一種新型混合式四足機器人，如圖1-4。此機器人腿部采用液壓驅(qū)動桿式聯(lián)動裝置，這種結(jié)構(gòu)更接近于四足動物的腿部結(jié)構(gòu)，其中連桿與人腿部大腿肌的工作方式十分相似，起支撐、調(diào)節(jié)作用，進一步提高了機器人的穩(wěn)定性。 重慶大學(xué)設(shè)計了一種電機整周轉(zhuǎn)動驅(qū)動腿部實現(xiàn)擺轉(zhuǎn)跨步動作方案，具有切比雪夫機構(gòu)、五桿機構(gòu)組成的２自由度雙曲柄復(fù)合連桿機構(gòu)的機器人腿部結(jié)構(gòu)，如圖1-5。其中切比雪夫機構(gòu)是一種常見的機器人足式結(jié)構(gòu)，運行動作類似于步行，可使機器人腳部抬離地面，大大加強了機器人的越障能力。五桿機構(gòu)則優(yōu)化了具體運動軌跡，增強了運動時的穩(wěn)定性。 天津大學(xué)機構(gòu)理論與裝備設(shè)計教育部重點實驗室近期設(shè)計研制了一種新型下肢康復(fù)機器人機構(gòu)，該機構(gòu)的結(jié)構(gòu)模型是兩自由度的五桿機構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上進行改性，使機構(gòu)運動軌跡可調(diào)，如圖1-6。該機構(gòu)在不同人使用時進行小幅度的微調(diào)即可符合使用者的具體要求，并且運行幅度較小、穩(wěn)定性好，其運動軌跡符合人體腿部運動軌跡。 圖1-5連續(xù)電驅(qū)動腿部五桿機構(gòu) 圖1-6下肢康復(fù)機器人機構(gòu) 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀 國外對于步行機器人的研究始于19世紀(jì)70年代，首臺步行機器人是由美國公司Mosher研發(fā)的“Walking Truck”，用來在一些復(fù)雜的地形中協(xié)助搬運物資。但在那個時期步行機器人的研發(fā)受到技術(shù)、社會環(huán)境等多方面制約，其性能與近十幾年的步行機器人相差甚遠，并且沒有形成一個完善的體系。美國波士頓動力公司于2005年研發(fā)了以汽油為燃料的四足機器人“BigDog”，如圖2-1。其單足運動主要由三個旋轉(zhuǎn)副和一個移動副完成，整體結(jié)構(gòu)具有12或16個主動自由度，由液壓驅(qū)動裝置提供動力。 圖2-1四足機器人“BigDog” 圖2-2四足機器人“Cheetah” 同樣是波士頓公司，于2015年研發(fā)了四足步行機器人“Cheetah”，如圖2-2。 “Cheetah”與前幾代步行機器人最大的優(yōu)點是其速度遠高于前幾代機器人，平均時速可達16km/h，最大時速達到48km/h，高于人類速度的極限。在此基礎(chǔ)上還可以在奔跑時進行穩(wěn)定的轉(zhuǎn)彎、急停等動作?！癈heetah”的結(jié)構(gòu)以及運動方式參考了自然界中速度最快的動物獵豹，其動力來源不同于之前的液壓驅(qū)動裝置，而是采用電擊的方式作為動力來源，其不同之處在于這種方式反應(yīng)更加的迅速敏捷。而“Cheetah”能達到高速的最重要原因是其對于每次奔跑時力量的控制，“Cheetah”可通過激光感應(yīng)器辨別障礙物的屬性，通過算法計算得出輸出力的大小，增強了其奔跑時的穩(wěn)定性。 除了四足步行機器人，還有許多根據(jù)人體下肢結(jié)構(gòu)研發(fā)的雙足機器人。例如波蘭的波茲南理工大學(xué)控制機器人和信息工程學(xué)院研制的仿哺乳動物機器人腿部結(jié)構(gòu)設(shè)計，如圖2-3。Marco Ceccarelli等人提出的一種以平面四連桿機構(gòu)為基礎(chǔ)的機器人腿部模型，如圖2-4。這類機器人機構(gòu)相對于四足步行機器人較為簡單，成本低且易于操控，但在穩(wěn)定性、運行速度以及承載能力上要遜色于四足步行機器人?，F(xiàn)階段對于此類機器人的應(yīng)用并不廣泛，但可預(yù)測其未來在服務(wù)業(yè)等領(lǐng)域有很大前景。 圖2-3波蘭機器人腿部機構(gòu) 圖2-4平面四連桿機構(gòu)腿部機構(gòu) 課題研究的內(nèi)容，擬解決的主要問題： 2.1 課題研究的主要內(nèi)容 研究對象：步行四邊形機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計 研究內(nèi)容： 1、闡述課題背景，對國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀進行總結(jié)和分析； 2、根據(jù)主要技術(shù)指標(biāo)，在分析國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上制定總體設(shè)計方案，并闡明方案制定依據(jù)； 3、選定步行四邊形機器人的結(jié)構(gòu)方案，確定整體結(jié)構(gòu)。