仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與研究

仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論〔〕仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論學(xué)號：專業(yè)：機械工程與自動化系別：機械與電氣工程系指導(dǎo)教師：20234月i/33仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論摘要仿生的運動,這種設(shè)計已確定腳構(gòu)造,使用3自由度的分析實現(xiàn)向前運動,把運動的計的可行性都包含在總設(shè)計。關(guān)鍵詞：仿生；機器人；機構(gòu)i/33ABSTRACTThepaperhassummarizedthebackgroundandthegoalofitstopicandhasmadethesimpleintroductionofthebionichexapodrobot.Throughtheresearchofthemotionofthesixfeetoftherobot,Thisdesignhasdeterminedthefootstructure，usingtheanalysisof3degreesoffreedomrealizestheforwardmotionandturningmotionoftherobot.Picturingofthecomponentandassemblymappingofthebionichexapodrobotaswellastheinspectionofrelatedpartswhichensuresthefeasibilityofthemachinerydesignarebothincludedinthetotaldesign.KEYWORDS：bionics；hexapodrobot；machineryii/33目錄\l“_TOC_250027“摘 要 i\l“_TOC_250026“ABSTRACT ii\l“_TOC_250025“目 錄 iii\l“_TOC_250024“緒 論 1課題背景與目的 1\l“_TOC_250023“仿生氣器人爭論現(xiàn)狀與進展趨勢 2\l“_TOC_250022“設(shè)計思路 7\l“_TOC_250021“仿生學(xué)原理分析 7\l“_TOC_250020“仿生蜘蛛機器人的爭論方法與思路 7\l“_TOC_250019“整體設(shè)計方案 9\l“_TOC_250018“工作原理分析 9\l“_TOC_250017“三角步態(tài)原理分析 9\l“_TOC_250016“機器人走動步態(tài)分析 9\l“_TOC_250015“機器人機構(gòu)總體設(shè)計 9\l“_TOC_250014“電機的選擇 13\l“_TOC_250013“舵機驅(qū)動原理 15\l“_TOC_250012“舵機原理 16\l“_TOC_250011“舵機掌握方法 16\l“_TOC_250010“零件的設(shè)計 18\l“_TOC_250009“軀干的設(shè)計 18\l“_TOC_250008“基節(jié)設(shè)計 19\l“_TOC_250007“關(guān)節(jié)蓋的設(shè)計 20\l“_TOC_250006“脛節(jié)片的設(shè)計 20\l“_TOC_250005“足的設(shè)計 22\l“_TOC_250004“連接桿的設(shè)計 22\l“_TOC_250003“固定片的設(shè)計 23\l“_TOC_250002“結(jié) 論 24\l“_TOC_250001“參考文獻 26\l“_TOC_250000“致 謝 28iii/331緒論課題背景與目的機器人的消滅是科技不斷進展的必定產(chǎn)物，隨著,社會的不斷進展,機器人的工智能技術(shù)的爭論主要是智能機器方向,所以如今對智能機器人的科研程度已經(jīng)是一個國家科學(xué)以與技術(shù)的競爭的一個重要方面。一個國家啊對智能機器人研發(fā)的程度表達出國家的綜合的科技實力，型機器人的研發(fā)更是表示出一個國家他的尖端科技?，F(xiàn)在，世界上機器人在生活中的的應(yīng)用是很普騙的，機器人更是有方向展現(xiàn)了寬闊前景。一些我們?nèi)祟悷o法到達的環(huán)境。