两足行走机器人行走部分的设计开题报告.doc

毕业设计(论文)开题报告
学生姓名:
学号:
专业:
机械工程及自动化
设计(论文)题目:
两足行走机器人
—行走部分的设计
指导教师:
开题报告填写要求
(含“文献综述”)作为毕业设计(论文)答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下,由学生在毕业设计(论文)工作前期内完成,经指导教师签署意见及所在专业审查后生效;
(可从教务处网页上下载)打印,禁止打印在其它纸上后剪贴,完成后应及时交给指导教师签署意见;
3.“文献综述”应按论文的格式成文,并直接书写(或打印)在本开题报告第一栏目内,学生写文献综述的参考文献应不少于15篇科技论文的信息量,一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量(不包括辞典、手册);
,应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求,一律用阿拉伯数字书写。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。
毕业设计(论文)开题报告
(论文)课题情况,根据所查阅的文献资料,每人撰写
2000字左右的文献综述:
文献综述
摘要本文共分6个部分,详细介绍了研究两足步行机器人的原因和目的,两足步行机器人的特点及其应用前景。国内外两足步行机器人研究的历史、现状及发展趋势。
关键词两足机器人历史现状及发展趋势
1 研究两足步行机器人的原因和目的
世界著名机器人学专家,日本早稻田大学的加藤一郎教授说过:“机器人应当具有的最大特征之一是步行功能”。步行功能的具备为扩大机器人的应用领域开辟了无限广阔的前景研究两足步行机器人的原因和目的,概括起来有如下4个:(1)我们希望研制出两足步行机构,使它们能在许多结构性和非结构性环境中行走,以代替人进行作业或延伸和扩大凡类的活动领域。(2)我们希望更多地了解和掌握人类的步行特性,并利用这些特性为人类服务。(3)两足步行系统具有非常丰富的动力学特性,在这一方面的研究可以拓宽力学及机器人学的研究方向。(4)两足步行机器人可以作为一种智能机器人在人工智能中发挥重要的作用[1]。
2 两足步行机器人的特点及其应用前景
在具有许多优点的步行机器人中,由于两足步行机器人体积较小,所以它们对环境有最好的适应性。这种机器人除结构较为简单外,在静、动态稳定步行方面,在高速运动方面,都是最困难的,但这些困难在技术上又并非不能克服。实用的两足步行机器人由两条腿和一个平台(腰部)组成。腿的作用是为平台提供移动能力,而平台的作用则是提供一个基础,D摄象机、机载计算机控制系统和蓄电池。显然,这种带机械手的两足步行机器人能非常灵活地从事较多的工作。但是,对于这种两足步行机器人来说,平台的稳定性对于有效地控制机械手末端操作器的位置和姿态是至关重要的,而两条腿的步态又对平台的稳定性起决定作用。因此,如何规划好腿的步态,协调地控制两条腿的运动以保持平台及整个两足步行机器人的稳定就成为一个主要问题。
目前,两足步行机器人的应用领域主要是康复医学。从长远来看,两足步行机器人在无人工厂、核电站、海底开发、宇宙探索、康复医学以及教育、艺术和大众服务行业等领域都有着潜在而广阔的应用前景[2]。
3 两足步行机器人的历史
最早系统地研究人类和动物运动原理的是Muybridge,他发明了电影用的独特摄像机,即一组电动式触发照相机,并在1877年成功地拍摄了许多四足动物步行和奔跑的连续照片。后来这种采用摄像机的方法又被Demeny用来研究人类的步行运动。从本世纪30年代到50年代,苏联的Bernstein从生物动力学的角度也对人类和动物的步行机理进行深入的研究,并就步行运动作了非常形象化的描述。
真正全面、系统地开展两足步行机器人的研究是始于本世纪60年代。迄今,不仅形成了两足步行机器人一整套较为完善的理论体系,而且在一些国家,如日本、美国和苏联等都已研制成功了能静态或动态步行的两足步行机器人样机。这一部分,我们主要介绍队60年代到1985年这一时期,在两足步行机器人领域所取得的最重要进展[3~6]。
在60年代和70年代,对步行机器人控制理论的研究产生了3种非常重要的控制方法,即有限状态控制、模型参考控制和算法控制。这3种控制方法对各种类型的步行机器人都是适用的。有限状态控制是由南斯拉夫的Tomovic在1961年提出来的,模型参考控制是由美国的Farnsworth在1975年提出来的,而算法控制则是由南斯拉夫米哈依罗·鲍宾研究所著名的机器人学专家Vukobratovic博士在1969年至1972年问提出来的。这3种控制方法之间有一定的内在联系。有限状态控制实质上是一种采