按照擬定的功能要求，選定各對應(yīng)的功能單元； 4、根據(jù)擬定方案確定技術(shù)參數(shù)，設(shè)計主要零部件，并校核； 5、利用校核后的數(shù)據(jù)，加以設(shè)計繪制裝配圖，并依據(jù)實際需要，隨時改善。 6、得出設(shè)計結(jié)論。 2.2課題擬解決的主要問題 步行機器人的腿部結(jié)構(gòu)直接影響了其運動性能以及功能的可行性，因此腿部的結(jié)構(gòu)、腿的數(shù)量與腿的布局是設(shè)計時最重要的部分。一般滿足使用條件的機構(gòu)不易太復(fù)雜，并且腿的數(shù)量不易過多，否則會限制機器人腿部的運動軌跡，機器人的整體質(zhì)量也會隨之增大，因此其主要問題有以下幾點。 1、 機器人步態(tài)規(guī)劃，包括靜步態(tài)規(guī)劃、動步態(tài)規(guī)劃； 2、確定機構(gòu)傳動方式，在多種傳動方式中尋找最優(yōu)解； 3、確定機器人的腿部機構(gòu)。 2.3基本原理及相關(guān)參數(shù) 基本原理：步行機器人實現(xiàn)步行動作的主要結(jié)構(gòu)是曲柄搖桿機構(gòu)，由一臺伺服電機進行驅(qū)動，并且采用對角線原則來保證運動的平穩(wěn)性與一致性。運動傳遞為電機帶動軸運動，軸帶動曲柄搖桿機構(gòu)，曲柄搖桿機構(gòu)帶動足部運動實現(xiàn)步行運動。 相關(guān)參數(shù)：此步行機器人定位是微小型步行機器人，長寬高均不超過0.5m，可在平坦地面或較為崎嶇的地面穩(wěn)定行走，也可以進行爬坡。腿的數(shù)量初定為六條。四腿在運動時兩條腿抬起兩條腿支撐，穩(wěn)定性不足；八腿會導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，在運動時機動性也會下降并且重量增大，加大電機負擔(dān)。 研究的步驟、方法及措施： 3.1研究的步驟 1、依據(jù)功能需要，確定最佳功能解及總體方案； 2、進行功能元分析，憑借現(xiàn)有設(shè)定和掌握的技術(shù)參數(shù)，利用動力學(xué)反問題求解的方法，完成各個對應(yīng)功能單元的選擇問題； 3、借上述求解方案，完成總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，安排各個單元的初步排布，設(shè)定主要零件的技術(shù)尺寸，并進行剛度和強度校核； 4、通過經(jīng)校核后確定的技術(shù)參數(shù)，按照一定比例完成初步裝配圖，確定總體結(jié)構(gòu)尺寸； 5、待初步轉(zhuǎn)配圖完成后，進行軸承、減速器等壽命的驗算，ANSYS 等力學(xué)分析，完成裝配圖的細化出圖工作； 6、得出設(shè)計結(jié)論。 3.2方法及措施 1、在ADAMS下建立機器人動力學(xué)模型，并進行步態(tài)仿真； 2、使用皮帶傳動連接相鄰兩桿件，保持運動的一致性； 3、使用常見的曲柄連桿機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單且運動規(guī)律滿足要求。 工作進度安排： 第1-2周：查閱資料，完成開題報告； 第3周： 完成總體方案設(shè)計、論證和選擇； 第4-6周：完成總體結(jié)構(gòu)設(shè)計； 第7-8周：完成主要零部件的設(shè)計； 第9周： 完成外文翻譯（不少于3000字）并準(zhǔn)備期中答辯材料； 第10-12周：繪制總體結(jié)構(gòu)裝配圖和主要零件圖（至少折合A0圖紙2.5張）； 第13周： 驗證設(shè)計方案，并完成論文初稿； 第14-16周：完善畢業(yè)設(shè)計相關(guān)資料，準(zhǔn)備答辯。 課題研究所需的參考文獻： [1] 韓碩．四足步行機器人的平面八桿腿機構(gòu)設(shè)計與步態(tài)規(guī)劃研究[D]．山東大學(xué)，2019. [2] 張金山．四足步行機器人的3-5R并聯(lián)腿機構(gòu)設(shè)計與步態(tài)規(guī)劃[D]．山東大學(xué)，2019. [3] 張洪賓．雙足步行機器人的步態(tài)規(guī)劃與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制[D]．華南理工大學(xué)，2016． [4] 王帥帥．四足并聯(lián)腿步行椅機器人運動規(guī)劃與控制系統(tǒng)設(shè)計[D]．燕山大學(xué)，2016． [5] 劉明敏,徐方.四足機器人靜步態(tài)連續(xù)行走策略[J].??機械設(shè)計與制造，2018, 卷缺失(7): 263-265. [6] 范大川．