仿人型机器人设计说明书
人形机器人的说明书

人形机器人的说明书一、概述本说明书旨在详细介绍"人形机器人"的功能、使用方法以及相关注意事项,以便用户能够正确、安全地操作该产品。
二、产品描述1. 外观特点:人形机器人采用先进的制造工艺,外观设计时尚简约,并配备了多彩LED灯,使机器人更具视觉吸引力。
2. 尺寸及重量:人形机器人的尺寸为1.8米高,重约85公斤,大小适中,方便使用和携带。
3. 功能特点:(1)语音交互功能:机器人内置智能语音识别系统,能够准确理解并回应用户的指令,实现智能对话功能。
(2)动作模仿功能:机器人可进行人类常见的动作模仿,并实现简单的舞蹈动作。
(3)人脸识别功能:机器人配备了先进的人脸识别技术,能够辨认用户的面部特征,以实现个性化互动体验。
(4)情感表达功能:机器人采用了情感感知模块,能够根据环境及用户的情绪变化做出相应表情,增强用户的情感共鸣。
(5)智能导航功能:机器人内置地图导航系统,能够自主移动及避障,方便用户操作和搬运物品。
三、使用方法1. 开机与关机:将机器人连接到电源,按下电源按钮机器人即可开机。
长按电源按钮2秒可关机。
2. 语音交互:机器人处于待机状态时,语音唤醒功能处于关闭状态,需要手动唤醒。
唤醒后,用户可以直接与机器人进行语音交互,系统会根据指令做出相应反应。
3. 动作模仿:通过控制面板或者语音指令,用户可以让机器人进行各种动作模仿,例如挥手、跳舞等。
4. 人脸识别:机器人具备人脸识别功能,用户可以在机器人的设置界面中添加自己的人脸信息,方便机器人进行个性化互动。
5. 情感表达:机器人通过内置的情感感知模块,能够自动感知用户情绪,做出相应表情,如微笑、流泪等,以增加用户的亲和力。
6. 智能导航:用户可通过遥控器或者手机APP向机器人发送导航指令,机器人会根据指令自主移动,避开障碍物,实现准确导航。
四、注意事项1. 使用环境:请确保在光线充足、通风良好的环境中使用机器人,避免长时间暴露在高温、潮湿或者封闭的环境中。
仿人机器人设计及步行控制方法

仿人机器人设计及步行控制方法汇报人:日期:contents •仿人机器人设计概述•仿人机器人结构设计•步行控制方法•控制算法与实现•实验与验证•结论与展望目录01仿人机器人设计概述定义特点定义与特点拓展人类能力科学研究仿人机器人的重要性早期发展自20世纪60年代起,各国开始研制具有人类形态和运动能力的机器人,如美国的“UNIVAC”和日本的“早稻田机器人”。
近期发展随着技术的不断进步,现代仿人机器人的设计和制造能力已经得到了极大的提升,如波士顿动力公司的Atlas机器人和本田公司的ASIMO机器人。
仿人机器人的历史与发展02仿人机器人结构设计整体结构腿部是仿人机器人的重要组成部分,其设计需要考虑到机器人的运动性能和稳定性,包括步长、步高、步频等指标。
腿部设计需要考虑到关节的灵活性、稳定性和耐用性,同时需要与脚部和上半身的设计进行协调。
VS躯干是机器人的核心部分,需要支持机器人的整体结构和动作,同时需要容纳和控制器的位置进行协调。
手臂的设计需要考虑到机器人的动作范围和灵活性,包括手臂的长度、自由度和动作范围等。
头部的设汁需要与机器人的整体结构和功能进行协调,例如可以考虑安装传感器、摄像头等设备以提高机器人的感知和控制能力。
上半身是仿人机器人的重要组成部分,包括躯干、手臂和头部等部分。
上半身设计上半身设计需要考虑到机器人的整体稳定性和动作灵活性,同时需要满足机器人的功能和外观要求。
03步行控制方法地面适应能力静态步行控制也涉及到机器人对不同地面条件的适应能力,包括对不同摩擦系数、表面粗糙度、障碍物等条件的适应。
静态稳定性静态步行控制主要关注的是机器人在静态环境中的稳定性,也就是在没有任何外部干扰的情况下,机器人是否能够在给定的步态下保持稳定。
步态调整根据不同的任务需求和环境条件,机器人需要能够进行自我步态调整,以实现更优的行走性能。
静态步行控制动态步行控制动态稳定性地面跟踪平衡控制步态生成步态规划与优化步态优化步态适应性04控制算法与实现基于模型的控制器设计基于动力学模型的步行控制器利用仿人机器人的动力学模型设计控制器,通过调整输入输出参数实现稳定的步行。
仿人形机器人的设计

