”蜘蛛侠“仿生机器人说明书.doc

"蜘蛛侠"仿生机器人设计说明书
参赛者: 江晓通
李江全
张其
指导老师: 何毅斌
洪汉玉
所在学校: 武汉工程大学

目录
第一章引言 3
研究背景 3
国内外研究成果 3
第二章仿生蜘蛛机器人的结构设计 3
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3
3
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详细设计 4
4
结构 4
驱动 5
8
9
结构 9
驱动 10
10
躯干及外壳 10
第三章步态分析及控制方案 11
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第四章仿生蜘蛛机器人尺寸与性能分析 14
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驱动部分 14
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参考文献 18
引言
研究背景
在如今的科技飞速发展的时代,机器人早已成为家喻户晓的科技产品,它被广泛的应用于各种场合和领域,像生产业、建筑业,或是危险的工作环境。而将仿生学的一些技术应到机器人上做成的仿生机器人则能够在某些方面的更好的服务于人。
国内外研究成果
在机器人领域发展最好的应该是美国、日本了。美国的仿生军用机器狗做的已经很成熟了,能够行走在各种不同地形,草地、雪地、山地等都能够平稳的行走,其自平衡能力允许它受到一定的冲击却仍能马上调整好身体而继续平稳行走。日本的仿生机器人也十分的先进。国内的机器人也在迅速的发展,一些仿生机器人也能够在自己的领域发挥它独特的功能。
仿生蜘蛛机器人的结构设计

通过对蜘蛛结构和行为的研究,设计的仿生蜘蛛机器人可以用于多种场合。其主要技术问题在于让机器人能够灵活的完成行走、转向、越障、爬坡等基本动作,同时还必须具有抓取物体、打钻等功能,也有视频、照明、太阳能电池板等设备增强功能。


蜘蛛机器人主要由躯干和八条腿组成。模仿蜘蛛的八条腿的布局方式,设计了如图1的装配布局。每条腿都有足够的活动空间,互不干涉,为其运动灵活性提供了可能。其中,后三对腿为普通步行足,一对前腿为多功能复合足,左前腿具有抓取的功能,右前腿具有钻的功能。另外躯干上装有视频、照明、太阳能电池板,躯干尾端留有一个储物空间。

躯干的宽度为250mm,长度为450mm。
。
单只腿的最大长度约为320mm,最小总长度约260mm,最大跨越高度约为80mm。
图1
详细设计

结构
蜘蛛机器人的普通步行足模仿蜘蛛的腿的结构,分为四个肢节、四个关节,如图2。从上到下依次为根关节、基节、髋关节、股节、膝关节、胫节、胫关节、足。
图2
根关节是连接躯干和腿的部位,是一个转动副,有水平转动自由度;髋关节是连接基节和股节的部位,是一个转动副,有竖直转动自由度;膝关节是连接股节和胫节的部位,是一个转动副,有竖直转动自由度;胫关节是连接胫节和足的部位,是一个转动副,有竖直转动自由度。
驱动
基节和躯干的相对水平转动自由度由如图3所示的机构控制,其中是1电动机,固定在机架4上,2是谐波减速器,将电动机的输出速度减小,3是端面推力球轴承。
图3
基节和股节的相对竖直转动自由度由如图4所示的机构控制,其中是液压杆组合,液压杆杆套连接基节,液压杆杆轴连接股节。
图4
股节和胫节的相对竖直转动自由度有如图5所示的机构控制,其中实液压杆组合,液压杆杆套连接股节,液压杆杆轴连接胫节。
图5
足和胫节的相对竖直转动自由度由如图6所示的机构控制,其中是1电动机,固定在足上,2是谐波减速器,将电动机的速度减小,3是齿轮组合,将转矩输出。
图6

为了缓冲行走时足和地面的刚性碰撞,在足上添加了液压减震器,如图7。减震器杆和分油挡板在减震器套内,套内装有液压油。当受到较大的冲击时,液压减震器套内的一侧的液压油通过分油挡板进入到另一侧来改变自身长度,从而到达缓冲的作用。
图7

结构
蜘蛛机器人的多功能复合足和普通步行足一样,分为四个肢节、四个关节,如图8。从上到下依次为根关节、基节、髋