并聯(lián)腿式六足步行機器人的運動學(xué)分析和步態(tài)設(shè)計[D]．長春工業(yè)大學(xué)，2019. [7] 李巖．四足步行機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計分析[J]．山東工業(yè)技術(shù)，2019卷缺失(10): 138. [8] 于千源．一種新型步行機器人用混聯(lián)腿運動學(xué)研究[D]．鄭州大學(xué) ，2019. [9] 唐新星，范大川等．六足并聯(lián)步行機器人工作空間[J]．重型機械，2019，卷缺失(2): 34-37. [10] 曾顯武， 雙足機器人設(shè)計及步態(tài)規(guī)劃仿真[D]．山東大學(xué)，2019. [11] 濮良貴等．機械設(shè)計[M]．高等教育出版社，2015. [12] 左其波，王春玲，歐陽常童．兩足步行機器人設(shè)計[J]．?dāng)?shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2018，36(09):104-105. [13] 牛建業(yè)．基于串并混聯(lián)機構(gòu)的四輪足步行機器人研究[D]．燕山大學(xué)，2018。 [14] 魏可心．雙足機器人上樓梯動作仿真與設(shè)計[D]．石家莊鐵道大學(xué)，2017. [15] 孔瑞祥．四足機器人軌跡規(guī)劃與運動學(xué)仿真分析[D]．華北水利水電大學(xué)，2017. [16] Y，Yavin.Modelling and control of a walking four link robot[J]， Mathematical and Computer Modelling，2002，35(3). [17] Duysens Jacques，F(xiàn)orner-Cordero Arturo.Walking with perturbations: a guide for biped humans and robots，[J]， Bioinspiration & biomimetics，2018，13(6). [18] WANG Hongbo，SANG Lingfeng.Kinematics and Dynamics Analysis of a Quadruped Walking Robot with Parallel Leg Mechanism[J]．Chinese Journal of Mechanical Engineering，2013, 26(5): 881-891. [19] ZHUANG HongChao.A review of heavy-duty legged robots[M]．Science China(Technological Sciences)，2014. [20] Hudyjaya Siswoyo，Jo1Nazim Mir-Nasiri.Development of Minimalist Bipedal Walking Robot with Flexible Ankle and Split-mass Balancing Systems[J]．International Journal of Automation and Computing，2013, 10(5): 425-437. 指導(dǎo)教師審查意見： 1、論題具有（較強的、一定的）現(xiàn)實意義和學(xué)術(shù)價值；論點（鮮明正確有新意、清楚），表現(xiàn)出一定的獨創(chuàng)性。 2、該生對課題查閱了一定技術(shù)文獻，學(xué)習(xí)態(tài)度端正，論文涉及面廣，難度適中，工作量適度。 3、該生能熟練的綜合運用所學(xué)理論和專業(yè)知識；能較全面的或深入地分析實際問題，表現(xiàn)出較強的獨立進行研究的能力。 4、開題報告格式（符合要求、基本符合有要求、存在少量格式錯誤），所選題目與專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)（基本）吻合。 5、根據(jù)該生的現(xiàn)有基礎(chǔ)，通過課題工作期間的努力可以（較好地）完成課題任務(wù)。 同意該學(xué)生繼續(xù)進行畢業(yè)設(shè)計工作。 指導(dǎo)教師簽字： 　　　 2020年 月 日 指導(dǎo)委員會審核意見： 該生的論文選題（較好、一般），具有（較高的、一定的）理論和實踐價值。論文研究工作量（充實、適中、較少），研究方法（合理、比較合理），研究的重難點（明確、比較明確）。開題報告格式（正確、基本正確、存在少量錯誤需要修改）。經(jīng)過評審和表決，評審小組成員一致同意通過該篇開題報告，同意學(xué)生繼續(xù)進行畢業(yè)設(shè)計工作。 組長簽字： 　　　2020年 月 日