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1、-范文最新推荐-1 / 12八足机器人的足部结构特性分析摘要多足机器人是一种模仿昆虫步行方式的机器人，多足机器人依靠独立的具有多自由度的腿部提供动力，以一定的步行姿态实现机器人的行进。区别于传统的轮式和履带式机器人，多足机器人能在地形不规则和崎岖不平的环境中行走，它的环境适应性更强，可以完成宇宙探索、救难等复杂任务。本论文论述了八足机器人的概念、优缺点和应用前景，以及八足机器人的工作原理。并根据给定设计要求，确定八足机器人结构设计方案，尤其是其腿部的结构设计方案。运用三维绘图软件建立机器人的整体模型，着重细化机器人的腿部模型。通过运用 ADAMS 仿真软件对虚拟机进行静力仿真，计算、校核八足机
2、器人腿部重要零件的结构特性及安全性。对虚拟机进行动态仿真，测量、分析八足机器人足部的运动特性。8091关键词：多足机器人 结构特性 虚拟机 仿真 毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleThe analysis of foot structure for an eight-legged robotAbstractMulti-legged robot is a kind of robot which imitates insects, its motive power comes from the legs with multiple degrees of freedom, and it can
3、 walk with a particular posture. Different from the traditional wheeled and tracked robots, multi-legged robot can walk in the irregular and rugged environment. Its adaptability to the environment is great. It can complete the complex tasks of space exploration, rescue, etc. This essay discusses the
4、 concept, advantages, disadvantages, application prospects and the working principle of the robot. According to the given requirements, the author needs to help design the structure of eight-legged robot, and then finish the design of the structure about its legs. After that, the writer Uses 3D grap
5、hics software to create the overall model of the robot and the model of the robots legs is the main point. -范文最新推荐-3 / 12By using ADAMS，the author will do some static simulation for the virtual machine, calculating and checking the structural characteristics and safety of the important parts of the
6、eight-legged robot legs. And some dynamic simulation will be done for the virtual machine, to measure and analyze the motion characteristics of the eight-legged robot foot. 5.1 单足的动态仿真测试 415.2 基于测量数据的分析 45结论 47致谢 48参 考 文 献 49附录 A 八足步行机器人三维实体模型 50机器人腿部三维实体模型 51机器人腿部三视图 521 引言1920 年捷克作家 Karel Capek 在其
7、剧本罗萨姆的万能机器人中最早使用机器人一词。剧中机器人（robot）这个词的本意是苦力，即作家笔下一个具有人的外表，特征和功能的机器，这是一种人造的劳力。1机器人一词的出现和第一台工业机器人的问世都是近几十年的事。然而人们对机器人的幻想与追求却已有 3000 多年多的历史。人们希望制造一种像人一样的机器，以便代替人类完成各种工作。西周时期，我国的能工巧匠偃师就制造出了能歌善舞的机器——伶人；后汉三国时期，蜀国丞相诸葛亮成功制造出了“木流牛马”。公元前 2-范文最新推荐-5 / 12世纪，亚历山大时代的古希腊人发明了最原始的机器人—&m
