四足机器人结构设计
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毕业设计 开题报告
题 目： 四足机器人结构设计
1．毕业设计的主要内容、重点和难点等
1 主要内容：四足机器人作为仿生机器人的一种形式，在国内外得到了广泛的研究。四足机器人步行腿具有多个自由度, 落足点是离散的, 故能在足尖点可达域范围内灵活调整行走姿态, 并合理选择支撑点, 具有更高的避障和越障能力。本任务要求从模仿四足哺乳动物行走的角度思考，设计出四条腿具有相应自由度的四足机器人。
2 重点：掌握机械设计原则及机器人机构设计方法；了解四足机器人运动机构的运动学特征；设计出四条腿具有相应自由度的四足机器人机械机构；完成四足机器人行走的3D运动模拟。
3 难点：机器人结构的设计；机器人的运动学特征；机器人结构的自由度；相关设计计算和机械设计图；四足机器人行走的3D运动模拟等。
2．准备情况（查阅过的文献资料及调研情况、现有设备、实验条件等）
1 查阅文献资料
[1] 张锦荣,赵茜. 四足机器人结构设计与运动学分析[J]. 现代制造工程. 2009(08):146-149.
[2] 孙群,桑春蕾,林宝龙. 四足机器人机械系统虚拟设计及转弯机构理论分析[J]. 机械设计与制造. 2009(08):183-185.
[3] 何冬青，马培荪，曹曦等. 四足机器人对角小跑起步姿态对稳定步行的影响[J]. 机器人，2004，26（6）：529～532
[4] 黄博，王鹏飞，孙立宁. 基于行为模式的复合运动方式四足机器人研究［J］.中国机械工程，2007，18（18）：2159～2162
[5] 陈学东，郭鸿勋，渡边桂吾. 四足机器人爬行步态的正运动学分析［J］. 机械工程学报，2003，39（2）： 8～12
[6] 闻邦椿.机械设计手册[M].北京:机械工业出版社,2010.
[7] 秦大同,谢里阳.现代机械设计手持[M].化学工业出版社,2011.
[8] 张轩，王停战，郭旭伟. AutoCAD 2007机械制图基础与工程范例[M].北京：清华大学出版社，2008.
[9] 郑文纬，吴克坚主编.机械原理（第七版）[M].北京：高等教育出版社，1997.
[10] 张建民.机电一体化系统设计（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2007.
[11] Siegwart, R., Nourbakhsh, I.R.: Introduction to Autonomous Mobile Robots[M]. Cambridge: The MIT Press, 2004.
2 调研情况：20世纪60年代，四足步行机器人的研究工作开始起步。随着计算机技术和机器人控制技术的研究和应用，到了20世纪80年代，现代四足步行机器人的研制工作进入了广泛开展阶段。清华大学所研制的一款四足步行机器人，它采用开环关节连杆机构作为步进机构，通过模拟动物的运动机理，实现比较稳定的节律运动，可以自主应付复杂的地形条件，完成上下坡行走，越障等功能。四足机器人是一门集仿生学，机械学及控制工程学等多学科融合交汇的综合性的学科。不仅涉及到线性，非线性，基于多种传感器信息控制以及实施控制技术，而且还囊括了复杂机电系统的建模，数字仿真技术及混合系统的控制研究等方面的技术。其发展往往代表一个国家的科技实力和机电一体化的最新产品。在人类社会中，存在人类无法到达的地方和可能危机人类生命的特殊场合，如工地，防灾救援现场等许多领域，对这些复杂环境的不断探索和研究往往需要有机器人的介入。与轮式或履带式机器人相比，由于足式机器人的立足点是离散的点，可以在可能到达的地面上选择最优的支撑点，足式机器人对崎岖路面也具有很好的适应能力。
3 现有设备、实验条件：计算机一台；相关软件（SolidWorks2011、AutoCAD2007、CAXA电子图板2013-机械版）
3、实施方案、进度实施计划及预期提交的毕业设计资料
1 实施方案：
1） 在机械设计基础上，了解和掌握四足机器人结构设计方法。
2） 传动机构方案，初步选择电机驱动、齿轮传动、同步带传动。
3） 步行机构方案，缩放机构、瓦特型机构、斯蒂芬森型机构等可以作为步行机构。
4） 步态方案，对角小跑步态（trot步态）、单侧小跑（pace步态）等。
2 进度实施计划：
（1） 第1周：搜集整理并认真阅读课题相关的中文及外文文献；撰写开题报告；（2） 第2-3周：学习计算机三维制图软件Solidworks、Pro-E软件和AutoCAD 和CAXA电子图板2013-机械版软件，熟悉机械零件的三维建模以及二维零件的绘制；
（3） 第4周—第6周：确定四足机器人结构设计的方案，完成四足步行机器人 的结构设计，完成四足机器人的步态规划与仿真；
（4） 第7周—第8周：运用三维绘图软件绘制四足机器人的装配图及其主要零 件图；
（5） 第9周—第10周：编写和整理毕业设计论文；
（6） 第11周：修改、完善并打印装配图、零件图及毕业设计论文，提交毕业设 计；
（7） 第12周：准备毕业答辩。
3 预期提交的毕业设计资料
（1） 二万字左右的毕业设计说明书（论文）；在毕业设计说明书（论文）中必须包括详细的300-500个单词的英文摘要；
（2） 完成与课题相关，不少于四万字符的指定英文资料翻译（附英文原文）；
（3） 相关设计计算及机械设计图，绘图工作量折合A0图纸3张以上；
（4） 四足机器人3D模拟运动仿真。
指导教师意见
指导教师（签字）：
开题小组意见
开题小组组长（签字）：
院（系、部）意见
主管院长（系、部主任）签字：
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结构设计
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