機器人卻可以在那里正常工作，人類爭論出的機器人不僅僅只有動物的外行還有更多的其他的功能。更加多元化啊。除了傳統(tǒng)的設(shè)計方法,人們也關(guān)注生物世界,查找奇特的生物從自然中吸取靈感,他們承受了運動機制和行為的運動和掌握機器人,使機器人不僅感到思維有肯定的功能,這些功能掌握行動,用生物或類似于人類的才智利用仿生學(xué)的相仿生蜘蛛機器人是仿照多足的動物的運動的方式的特別一種的機器人。經(jīng)過調(diào)人的運動方式更有著其他不具有的力量優(yōu)勢,仿生氣器人運動方式流淌性良好,能適應(yīng)各種坎坷路面。仿生蜘蛛機器人在坎坷和路況極差的地面上的運動速度仍舊很快，而且能耗較少[2]。揮這些仿生氣器人的最大價值。讓我們生活更加便捷，我們只能毫不松懈不停的對仿生氣器人進展深入爭論。1/33仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論仿生氣器人爭論現(xiàn)狀與進展趨勢國外仿生氣器人爭論現(xiàn)狀2.1LAURONⅡ圖2.2 Hamlet機LAURON系列六足機器人德國卡爾斯魯厄大學(xué)是一個科研機構(gòu),有著悠久歷史的學(xué)校機器人的開發(fā)團隊有足夠多的仿生氣器人持續(xù)了數(shù)年的集中爭論和開發(fā)。以下是他們的覺察。團隊(2.1)是一種特定的六個同樣的肉體,頭和腳。整個身體機制設(shè)備不僅具有納米微掌握器,系統(tǒng)處理單元、電源開關(guān)和照相機,和全部組件都安裝在它的身體,32公斤,公斤的重量,不影響其操作,0.5M/s。不僅在它的小身體配備軸角編碼器,壓力傳感器、傾角傳感器、紅外測距傳感器和其他傳感器和攝像機配備一個視覺傳感器。六條腿的機器人主要是依靠各種傳感器和對接收到的信號分析,反響處理隨便運動在凹凸的外表。,和正在開發(fā)的步行機器人(2.2)。它共,每個關(guān)節(jié)運動掌握。兩端配備了一個機械腿框架構(gòu)造,每個裝有三維力傳感器的構(gòu)造和每只腳,受碳纖維保護膜保護。機器人使用兩層分布式2/33仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論,和態(tài)度的傳感信號處理操作。650mmx500mmx400mm,12.7公斤,可以在簡單的地面勻速0.2米/秒。它有獨立的行走和攀爬力量。Lobstei機器龍蝦在美國國防高級爭論打算局部門支持的海上作戰(zhàn)部隊和波士頓在美國,一個東北大學(xué)聯(lián)合開發(fā)了一種仿照龍蝦八足步行機器人。(如圖2.3)它能完成我的檢測和4x8英寸的殼,殼,3自由度的腿,可以完成浮動和爬行,頭部設(shè)有兩個鉗,舵由液壓掌握,8英寸長尾與水流的掌握拉伸,保持飛機的穩(wěn)定性。,驅(qū)動機聯(lián)合行動由外形記憶合金(秦力氣可以人工肌肉)掌握。掌握器包括一套完整的關(guān)于龍蝦的行為數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)庫根本上囊括了全部組織的指令的龍蝦步態(tài)。固然,installedSome炸藥。圖2.3 Lobstei機器Hexplorer2023六足步行機器人Hexplorer步行機器人的爭論和開發(fā)加拿大大學(xué)(2.4),它有六英尺,分布在一個圓形的身體。每個機械腿是由三個獨立的掌握上面的三個關(guān)節(jié)。TIC2023系列DSP掌握系統(tǒng),該系統(tǒng)承受分級掌握7塊DSP芯片,每個掌握三個腿的關(guān)節(jié)和其要掌握中心傳輸信號，就可以掌握單獨的腿。實現(xiàn)六條腿的步態(tài)規(guī)劃，通信通過CAN總線接口和大事治理模式。3/33仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論國內(nèi)仿生氣器人爭論現(xiàn)狀,8090年月初才開頭設(shè)計這方面的爭論。在上個世紀(jì)九十年月初,北京航空航天大學(xué)在中國開發(fā)了前四仿照動物機器人。這是一個重達兩噸,承受液壓驅(qū)動機器人。19893月,沈陽自動化爭論所、長春光機合作進展的海蟹,是一個六英尺,25度極自由的六條腿的機器人,1500公斤,500米。1980年,中國科學(xué),用四邊形和凸輪的理論制造了八腳蟹步行機,被廣泛的應(yīng)用1989年,已經(jīng)進展了四足步行機器人的設(shè)計和爭論,而且成功地開發(fā)了一種四足步行機,和步行測試，錢博士在地面,墻兩棲機器人的愛是特別的,JTUWM91pei-sunpei-sun媽,機器人承受兩級分布式掌握系統(tǒng),計算機模擬電JTUWM-III對角步態(tài),PVDF測力傳感器。