《八足蜘蛛机器人科院文献综述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《八足蜘蛛机器人科院文献综述（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、宁波大学科学技术学院本科毕业设计（论文）系列表格宁波大学科学技术学院本科毕业设计(论文)文献综述课题名称 大型仿生爬行机器人设计 指导教师 梁冬泰学 院 理工学院 专 业 机械设计制造及其自动化班 级 11 机械三班学生姓名 刘圣斌 学 号 114174330 开题日期 2014.12.4要求：一、说明材料来源情况；二、对课题的研究历史、研究现状等进行准确的分析与归纳并作出简要评述；三、表达自己的观点与主张，阐述该课题的发展动向和趋势；四、字数要求 2000 字以上，可另附纸。一、文献综述正文：一、 国内外机器人发展历程：1.国外机器人发展历程：美国是机器人的诞生地，早在 1962 年美国就研
2、制出了世界上第一台工业机器人，比起号称”工业机器人王国”的日本起步至少要早五六年。70 年代后期，美国政府和企业界在技术路线上却是把重点放在研究前期投入大，后期回报小的机器人软件及军事、宇宙、海洋、核工程等特殊领域的高级机器人的开发上，美国人这样做虽然能圆他们的太空梦想，还能向全人类展示美国科技上的强大，但是这样致使日本的工业机器人后来居上。工业机器人由于不但实用性极强，而且还有源源不断的后期汇报，致使日本在工业生产的应用上及机器人制造业上很快超过了美国，这些机器人产品在国际市场上形成了无与伦比的竞争力。进入 80 年代，美国感到形势紧迫，政府和企业界才对机器人真正重视起来，政策上大有体现，一
3、方面鼓励支持工业界发展和应用机器人，另一方面制订计划、提高投资，增加机器人的研究经费，把机器人看成美国再次工业化的特征，使美国的机器人迅速发展。当今社会，随着世界各个生产制造业应用机器人技术的日臻成熟，第一代机器人的技术性能已经满足不了实际需要，美国和日本已经开始生产带有视觉、力觉的第二代机器人，这些智能机器人将逐步取代传统的机器人。（论文题目）22.国内机器人发展历程：中国工业机器人起步于 70 年代初期，经过 20 多年的发展，大致经历了 3 个阶段：70 年代的萌芽期，80 年代的开发期和 90 年代的适用化期。70 年代是世界科技发展的一个里程碑：人类登上了月球，实现了月球的软着陆。世
4、界上工业机器人应用掀起一个高潮，尤其在日本发展更为迅猛，它补充了日益短缺的劳动力。在这种背景下，中国于 1972 年开始研制自己的工业机器人。 进入 80 年代后，随着改革开放的不断深入，中国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。1986 年国家高技术研究发展计划（863计划）开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。中国的国民经济进入实现两个根本转变时期，掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮，中国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器
5、人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为中国机器人产业的腾飞奠定了基础。 虽然中国的工业机器人产业在不断的进步中，但和美国，日本等发达国家相比，差距依旧明显。从市场占有率来说，更是无法相提并论。发达国家的工业机器人很多核心技术，目前我们尚未掌握，这是影响中国机器人产业发展赶上甚至超越发达国家的主因之一。二、国内外仿生爬行机器人的最新研究成果1 国内仿生爬行机器人研究的最新进展：1.1 微型六足仿生爬行机器人 (见图 1) 上海交通大学的颜国正、徐小云等进行了对微型六足仿生爬行机器人的研究。该步行机器人外形尺寸为：长 30 mm,宽 40 mm,高 20 mm,质量仅为 6
6、.3 kg,步行速度为 3 mm/s。他们在分析六足昆虫运动机理的基础上,利用连杆曲线图谱确定行走机构的尺寸,采用微型直流电机、蜗轮蜗杆减速机构和皮带传动机构,在步态和稳定性分析的基础上,进行控制系统软、硬件设计,爬行实验结果表明,该机器人具有较好的机动性。宁波大学*学院本科毕业设计（论文）71.3 仿蛇爬行机器人(见图 2)在国防科技大学 5 名研究生历时半年的“孵化”下,一种具有蛇类外观体态、能蜿蜒爬行的仿蛇爬行机器人终于诞生。有关专家认为，它的问世，标志着我国机器人技术又有了新的突破，是机器人研究领域取得的又一个创新成果。这条长 12 米，直径 006 米，重 18 公斤的仿蛇爬行机器人
7、，能像蛇一样扭动身躯，在地上或草丛中自主地蜿蜒运动，可前进、后退、拐弯和加速，其最大运动速度可达每分钟 20 米。头部是机器蛇的控制中心，安装有视频监视器，在其运动过程中可将前方景象实时传输到后方的电脑中，科研人员则可根据实时传输的图像观察运动前方的情景，向蛇形机器人发出各种遥控指令。图 1 图 21.3 两栖仿生机器蟹哈尔滨工程大学的孟庆鑫、袁鹏等进行了两栖仿生机器蟹的研究,从两栖仿生机器蟹的方案设计到控制框架构建,研究了多足爬行蟹周期运动规律,提出适合于两栖仿生机器蟹的单足运动路线规划方法,并从仿生学角度研究了周期性节律性的多足爬行运动的控制问题,成功研究出了多功能的多足仿生爬行蟹。图 3