8、dash;自动机。2现代机器人的研究开始于 20 世纪中期，其技术背景是计算机和自动化技术的发展。我国的机器人研究起步较晚，约于 20 世纪 70 年代末，80 年代初开始。1.1 多足机器人的定义多足机器人是一种具有冗余驱动，多支链，时变拓扑运动机构的特种机器人，多足步行机器人模仿多足动物的运动方式，是一种足式移动的机构。所谓多足，一般是指四足及其以上，常见的多足步行机器人包括四足步行机器人，六足步行机器人，八足步行机器人，该类机器人能在复杂的非结构环境正稳定步行，可以代替人完成许多危险工作。3 （3） 、核能工业：目前这类工作大多是由轮式或轮足混合式机器人完成，但就对机器人的功能和性能要求
9、而言，多功能的多足机器人将在这种危险场合取代轮式机器人，特别是具有多吸附脚爬行功能的探测和操作机器人更是其他机器人所望尘莫及的。（4） 、消防营救：突发事故中的各种复杂的环境制约了传统的轮式和履带式机器人的发挥，这让足式机器人有机会发挥更大的作用。（5） 、建筑业：无论是陆地建筑还是水下建筑，机器人都能够代替人完成许多危险和负重工作，特别是多足步行机器人在水下建筑中发挥了作用。（6） 、除上述以外，多足步行机器人还在星球表面探测、农业森林采伐以及示教，娱乐，艺术等方面有着很广的应用空间。1.4 多足步行机器人的发展1.4.1 国外的发展-范文最新推荐-7 / 121.4.2 国内的发展1.5
10、研究的主要内容及思路1.5.1 主要内容（1）熟悉课题背景，查阅相关文献，学会使用solidworks 三维建模及 Adams 运动学仿真软件；（2）参与设计八足机器人的腿部结构，建立八足机器人的几何模型以及作相关强度计算；（3）对八足机器人腿部进行静力仿真以及动态仿真分析。1.5.2 拟采用的方法（1）先向导师及学长们请教，熟悉该八足机器人的运动原理以及它的结构特点，了解机器人的的设计方案。 （2）学习 solidworks 三维软件，作机器人的腿部结构设计，在学长的指导下参与机器人的建模。（3）查阅相关资料，学习使用 Adams 软件，对机器人的腿部结构进行静力仿真和动态仿真，分析结果。八
11、足步行机器人的机构是由机身、腿部、分动装置三部分组成，腿部的数量以及配置是整体设计的主要问题。常见的多足步行机器人包括四足步行机器人，六足步行机器人，八足步行机器人甚至腿部数量更多的机器人，腿部数量较多时适合重载和慢速的运动，而腿部数量较少的机器人运动更加灵活但是负重能力不强。影响步行机器人的足数选择的主要因素有：稳定性、节能性、关节控制性能的要求、制造成本、质量以及可能的步态等12 。腿的配置是指步行机器人的足相对于机体的位置和方位的安排，确定分布形式时，还需要考虑一些细节问题，如腿在主平面内的几何构形和腿杆件的相对弯曲方向等。-范文最新推荐-9 / 12我们设计的机器人要求负重 100kg
12、,步行时速30km/h，指导老师用了“四平八稳”一词，所以我们所设计的机器人采用八足结构，既能保证高速稳定的行走能力又能有一定的负载能力，又考虑了机械结构和控制系统的简单性。我们发现昆虫如蚂蚁具有出色的负载能力和行走能力，因此步行机器人腿的配置采用正向对称分布，并且腿在主平面内的几何构型采用类似昆虫腿部的 L 型，八足步行机器人的机构模型如图 2-1 所示。图 2-1 八足步行机器人的机构模型2.2 八足机器人的机身设计为了便于加工以及安装腿部以及分动装置，多足步行机器人多的机体常采用箱型刚体结构13。 为了机器人行走稳定性，八足步行机器人在行走过程中，机体重心的投影必
13、须落在四条支撑足的支撑点所构成的四边形区域内，其情况如图 2-2 所示。当重心投影靠近边界时会是机器人的稳定性急剧降低。为了是机器人在行走时的稳定性得到提高，我们将机身设计的窄而长，将八只腿尽量分散分布，这样就增大了支撑四边形区域的面积增加了机器人行走时的稳定性。 2.3.3 大腿伸缩结构设计机器人腿部长度调节主要发生在大腿上，考虑以内外套筒形式组成大腿部，以螺母螺杆传动的方式实现内外套筒的相对运动，从而达到调节腿部伸出长度的要求。螺旋传动是通过螺杆和螺母的旋合传递运动和动力。它主要是将旋转运动变为直线运动，以较小的转矩得到很大的推力，或者用以调整零件的相对位置。当旋转不自锁时，也可以将直线运
14、动变成旋转运动。根据螺纹副摩擦性质的不同，可分为滑动螺旋传动，-范文最新推荐-11 / 12滚动螺旋传动和静压螺旋传动。根据其工作性质的不同，可分为以传递动力为主的传力螺旋（如螺旋压力机、千斤顶螺旋） ，以传递运动为主，并要求有较高传动精度的传动螺旋（如金属切削机床的进给螺旋）和调整零件相互位置的调整螺旋14。本机器人的大足部分采用螺杆螺母传递运动，同时承受一定的轴向力。这里采用滑动螺旋传动，该种螺旋传动具有以下特点：1.摩擦阻力大，传动效率低(通常为 30%60%)2.结构简单，加工方便3.易于自锁4.运转平稳，但低速和微调是可能出现爬行5.螺纹有侧向间隙，反向时有空行程，定位精度和轴向刚度较差（采用消隙机构可提高定位精度） 6.磨损快机