02,guo-zheng燕,徐小云和其他人在同一時間開頭爭論小型六足仿生氣器人的設(shè)計,如圖1所示,13日步行機器人毫米,206.3克,3毫,DTWN框架進展的三個三腳機器人，華中科技大學(xué)“4+2”多個雙腿行走機器人和MINIQUAD多足步行機器人如圖1-15所示,多個機器人運動和掌握打算的同時,此外,腿,墻相關(guān)模塊功能的實現(xiàn)進展了具體的設(shè)計和爭論。國家“863”的支持下,智能機器人主題,北京航空航天大學(xué)的進展更簡潔操作4/33仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論BH4——承受周密靈活手齒輪構(gòu)造,四個手指,有16個節(jié)點,每一個聯(lián)合使,電機,安裝在手指。主要掌握系統(tǒng)多目標(biāo)分層掌握系統(tǒng)。抱負的軌跡跟蹤和協(xié)調(diào)層四個手指關(guān)節(jié)位置掌握是完成四個電腦掌握器。手指掌握器都在一樣的物理掌握器內(nèi)的每一個關(guān)節(jié),為了提高掌握精度的相互傳遞信息,使掌握誤(孩子)技術(shù)的爭論已經(jīng)取得了,仿生氣器魚”模型是成功的,同時掌握機器魚檢測。哈爾濱工業(yè)大學(xué)開發(fā)的仿人手臂和仿人雙足機器人柔性機器人。仿人手臂的空間大的特點,而沒有,如構(gòu)造緊湊，掌握軟件的整個過程可以爬,超越障礙等。除了四周的最優(yōu)聯(lián)合功率限制。仿生氣器人通過生物擬態(tài)的性能和行為，將它的構(gòu)造特點、運動和行為是應(yīng)用在機器人的設(shè)計上。,開發(fā)了一些具有生物的外觀或功能的機器人系統(tǒng)。仿生氣器人的誕生是由于仿生技術(shù)和機器人技術(shù)的集成,在仿生學(xué)、信息科學(xué)、力學(xué)、微電子掌握、計算機科學(xué)、組織、、傳感器技術(shù)、人工智能、和很多其他科目,所以機器人的優(yōu)勢傳統(tǒng)的機器人,和生物運動機理和行為方式,應(yīng)用于機器人的運動控制理論模型,本質(zhì)上是對數(shù)以百萬年來大自然的進展過程的“自然選擇”來提高機械手的運動力量和效率,使其超越原始理論的障礙,大大提高機器人的運動特性和工作效率。仿生氣器人大致可分為仿人機器人,和仿照人類的生物機器人，仿人機器人是機器人技術(shù)的前沿課題的一個具有挑戰(zhàn)性的技術(shù)問題,主要是爭論多自由度機器人機械臂關(guān)節(jié),指的是結(jié)合兩只腳行走機器人靈活手的身體,仿照人類的生物,主要爭論了蛇形機器人,水下機器人和機器人、飛行方向和熱門話題的爭論主要涉與到運動的仿生氣理的仿生氣器人,仿生掌握機制、信息感知仿生、仿生能量代謝和合成的仿生材料。目前，我國已經(jīng)研發(fā)了幾款比較典型的仿生多足機器人，像仿壁虎四足機器[3]。機器人在農(nóng)業(yè)。國防。消遣和效勞等行業(yè)都得到良好的應(yīng)用，機器人正朝著智能化的方向進展，將人工智能與仿生學(xué)相結(jié)合制造出類生物機器人。近年來由ASIMO\還有、美國火星探測器等工程的研制成功，智能機器人的爭論和進展，最重要的是是能夠代替人在危急、惡劣等環(huán)境中從事特別工作的特種智能機器人的爭論和進展，已經(jīng)是各國政府制定高技術(shù)打算的一個重要內(nèi)容，支撐智能機器人的關(guān)鍵技術(shù)——感知與智能掌握技術(shù)已成為機器人爭論領(lǐng)域的熱點之一[1]。5/33在1990年月早期,美國麻省理工學(xué)院教授布魯克斯的幫助下學(xué)生,產(chǎn)生一批蚊子機器人,名叫昆蟲,,僅僅是,深海探測,收集樣本,捕獲海洋生物,海底焊接等，幾年之前。一些科技工作者送給圣地亞哥動物園一些鳥電子,長1.32米,是由2843個零件組成的。通過搖擺身體和尾巴,真的可以像魚游泳,7.2公里每小時的速度。可以使用它在海上連續(xù)工作幾個月,映射和探測水下海洋污染,您還可以使用它來拍攝,由于它仿照金槍魚。作為一個軍事偵察和科學(xué)探究的工具,它的進展和應(yīng)用前景格外廣泛。目前,中國科學(xué)院已經(jīng)開發(fā)出類似的仿生氣器魚。