仿人形机器人的设计人形机器人是一种模拟人类外形和动作的机器人,它具备人类的外貌、肢体结构和动作能力,可以进行复杂的交互和执行各种任务。
人形机器人的设计需要综合考虑机械结构、电子控制、人机交互等多个方面的因素。
下面我将从机械结构设计、电子控制系统和人机交互设计三个方面进行阐述。
首先,机械结构设计是人形机器人设计中的重要环节。
设计者需要综合考虑机器人的外形效果、运动灵活性和结构强度。
外形效果要求机器人的外观能够与真人相似,可以采用3D打印技术制作外壳,使机器人的外观与真人一样或者接近真人。
运动灵活性是指机器人可以进行各种复杂的动作,如行走、举起物品等。
机器人的关节设计需要灵活可调,以满足不同动作需求。
结构强度是指机器人能承受一定的外力和负载。
设计时需要考虑机器人的重量、材料强度等因素,以确保机器人的结构足够坚固。
其次,电子控制系统是人形机器人设计中不可忽视的一部分。
人形机器人需要借助电子控制系统来实现动作控制、感知环境和与人进行交互。
动作控制系统通常采用伺服电机来驱动机器人的关节,通过编程来控制电机的运动,实现机器人的各种动作。
感知环境方面,可以利用传感器来获取机器人所处环境的信息,如距离、温度等,以便机器人做出相应的反应。
人机交互时,可以使用语音识别、图像识别等技术来实现机器人与人之间的交流,使机器人能够理解人类的指令并做出正确的反应。
最后,人机交互设计是人形机器人设计中至关重要的一环。
人形机器人可以被用于陪伴、照顾、教育等多种场景,所以在人机交互设计中需要考虑机器人的语音交流、面部表情、姿势等因素。
语音交流可以采用语音识别和语音合成技术实现,使机器人能够听懂人类的指令并以人类的语音进行回应。
面部表情和姿势可以通过摄像头和关节传感器来获取人类的表情和动作,进而让机器人能够模仿人类的表情和动作,增强人机之间的互动性。
综上所述,人形机器人的设计需要综合考虑机械结构、电子控制系统和人机交互等多个方面的因素。
壁虎式机器人设计说明书

壁虎式机器人设计说明书一、引言壁虎式机器人是一种仿生机器人,其设计灵感来源于壁虎这种能够在垂直墙壁和天花板上爬行的动物。
本文将详细介绍壁虎式机器人的设计原理、结构和功能。
二、设计原理壁虎式机器人的设计原理基于壁虎的爬行能力,通过模拟壁虎足底的特殊结构和工作原理,实现机器人在垂直墙壁和天花板上的自由爬行。
壁虎足底具有数百万微小的刚毛,这些刚毛能够产生分子间吸附力,从而使壁虎能够在垂直表面上保持牢固的附着力。
三、结构设计1. 壁虎式机器人采用轻质材料制作机身,以降低重量,提高机器人的可操控性和稳定性。
2. 机器人的足底采用仿生设计,使用高强度材料制作刚毛状结构,以增加机器人与墙壁之间的附着力。
3. 机器人身体上装配有多个传感器,用于感知周围环境和墙壁表面的特征,以便机器人能够准确地选择爬行路径。
4. 机器人配备了高效的电池供电系统和稳定的电子控制系统,以确保机器人在爬行过程中的稳定性和持久性。
四、功能设计1. 壁虎式机器人具有自主导航功能,能够通过内置的导航系统自动规划最佳爬行路径,并实现自动避障。
2. 机器人配备了高清摄像头和红外传感器,能够实时监测周围环境,并将数据传输至操作者的控制终端。
3. 机器人可通过无线通信与外部设备进行连接,实现远程控制和数据传输。
4. 机器人具备抓取功能,可用于搬运小型物体或执行维修任务。
5. 机器人具备自我保护功能,当机器人检测到墙壁表面出现异常情况时,能够自动停止爬行并发送警报。
五、应用领域1. 壁虎式机器人在建筑维护和清洁领域具有广阔的应用前景,能够代替人工进行高空清洁和维修工作,提高工作效率和安全性。
2. 机器人在军事领域中可以用于侦察和搜救任务,能够在城市环境和复杂地形中执行任务。
3. 机器人还可以应用于科学研究和教育领域,用于探索生物仿生学和机器人技术的交叉领域。
六、结论壁虎式机器人是一种具有仿生特点的机器人,通过模拟壁虎的爬行能力实现在垂直墙壁和天花板上的自由爬行。
仿人机器人原理与设计

