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1、实践教学环节课程名称机电产品设计课程编码佳木斯大學机械设计制造及其自动化专业（卓越工程师）设计说明书（机电产品设计）题 目： pvc-机器人 疯狂的小强 学 院： 机械工程学院专 业：机械设计制造及其自动化 姓 名： 冯宇 指导教师： 殷宝林 完成日期： 2014年7月24日佳木斯大学机械工程学院2014年7月摘要本文介绍了，小型机器人模型的制作过程，以及仿生机器人在生活中的应用，国内外对于仿生机器人的研究。所谓的pvc-robot其实就是以聚氯乙烯聚合树脂为材料做的机器人，这种机器人大都是仿生机器人，材料简单易得，结构简单，原理易懂，适合大一新生学习模仿制作。一般的仿生机器人大都是用微处理器
2、做控制，简单的也需要电子电路控制，但是作为pvc系列机器人，只需要一些简单的物理知识就能自行制作。其中制作过程中需要懂得机械机构的设计和制作，以及基本的电焊技能，“疯狂的小强”是一种仿蟑螂形状的避障机器人。最终它实现的功能是遇见障碍就转弯。关键词智能；仿生；避障；机器人AbstractThis article describes the production process of the small robot model, and application of biomimetic robots in life, at home and abroad for biomimetic robot
3、s.S0-called PVC-robot is polyvinyl chloride polymer resin as the material of the robot, the robot is mostly bionic robot, material is simple and easy, simple structure, principle and easy to understand, suitable for a freshman of imitation production. General of the bionic robot is mostly made with
4、microprocessor control, simple also need electronic circuit control, but as PVC series robot, just need some simple physical knowledge can make on its own. Which need to understand the mechanical mechanism in the process of production design and manufacture, as well as the basic welding skill, “mad
5、jack” is a kind of imitation of cockroaches in the shape of a robot obstacle avoidance. It implements the function is eventually meet obstacles will turn. KeywordsIntelligent; Bionic; Obstacle avoidance; Robot目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1研究背景11.2仿生机器人国外研究现状11.2.1日本21.2.2美国21.3仿生机器人国内重点实验室31.3.1国内成果简介3第
6、2章 本体结构设计82.1简介82.2选材82.3基本原理92.4本章小结11第3章 三维建模123.1 Pro/E简介123.1.1简介133.1.2拉伸14 3.1.3旋转.163.2机器人Pro/E三维制作过程203.2.1装配303.2.2Pro/E导出工程图413.3本章小结44第4章 控制电路设计454.1电路图454.2电路原理454.3注意事项464.4本章小结46第5章 实物制作475.1主要元件认知475.1.1超级电容475.1.2 LED发光二级管485.2材料准备485.3装配495.4本章小结51结论52致谢53参考文献54第1章 绪论1.1研究背景机器人是近年来发
7、展起来的综合学科。它集中了机械工程、电子工程、计算机工程、自动控制工程以及人工智能等多科学的最细科研成果，代表了机电一体化的最高成就，是目前科技发展最活跃的领域之一。1.2仿生机器人国外研究现状仿人机器人的研制开始于本世纪60年代末，只有三十多年的历史然而，仿人机器人的研究工作进展迅速国内外许多学者正从事于这一领域的研究如今已成为机器人技术领域的主要研究方向之一。自1983年以来，美国robotics Research Corporation一拟人臂组合化为设想，基于系列关节研制出K-1607等系列7自由度拟人单臂和K/B-2017双臂一体机器人，其单臂K/B-2017以用于空间实验站。198