爭論制造昆蟲機器人,,一些人開發(fā)一個敏捷的機器昆蟲的腿,大小只有1/3的信用卡,您可以輕松地跳過障礙像蟋蟀,的科學(xué)家在美國,后安裝太陽能電池板和傳感器可以自主飛行很長時間。這種機器昆蟲是最特別的地方突破的概念“影響關(guān)節(jié)必需添加引擎”。機器人是人工智能的方向快速進展,仿生氣器人的進展格外快。機器人有價值是它可以做很多人類不能完成的任務(wù),人是一個生命體征,動物,對生活環(huán)境有很高的要求。盡管機器人是一種機器,它沒有生命體征,只有在惡劣的環(huán)境工作將身體材料有更高的要求。所以你可以讓機器人來完成那些人類無法代替人工任務(wù)。與人類爭論的擴大,以與人類生活水平的不斷提高,機器人的進展也越來越重要[3]。所以機器人確定會朝著仿生方向進展。曾經(jīng)在IEEE機器人學(xué)與仿生學(xué)國際學(xué)術(shù)會議上，與會的機器人專家就指出：特點工作的仿生氣器人，有望代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工業(yè)機器人，成為成為將來機器人的進展方向[1]。6/332設(shè)計思路仿生學(xué)原理分析仿生式蜘蛛機器人，顧名思義，我們借鑒自然界當(dāng)中昆蟲的運動原理。腳是昆蟲的運動器官。昆蟲有3步行,在胸部,胸部和胸部都有一雙,我們反過25節(jié)和局部:為了便利走路。小完畢還有兩個堅硬和銳利的爪子,它可以用來把握對象。步行是一組三條腿,前后肢的一邊和另一邊的腳set.Thus托架構(gòu)造,形成了一個三角形的三條腿在地上,往后推,另三條腿舉起來取代。前足后固定對象在它的爪子把昆蟲的身體向前,足以支持和提高身體的一邊,腳后促進蟲體之前,同時使蝸桿轉(zhuǎn)動。這種運動方式使昆蟲可以在什么時候停頓都可以，由由于中心遺址是不變的。的武器、依靠剩下的四條腿運動仿生蜘蛛機器人的爭論方法與思路考慮用合理用材、便捷制造安裝、價格低廉和牢靠性高等問題。仿生蜘蛛機器人機制包括身體和腿兩局部、,首先得打算腿的數(shù)量。以與其他數(shù)據(jù)。現(xiàn)有計算多組機器人包括三、四、六尺、八尺以上,腳的數(shù)量大,重載和慢鏡頭,和青年的數(shù)量似乎更敏捷的運動。數(shù)選擇的因素主要包括:穩(wěn)定、節(jié)能、冗余、聯(lián)合掌握性能的要求,生產(chǎn)本錢,質(zhì)量,簡單的傳感器和可能的步態(tài),等等,腿配置指的7/33仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論是腳的行走機器人相對于身體的位置和姿勢的安排,確定分布形式,還需要考慮一,比方腿在主平面幾何配置和相對彎曲腿的方向桿,等等。此次設(shè)計腿的分布如圖1所示。圖1仿生蜘蛛機器人腿的分布示意圖Fig1Bionicsixfootrobotlegdistributiondiagram另一側(cè)的中足共同組成一組。其他三條足組成另外一組。8/33仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論3整體設(shè)計方案工作原理分析的典型步態(tài)。以下主要分析三角步態(tài)原理。三角步態(tài)原理分析體重心比較低，簡潔穩(wěn)定，所以這種行走方案可以得到廣泛運用機器人走動步態(tài)分析18由于腿具有水平和垂直平面的運動自由度，所以需要考慮利用三角步態(tài)來實現(xiàn)直18〔1-18，如以下圖所示。機器人機構(gòu)總體設(shè)計六條腿的機器人六條腿走路運動過程中分為兩組,昆蟲的身體一側(cè)的前足和后腿在另一邊的腳作為一組,,會有一組腿,一組腳,三個降落腿不僅使昆蟲的身體穩(wěn)定,搖擺和驅(qū)動力,昆蟲身體能完成直線或旋轉(zhuǎn)群體,2,4,6為另一組腿。六條腿的機器人通過掌握兩腿交替提高搖擺,實現(xiàn)步行運,等效串聯(lián)的手臂,同時在三條腿或六條腿9/33i和身體成分較為封閉鏈自由度并聯(lián)機構(gòu)。步行機器人行走在正常狀況下,胎停頓支持腿與地面接觸有摩擦,可以簡化為點接觸,相當(dāng)于3自由度球面副的機制,加上與關(guān),每個關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)),每條腿有6時候步行機器人的腿支撐階段數(shù)n,然后用n模型空間多環(huán)并聯(lián)機構(gòu)分支機構(gòu),它的自由度可以計算下一個類型:iF