8、（论文题目）62.国外仿生爬行机器人的研究成果 1.1 四足爬行机器人 Patrush-II(见图 4)日本电气通信大学的木村浩(Hiroshi Kimura)等研制成功四足爬行机器人 Patrush-II。该机器人用两个微处理机控制,采用直流伺服电机驱动,每个关节安装了一个光电码盘,每只脚安装了两个微开关,采用基于神经振荡子模型 CPG(Central Pattern Generator)的控制策略,能够实现不规则地面的自适应动态爬行,显示了生物激励控制对未知的不规则地面有自适应能力的特点。图 41.2 六足仿生爬行机器人 Biobot在对昆虫步态进行研究的基础上,美国研制出六足仿生爬行机器
9、人Biobot。Biobot 为了像昆虫那样在凸凹不平地面上仍能高速和灵活步行,采用气动人工肌肉的方式,压缩空气由步行机上部的管子传输,并由气动作动器驱动各关节,使用独特的机构来模仿肌肉的特性。与电机驱动相比,该作动器能提供更大的力和更高的速度。 1.3 六足爬行机器人 AMBLER美国卡内基-梅隆大学研制出用于外星探测的六足爬行机器人AMBLER。该机器人采用了新型的腿机构,由一个在水平面内运动的旋转杆和在垂直平面内作直线运动的伸展杆组成,两杆正交。该机器人由一台 32位的处理机来规划系统运动路线、控制运动和监视系统的状态,所用传感器包括激光测距扫描仪、彩色摄像机、惯性基准装置和触觉传感器。
10、总质量为 3180 kg,由于体积和质量太大,最终没被用于行星探测计划。宁波大学*学院本科毕业设计（论文）5图 5 图 6 1.4 仿响尾蛇爬行机器人虽然仿生爬行机器人在灾难营救和行星探索等领域有着非常广泛的用途，但遇到柔软的沙子探索能力将大大折扣。为了解决这一问题，位于美国宾夕法尼亚州的卡内基梅隆大学的科研团队在佐治亚理工学院和俄勒冈州立大学的帮助下以响尾蛇运行轨迹为灵感，打造了用于对抗柔软的沙子的仿响尾蛇爬行机器人。这种类型的机器人通常是以生物为模型进行打造的，在整个打造过程中我们充分利用了生物学和机器学，并有效的将两种东西结合在一起。图 7三、仿生爬行机器人未来发展动向和趋势随着时代的发
11、展和社会的进步，随着人类对太空的机器人的进一步开发，机器人的作业环境越来越趋向于复杂化，具有视觉触觉等诸多功能的智能机器人将逐步取代传统的功能单一的机器人。然而要解决机器人面临的问题，必须充分发挥“仿生”这一特点，向大自然的动物学习，模仿它们的优异功能。未来的机器人不但会大量运用于军事行动和航天探索，更加会普遍进入人们的生产生活，广泛应用于生产，娱乐，服务等。参考文献:（论文题目）61.李明东，奚汉达. 一种形状记忆合金 SMA 驱动的微型六足机器人J.上海交通大学出版社,2004:7-92.徐轶群,万隆君.四足、八足步行放生机器人基本步态及时序研究J.装备制造技术 2007:17-18金晓怡
12、.仿生扑翼飞行机器人飞行机理及其翅翼驱动方式的研究J. 制造业自动化,2007:121-1233.林良明.仿生机器人的研究J. 北京理工大学出版社, 2004:36-424.张涛，颜国正.微型仿生机器人系统关键技术研究J.上海交通大学出版社，2006:46-475. K.Y. Pettersena, . Stavdahla.a review on modelling, implementation, and control of snake robotsJ.Robotics Autonomous Syestems,2011,11(8):123-1276.R. Vidoni, A. Gaspar
13、etto, Efficient force distribution and leg posture for a bio-inspired spider robotJ. Robotics and Autonomous Systems, Volume 59, Issue 2, February 2011, Pages 142-1507. WANG Jing,LIU Ying,LI Xiaohu Gait planning of the Gecko-like robot transition to wall M. University of Science and Technology Beijing,2010,6(11):17-198. Hyunwoo Yuk, Jennifer H, Shin, Sungho Jo.esign and Control of Thermal SMA based small crawling robot mimicking C.elegansM. International Conference on Intelligent Robots and Systems 2010, 10(9):18-22指导教师签字 年 月 日宁波大学*学院本科毕业设计（论文）5