8、6年美国Utah大学工程设计中心成功研制了著名的UTAH/MIT灵巧手，该手四指，拇指两关节，其余各三个。1990年由贝尔实验室完成了灵巧手的软硬件控制系统，并模拟人手拿、抓、夹、握物体多种动作。1992年日本Machinery Laboratory, Jakasago Research & Development Center进行多指仿人手臂真实作业的研究。对于仿非人生物机器人的研究近二十年来也一直是一个非常活跃的领域，国外很多研究机构和公司在进行这方面的研究和开发。Keisuke Arikawa等研究的TITAN-VIII型四足步行机器人能够以稳定的方式在不平的地面行走。罗尔斯罗伊斯公司在
9、为英国核潜艇建造并保养压力水反应堆时应用了蛇形机器人。1999年日本研制的宠物狗AIBOERS-110具有18个关节，每个关节有伺服电机驱动以保持柔性运动。CWRU的仿生机器人实验室研究了基于蟋蟀运动机能的机器人，其共有六条腿，它可以在一定的范围内行走和跳跃，能够适应粗糙地带和障碍。国内一些科研院所，如北航、北科大、国防科大、东南大学、沈阳自动化所和哈工大等进行了仿生机器人的研究。北航机器人研究所在国家“863”智能机器人主题支持下，研制出了能实现简单抓取和操作的仿生机器人。此为国外加拿大、英国、瑞典、挪威、澳大利亚等国也都在开展仿生机器人的技术研究。1.2.1日本1968年，日本早稻田大学加
10、藤一郎教授在日本首先展开了双足机器人的研制工作。1969年研制出踝三个关节利用人造橡胶肌肉为关节，通过注气、步行机该机器人具有六个自由度，每条腿有髋、膝、踝三个关节利用人造橡胶肌肉为关节，通过注气。排气引起肌肉收缩牵引关节转动从而迈步。由于气体的可伸缩性，该机器人行走不稳定。1971年，加藤一郎又研制出了WAP-3型双足机器人仍采用人造肌肉驱动，能在平地、斜坡和阶梯上行走，具有11个机器人，见图1-1所示。该机器人采用液压驱动，具有11自由度下肢作三维运动，上躯体左右摆动以实现双机器人重心的左右移动该机器人重130kg，高0.9m，可载荷30kg，实现步幅15cm，每步45s的静态步行1。 图
11、1-1 WAP-3 图1-2 ASIMO1.2.2美国从现在世界工业发展的潮流看，发展机器人是一条必由之路。美国国防部高级研究计划局（DARPA）资助了仿生飞行机器人的研制。加州工学院耗资180万美元于2000年研制成功基于微机电系统（MEMES）的电池供电、微电机驱动的扑翼飞行器Microbaut重量仅约的扑翼式微型飞行器，名为Entomopter如图1-3（c），机翼如蝴蝶的翅膀，翼展25.4cm，翼振频率10Hz。SRI国际公司研制的一种约15cm长的扑翼飞行器由电致伸缩的聚合物人造肌肉驱动。Vanderbilt大学研制的一种扑翼飞行器由压电驱动器驱动很细的金属结构振动，从而驱动机翼。另
12、外，英国剑桥大学对扑翼式/人工昆虫也进行了研究，图1-3（a）是美国加州大学伯克利分校的研究小组用4年的时间基于仿生学原理制造出的世界上第一了的一种。由于苍蝇运动的复杂性，机器苍蝇用4只翅膀代替了苍蝇的翅膀。每只翅膀需要的功率为8mW且相对躯体可以实现两个方向的转动，转动的角度为140b和90b。通过装在机器苍蝇头部的微型传感器与摄像机，可以将拍摄到的照片传回。它的用途非常广泛，不仅能够充当间谍角色，用于军事上的侦察和间谍工作，在不为人察觉的情况下收集情报，还可以用来在灾难中搜寻废墟中的人员只能飞翔的/机器苍蝇。其身高不到30mm，翼展25mm，翼振频率150Hz，重量只100mg，是真正的迷
13、你型。苍蝇是所有飞虫中飞行最稳定，机动性最强。 图1-31.3仿生机器人国内重点实验室1.3.1国内成果简介国内，清华大学、国防科技大学、北京理工大学、北京航空航天大学和沈阳自动化研究所等单位积极开展了仿人机器人，我国首台真正意义上的仿人机器人BRH 201，如图1-5所示。该机器人人的研究。2002年12月，北京理工大学研制成功我高1.58m，重76kg，有32个自由度，每小时能行走1km，步幅0.33m，能打太极拳，会腾空行走。表1-1 技术成果序号成果名称技术特点（指标）说明1可携带侦察机器人外形尺寸：710510230越障高度：20厘米最大爬坡（楼梯）角度：40度最大平地速度：5公里/
14、小时一次充电连续工作时间：2小时三自由度载荷支撑臂（选配）系列化智能单机，用于反恐防爆、灾难救援、保安巡察。可按照用户实际使用要求设计、生产。2多机器人协作技术双机械臂协调完成拧螺栓的动作；三机器人协调完成铝板搬运；双机械臂协调完成工件的传递。基于视觉标记的全方位移动机器人定位精度：1mm。一种机器人应用技术，用于柔性生产线中的机器人化加工单元构建、特种行业双机械臂协调作业，如：空间站维护、爆炸物拆除等。可按照用户实际使用要求设计、生产。3反恐防暴系列机器人直线运动速度40米/分爬斜坡和楼梯角度43度越障碍高度0.45米抓重（最大伸展）8公斤作业高度2米缆操作距离100米缆操作距离300米系列化智能单机，主要应用于公安部门，在核工业、化工以及有毒有害等领域也有广泛的市场应用前景。可按照用户实际使用要求设计、生产。第2章 本体结构设计2.1简介DIY（Do It Yourself，DIY）机器人是一项非常有意义的活动，国内外都有着众多的机器人爱好者。但是由于DIY机器人对个人能力的要求是比较综合的，这其中涉及到机械、电子、计算机等多个不同的学科领域，要想同时掌握那么多的知识往往精力有限；而且“玩”机器人所需要投入的金钱还是相当可观的，要么是入门时没有经验花了很多冤枉钱，