f

f F 〔1〕i p 1 i p 1 式中：p 運動副數(shù)，p=4n；i i f----第i個運動副具有的自由度數(shù)，f=1〔i=1~3n〕,f=3(i=3n+1~4n)，L 獨立封閉環(huán)數(shù)，i i ----第i=6；i ip f----f=0p F1和0 分別為局部自由度數(shù)和重復(fù)約束數(shù)，F(xiàn)1=0，0=0。將以上參數(shù)代入式〔1〕，可得：F=3n+3n-(n-1)6=6干在肯定范圍內(nèi)都可敏捷的到達任意位置，而且呈現(xiàn)要求的姿勢。仿生蜘蛛機器人腿分布示意圖如圖3所示。10/33仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論圖3仿生蜘蛛機器人腿分布示意圖Fig3Bionicsixfootrobotlegdistributiondiagram仿生氣器人蜘蛛六腿機身的盤上均勻分布,依據(jù)設(shè)計要求:一條腿有三個自由度的運動,因此每條腿組裝三個電機實現(xiàn)三個轉(zhuǎn)動自由度。電機裝配位置腿和關(guān)節(jié),,關(guān)節(jié),膝蓋和腳踝,每個都有相應(yīng)的自由度,以確保正常的運動。脛骨關(guān)節(jié)連接,以保證良好的能動性,六條腿的機器人腳后通常使用昆蟲腳設(shè)計的一局部,好的,優(yōu)越的有用性和良好的敏捷性。腿交替來支持身體的質(zhì)量在行走的過程中,和推動身體向前移動在負重條件,因此必需適應(yīng)整個剛度和承載力的質(zhì)量。工程設(shè)計的仿生氣器人蜘蛛,三個自由度的腿在一個類似的機構(gòu),包括膝蓋和腳踝是由電機驅(qū)動和錐齒輪,為了使用簡潔的機構(gòu)來獲得更大的工作空間和敏捷性。電機通過掌握相應(yīng)的關(guān)節(jié)運動使機器人具有多個自由度,可以實現(xiàn)機器人走在任何時候自由的領(lǐng)域。在構(gòu)造上,以確保它可以更有效地模擬昆蟲走路的方式來完成相對簡單的運動。驅(qū)動系統(tǒng)在機器人仿生蜘蛛等效生物肌肉的作用,轉(zhuǎn)變它,把腿關(guān)節(jié)機器人的姿勢。驅(qū)動系統(tǒng)必需擁有足夠的功率對關(guān)節(jié)進展加、減速并帶動負載，而且自身必需輕松、經(jīng)濟、精準(zhǔn)、靈敏、牢靠且便于維護六足機器人的腿生物構(gòu)造示意圖4所示[8]。11/33仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論圖4仿生蜘蛛機器人腿的生物構(gòu)造示意圖Fig4Bionicsixfootrobotlegbiologicalstructurediagram2舵機安裝示意圖Fig2Steeringgearinstalledscheme行走步態(tài)分析56101112161718BDF狀態(tài)也保持全都。當(dāng)一個三角形內(nèi)的三條腿支撐時，另三條腿正在搖擺。支撐的三條腿使身體前進，搖擺的腿對身體沒有力以與位移作用，只使小腿向前運動，做好接下來支撐的預(yù)備。步態(tài)函數(shù)，的占空系數(shù)為0.5，支撐相還有搖擺相經(jīng)過調(diào)整，滿足平坦地形時行走步態(tài)要求以與穩(wěn)定裕量要求[7]12/33仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論轉(zhuǎn)彎步態(tài)分析先E,C,A,號腿先抬起，然后C,A號腿向前搖擺，E腿保持不動。此時B、D、F腿支撐。然后A、C、EB、D、FA、CB、D、E、F電機的選擇選擇電機時需要考慮機器人地質(zhì)量以與最大扭矩。必需要有機器人的腿的質(zhì)量以與尺寸，通過查閱然后預(yù)算可以得出：上腿〔股節(jié)〕有效長度是34mm，中〔脛節(jié)的有效長度是34mm,〔足的有效長度是90mm1901401505如下圖5仿生蜘蛛機器人腿的受力簡圖Fig5Bionicsixfootrobotlegforcediagramxoy平面，仿生蜘蛛機器人地重心在xoy平面上O，z軸和機身垂直。3個自由度，每條腿都是由上腿和中腿以與下腿通過舵機連接形成。在本次設(shè)計中，上腿的長度是34mm，中腿地長度是34mm，13/33仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論下腿地長度為90mm。機體和上腿由A號舵機連接，上腿和中腿是B號舵機連接，C舵機連接。腿著地的時候，上腿和中腿間的夾角為135°，中腿與135°，抬腿的時候，B舵機逆時針轉(zhuǎn)動30°。在仿生蜘蛛機器人行走的過程中，要避開腿與腿會遇到，所以腿搖擺的時候需要選擇適宜的角度，在本設(shè)計中運動掌握的時候選擇的搖擺角度為30°。ix首先用q1q2qn表示質(zhì)點系的廣義坐標(biāo)，即有ix2xxiq2

