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1、创新设计实训 设计题目： 四 足 机 器 人 完成日期： 2 0 1 2年 4 月 学 院： 机 械 工 程 学 院 专 业： 机 械 工 程 及 自 动 化 指导老师： 武 刚 小组成员：课程成绩评价表学号姓名年级专业工作分工成绩程序编写论文撰写模型搭建造型设计模型搭建造型设计模型搭建造型设计模型搭建造型设计整体评价性能（70%）美观与创意（30%）评语：目 录一、乐高机器人简述.4二、问题的提出和分析.52.1 实验目标.52.2 功能分析.5三、方案的选择和模型的搭建.53.1 行走功能.53.2 美感工作. .7四、设计小结.84.1 感想.84.2 感谢.8一、乐高机器人简述上个世纪
2、的八十年代，称为个人计算机（PC）的时代，把九十年代称为Internet飞速发展的时代，那么本世纪的第一个十年，会是个人机器人（PR）的时代。随着智能机器人技术的发展，智能机器人的教育走入中、小学校已经成为必然趋势。智能机器人教育走进普通中、小学校的可能性和必然性估计会在今后的五年内得以实现。21世纪是全球科技经济激烈竞争的世纪。参与激烈的竞争，担负建设的重任，时代向新一代中国青少年提出了高标准、高要求，让他们提高素质、发展潜能，适应当今这样一个科学普及的信息化，现代化时期，他们才能成长为合格的祖国现代化事业的建设者和接班人。在这里，你可以了解到：乐高机器人发展史及发展方向、机器人的构成、机器
3、人的制作、操作、机器人的语言编程、机器的竞赛规则、竞赛技巧等。在这里，我们将破除青少年对机器人的神秘感，提高青少年的逻辑思维能力、动手协作能力和创造能力，让青少年亲手搭建制造一个属于自己的梦想中的个人机器人。我们还会组织一些对个人机器人感兴趣的青少年，参加多项国际性的机器人大赛，展现证明中国新一代的智慧和风采。 机器人教育是当今教育中“第一综合”教育资源。 在美国麻省理工、塔辅茨大学、卡内基梅隆大学、哈佛大学、美国太空总署等等世界著名高等学府和科研机构应用乐高机器人在教育和科研项目的设计中，有许多教授使用乐高积木开展和研究各种课程，包括机器人、机械、计算机、设计与技术和创造性思维的促进等。他们
4、设计的这些教育方法和课程有适合大中小学的，也有适合研究生课题的。中国也有许多学校开始使用乐高积木来开展各种拓展性和创新性的科学技术类课程，促进学生的创造力、解决问题能力，以推进素质教育。每年，国际和国内的乐高机器人大赛更是吸引了很多的学生和家长爱好者的参与。 二、问题的提出和分析2.1 实验目标四足机器人主要有一个实验的目标：机器人稳定的模拟人得两条腿直立稳定的行走。2.2 功能分析四足机器人必须具备一些主要的功能：行走功能。四足机器人的行走系统可由LEGO低速电机经齿轮传动适当组合进行减速，驱动曲柄滑块机构进行运动，模拟腿部的向前迈进，但是由于机器人腿部没有膝关节，所以行进时不能保持平衡，因
5、此我们在设计是又安装了一个支撑架。这过程需要两个个电动机，用来给左右的两个腿部提供动力，使其运动。 三、方案的选择和模型的搭建我们在初步分析了上述需要实现的功能后，开始了我们方案的选择和模型的搭建。3.1 行走功能。（1）骨架的搭建。首先，首先，我们要把机械人的骨架搭建好，骨架作为整个机器人的支撑其承载力必须要满足要求，否则就不能支撑整个机器人的重量，所以我们选择多列板作为底板并且选用单列板进行加强固定，机器人的腿部、支撑点和连接处更是重中之重，我们都选择加强固定，反复试验后终于抵抗住震动（为了提高抗震能力：增加了橡胶圈来减震）并且保持稳定的行走。搭建结果如下图所示。骨架的搭建（2）曲柄滑块机
6、构和齿轮机构的安装。骨架搭建好后，考虑的是怎么模拟人腿的向前迈进，我们选择是曲柄滑块机构，然后选择齿轮机构把两个电动机的动能传递到曲柄滑块机构上。在安装过程中，两侧必须保持完全一致，否则就会造成机构运行时的不稳。（3）电动机的放置。接下来就是放置电动机了，电动机直接固定在多列板上，直接进行驱动两个电动机，然后通过齿轮机构传递能量。这样做优点是减轻了机器腿压力、提高稳定性，缺点是造成了动能的损失和驱动力下降。3.2 美感工作。经过上面内容后，我们四足机器人的结构基本上就完整了。作为工科的学生，我们都把性能放在了第一位，在性能实现的基础上，我们也对机器人进行了美化工作。 四、设计小结4.1 感想我
7、认为这次的创新设计实验是非常有意义的，因为我们在学校大多数时间都是在和理论打交道。理论固然非常的重要，但是实践却也是不可或缺的，一个人即使理论再好，但是他的动手能力和临场创新以及组织协商比较差，也会对自己以后的工作造成很大的麻烦。而且这次实验让我们充分的认识到了自己的不足，尤其是创新能力，所以在以后的学习中：我们不仅要牢固的掌握好理论基础，而且也要关注前沿的与本专业有关的科技，与时俱进丰富自己的视野。这次实验的编写程序对于我们也是一个很大的挑战，在老师讲解下我们也初步了解编程，通过反复的实验终于调好了自己的程序，完成了这些简单程序编写。4.2 感谢感谢学院开设这门课程，给我们一次真正实践的机会，让我们能够把理论与实践相结合，也学习到了乐高机器人的编程，给予我们知识上的很大提高，也了解了创新的重要性。特别感谢武刚老师在实验过程给予我们指导和帮助，老师非常的耐心给我们讲解设计的原理和程序的编写，并且在调试程序时更是帮助我们去查找错误，修改不完善的程序指令，给予我们外观创新设计的启发，使我们顺利的完成了设计和编程。