〔2〕1ni q1n

1 q

q ns3 2，，，x lcoss3 2

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)，s3x22 3 qx2

sin1lsin()，，2 2 23 2 3xp22lcosxp22

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，，則仿生仿生蜘322323蛛機器人步行足的廣義平衡方程為：322323M2-

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23323其中M2、M3為膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)所需扭矩，l2、l3、m2、m3為脛節(jié)、足的長度和質(zhì)量。23323“三角步態(tài)”以得到足的反力為：仿生蜘蛛機器人在實際運動中，存在45135,30302 2 32222323據(jù)此，可推算出各關(guān)節(jié)所需的扭矩為：2222323

212M ml2122 2

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)〔6〕M 1mgl3 2 3 3

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〔7〕)2323當(dāng)2=90°，2-3=30°時，由公式得，關(guān)節(jié)需輸出扭矩最大值為：)232314/33仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論M2max

1mgl2 2 2

m3gl2

1l23

sin30

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lsin30)1.58Nm 〔8〕331 〔9〕33M3max

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sin30Pl

sin30 0.8Nm計算得出，電機的最大輸出扭矩要大于1.58Nm。依據(jù)得到的數(shù)據(jù)；來選用的伺服馬達是TowProSG303。主要技術(shù)參數(shù)如下：轉(zhuǎn)速：0.23秒／30度。力矩：1.8Nm。40.4mm×19.8mm×36mm。重量：37.2g。5V電源供電。舵機的構(gòu)造如圖6所示圖6舵機的內(nèi)部構(gòu)造圖Fig6Internalstructureoftheactuator仿生蜘蛛機器人的質(zhì)量以與腿部的尺寸，為后面的零件設(shè)計做了充分預(yù)備。舵機驅(qū)動原理伺服電動機〔舵機〕15/33仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論舵機原理舵機是一種擁有的簡潔的構(gòu)造的、集成化的直流的的伺服系統(tǒng)，它的內(nèi)部構(gòu)造由直流電的機和減速齒輪和電位計和的制電路組成。掌握信的號線提的的供肯定0°位置，那電機只能朝著一個方向運動。舵機所承受地驅(qū)動信號為脈沖比例調(diào)制信號變化的脈沖寬180°，脈沖寬度和轉(zhuǎn)角為線性關(guān)系。所90°位置。機器人和關(guān)節(jié)連接的的舵機的轉(zhuǎn)軸是水平轉(zhuǎn)動，掌握腿部的前進和后退。舵機掌握方法最標(biāo)準(zhǔn)舵機是有3條導(dǎo)線，分別為：地線，電源線，掌握線。輸出轉(zhuǎn)軸電源地線圖7標(biāo)準(zhǔn)舵機FigFig7Standardsteeringgear電源和地線用開陽于供給內(nèi)部直流伺服電開陽動機和能量所需的掌握電路,電壓之間通常是4到6v,這里用5v。操舵裝制置的電開陽源應(yīng)當(dāng)能夠供給足夠的電力。行輸入是一個開陽周期的寬度可調(diào)方波脈沖信號,方波脈沖信號的周期角度轉(zhuǎn)變脈沖寬度成正比。你可以看到從舵機掌握方法的角度,舵機的掌握信號在本質(zhì)上是一個可調(diào)寬FPGA本錢16/33為掌握舵機。這是主要機構(gòu)的設(shè)計,單片機電子零件臨時不去做更多的爭論。輸入信號脈沖寬度0.5m〔20ms〕0.5m

角

90450111圖8舵機輸入信號脈沖寬度和輸出轉(zhuǎn)角的關(guān)系1Fig8ActuatoroutputangleandinputsignalpulsewidthFig8Actuatoroutputangleandinputsignalpulsewidth17/33仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論4零件的設(shè)計軀干的設(shè)計以把機身做成了圓片外形，直徑：150mm。上下各有一個，中間又通過加工的內(nèi)螺紋地金屬圓柱做支撐，從上到下用螺釘把它固定。在主板上鉆出六組通孔，每組兩個，以用來安裝仿生蜘蛛機器人的腿。通孔M3的開槽圓柱頭螺釘?shù)拇髲?，以便螺釘能穿過通孔?？追植荚诎霃綖?5mm的圓上，同組兩個孔相距為25mm。由于要減輕重量，在不會影響構(gòu)造的安全的狀況下，對圓片做鉆孔，十二個孔都均布在半徑為50mm的圓上面，中心也同樣去一個半徑為40mm的圓形。這樣以來就可大幅降低零件的質(zhì)量。機身主板是整個機構(gòu)最中心的地方，它承載輕松化地設(shè)計還得要強調(diào)它本身與部件牢靠性和便于維護的特點。機身主板如圖9。圖9機身主板Fig9 Motherboard18/33仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論基節(jié)設(shè)計,應(yīng)考慮舵機的安裝。這兩個表的局部是用來構(gòu)成一個根本局部。節(jié)片分為上層節(jié)片和基地。圖10為上基節(jié)片圖10基節(jié)片F(xiàn)ig10Coxalplate做髖生長板的安裝位置腿向前伸,使腿部空間增加,可以避開兩條腿受傷,它的長度是65毫米,前面是25毫米寬度后端根底32mm.Consists兩個街區(qū),基地節(jié)片上中心鉆一個直徑4毫米的洞,留給轉(zhuǎn)向齒輪軸。在圓的中心為中心的圓半徑7.5毫米統(tǒng)3毫米。通過與固定在轉(zhuǎn)動軸上的圓片連接，當(dāng)舵機轉(zhuǎn)動時，舵機的機身就會帶動與它緊固的局部轉(zhuǎn)動。這個位置可稱為仿生蜘蛛機器人的跟關(guān)節(jié)。下根本節(jié)片舵機與聯(lián)合平臺,放置在前面的中心半圓的半徑10毫米晶片,晶片11為下基節(jié)片圖11下基節(jié)片F(xiàn)ig11Basesegment下基節(jié)片和上基節(jié)片在其構(gòu)造上只有一個直徑是4mm的通孔的區(qū)分，其根本19/33仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論尺與上基節(jié)片一樣，厚度都為3mm。關(guān)節(jié)蓋的設(shè)計聯(lián)合掩蓋函數(shù)是用來連接關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)。剪輯與關(guān)節(jié)舵機在后面,前面的膝關(guān),由于對兩個舵機負載這局部,考慮到穩(wěn)定性,〔圖12即關(guān)節(jié)蓋〕圖12關(guān)節(jié)蓋Fig12Jointcover前端處理長42毫米寬21毫米方孔,方孔用于修復(fù)膝關(guān)節(jié)操舵裝置由聯(lián)合封面圖,后面操舵裝置的聯(lián)合,通過兩個螺絲。多在洞前略大于操舵裝置的大小與位置和大小,舵機方孔,之前和之后的每一個,兩個聯(lián)合掩蓋20的固定局部。所以成四個M4螺釘,通過兩個洞,和關(guān)節(jié)封面是固定的。聯(lián)合掩蓋的根本尺寸85毫米長,60毫米,厚度3毫米寬。后面是40毫米寬。綜合兩個舵機安裝位置,膝關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)向齒輪軸和聯(lián)合轉(zhuǎn)向齒輪軸的距離是30mm.The30mm的線段的長度,由于腿的長度30mm腿之間的碰撞,使每條腿可以熬煉在一個安全的區(qū)域。便于操控與行走，確保了機構(gòu)的可行性。脛節(jié)片的設(shè)計Shin20/33仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論上部的柄節(jié)片和連接到膝關(guān)節(jié)的操舵裝置,當(dāng)膝關(guān)節(jié)操舵裝置,脛骨底部連接到腳踝和腳,可以促進腳,腳。從下往上,當(dāng)腳腳踝舵機旋轉(zhuǎn),地面接觸由于腳與地面接觸局部相當(dāng)?shù)哪_是固定的,踝關(guān)節(jié)脛骨上轉(zhuǎn)向扭矩傳遞節(jié)片上升。傳遞上去的扭矩使仿生蜘蛛機器人的軀體運動。片的設(shè)計。傳動的脛節(jié)片地構(gòu)造圖如圖13所示圖13傳動脛節(jié)片F(xiàn)ig13Femurplatetransmission傳動脛節(jié)片的尺寸為長75mm22mm3mm。在兩端的半圓的圓心位4mm的通孔用于與舵機相連接。在中間中心線兩邊分布有兩個直2.245mm。圖14脛節(jié)片F(xiàn)ig14Tibiaplate為圖14所示腿。21/33仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論足的設(shè)計了可以減小與地面的摩擦，足前端做成了尖的圓頭狀。如圖15所示圖15足Fig15Foot90mm，這個長度是從足尖到裝在足上地舵機的轉(zhuǎn)軸長度，實際足的零件的設(shè)計長度是108mm，要保證90mm后還需要有舵機的裝配空間。足寬為30mm。連接桿的設(shè)計,需要添加支持。體積小和桿連接器質(zhì)量成為首選的設(shè)計。首先,六條腿的機器人身體機身主板,兩塊板之間的距離需要推動的大小關(guān)節(jié)舵機,結(jié)果說明連桿上的箱子應(yīng)當(dāng)是44毫米長。通過兩頭的螺釘緊固。圖16即軀干上的連接桿。圖16軀干連接桿Fig16Trunkconnectingrod節(jié)片的連接，使得通過脛節(jié)把足和股節(jié)連接起來如：如圖17所示。22/33仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論固定片的設(shè)計

圖17脛節(jié)連桿Fig17Femurrod如何使轉(zhuǎn)向軸轉(zhuǎn)矩效應(yīng)的幾個關(guān)節(jié),腿需要相關(guān)和固定,以確保機器人走路腳穩(wěn)定和良好的敏捷性。需要設(shè)計特別的局部。鑒于前面設(shè)計局部設(shè)計一塊晶片固傳遞扭矩。關(guān)節(jié)連接件通過中心孔和操舵裝置板固定圓柱銷連接,用于修復(fù)操舵裝置的位置,和機構(gòu),以確保穩(wěn)定的仿生蜘蛛機器人。另外連接片還通過四個螺釘與基節(jié)片或脛節(jié)片相連接。在跟關(guān)節(jié)與股節(jié)片相連的過程中以與在膝關(guān)節(jié)與脛關(guān)節(jié)的連接過程中，加上一條腿的過程中連接到腳踝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)和足根的過程中需要連接定子和連接件,關(guān)鍵局部看似簡潔,實際上在確保穩(wěn)定的機構(gòu)行走的狀態(tài),它的作用。計時敏捷運用如圖18和1923/33仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論圖18 傳動連接片 圖19關(guān)節(jié)連接片F(xiàn)ig18Drivingconnectingpiece Fig19Jointconnectingpiece結(jié)論,參考書籍和大量的機器人設(shè)計設(shè)計數(shù)據(jù),,確定仿生氣器人的總體方案、構(gòu)造設(shè)計、軟件設(shè)計和編程。這個畢業(yè)設(shè)計給了我一個獨立的分析問題,解決問題,同時進一步理解和穩(wěn)固熬煉自己的實踐力量,為將來的工作是極大的幫助。還覺察了設(shè)計中的一些缺乏,仍有一些有待改進,總結(jié)如下:1〕.目前我的設(shè)計,掌握機器人的速度、方向,實現(xiàn)良好的掌握,但在轉(zhuǎn)向步態(tài),轉(zhuǎn)換的步態(tài)是不夠敏感。因此需要進一步爭論掌握系統(tǒng),完善的數(shù)學(xué)模型。2〕.為了實現(xiàn)仿生氣器人的功能,如障礙、避障或障礙,傳感器就足夠了?？?共同完成的功能仿生氣器人的性能,以便實現(xiàn)真正意義上的仿生氣器人。3〕.建立機器人的實體模型六邊連接連接結(jié)實力量尚且缺乏局部我通過這次畢業(yè)設(shè)計,材料,加工、裝配、單片機與接口技術(shù)有更深入的理24/33仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論仿生蜘蛛機器人的設(shè)計與爭論,最重要的是我的設(shè)計的畢業(yè)設(shè)計進展的想法,我受益匪淺!畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)在一個大的學(xué)問培訓(xùn),次設(shè)計