0 0 0 1
0 0 0 1
c 0 Rot ( y, ) s 0
0 s 0 1 0 0 0 c 0 0 0 1
The Army Armored Force Academy of PLA
2.1 Representation of Position and Attitude 位置和姿态的表示 • Description of Position
px A p p y pz
xA zA {A} p
cosθ
xA
绕z轴旋转θ
The Army Armored Force Academy of PLA
2.2 Coordinate Transformation 坐标变换
• Rotation about an axis
1 0 R ( x, ) 0 c 0 s 0 s c
The Army Armored Force Academy of PLA
2.3 Homogeneous Transformation of the Coordinate Frames 齐次坐标变换
A A B p B R p A p Bo
Homogeneous Transformation
A A p B R | A pBo B p 0 0 0 | 1 1 1
c 90 s 90 s 90 c 90 v Rot z ,90 u 0 0 0 0 0 0 1 0 0 7 3 3 7 0 0 2 2 1 1 1
智能机器人 第三章 仿人机器人

图 3-1 北京理工大学仿人机器人
二、仿人机器人的研究重点
1.思维和学习能力 2.与环境的交互 3.躯体结构和四肢运动 4.体系结构
三、仿人机器人的用途
1.服务 2.医疗
DEKA公司研制的机械手臂,如图3-2所示。
图 3-12 正视和背视
图 3-13 侧视图、顶视图、 底视图(身高360mm、肩宽165mm)
4. SHR-8S左腿机械结构 (1)其中包含几个重要的几何关系
一般的机器人,腿上半部与下半部长短相近,在研究机器人步 伐的时候可以令其为相等长度。在国内,
图 3-14 左腿机械结构
图 3-15 舵机转动正方向
五、小人形机器人介绍
1.关于加藤一郎结构体
图 3-10 森汉人形机器人-8S
2.全身机械结构原理
图 3-11 腿部自由度
3. 8S人形机器人机体参数
8S人形机器人是17自由度小型人形机器人,全身包括17个伺 服电动机(舵机)每个舵机转矩为14kg·cm,全部采用金属齿轮 传动。如图3-12、图3-13所示。
图 3-3 教育机器人
图 3-4 下棋机器人
四、仿人机器人的发展历史
图 3-5 ASIMO
1.日本的仿人形机器人
图 3-6 ASIMO在餐厅服务
2.“科戈”机器人
图 3-7 “科戈”机器人
图 3-7 “科戈”机器人
3.我国的仿人形机器人研究
图 3-8 仿人型机器人——“先行者”
图 3-9 仿人机器人
② 左腿半周期运动程序分析(如图3-16、图3-17所示)
机器人创意设计的说明书

机器人创意设计的说明书一、引言机器人是一种能够模拟人类行为和进行各种任务的人工智能设备。
本文将介绍一款创意设计的机器人,并详细说明其各项功能和技术规格。
二、概述该机器人的设计目标是结合了先进的人工智能技术和创意设计理念,以提供创新的用户体验。
其主要功能包括但不限于以下几个方面:1. 交互能力:该机器人配备了先进的自然语言处理和面部识别技术,能够实现与用户的语音和面部表情交互。
通过深度学习算法,它能够理解用户的指令、回答问题,并根据用户的情感状态做出合适的反应。
2. 创意创作:机器人内置了智能创作引擎,能够分析并学习人类创意作品的规律和特点。
它能够参与艺术创作、音乐创作等,并根据用户的需求提供创新和独特的作品。
3. 娱乐陪伴:该机器人内置了丰富的娱乐功能,包括音乐播放、舞蹈表演、故事讲解等。
它能够根据用户的喜好和情感状态,提供个性化的娱乐陪伴服务。
4. 智能家居控制:机器人支持与智能家居设备的连接和控制,能够帮助用户实现家居环境的智能化管理。
例如,它能够控制灯光的亮度、调节温度等。
5. 教育辅助:机器人配备了丰富的教育资源,并通过智能学习算法提供个性化的教育辅助服务。
它能够根据学生的学习需求和进度,提供相应的教学资源和指导。
三、核心技术为实现以上功能,该机器人采用了以下核心技术:1. 人工智能技术:机器人使用了深度学习和神经网络等人工智能技术,以提高其理解和学习能力。
通过对大量的语音、图像和视频数据进行训练,机器人能够不断优化和完善其交互和创作能力。
2. 传感技术:机器人配备了多种传感器,如摄像头、微型雷达和触摸传感器等。
这些传感器能够帮助机器人感知周围环境,识别人脸、物体等,并实现更加精确的交互和创作。
3. 自主定位与导航技术:机器人采用了自主定位和导航技术,能够自主避障和规划行动路径。
它能够通过地图生成和定位算法,准确抵达指定地点,并根据用户需求进行相应的操作。
四、使用说明该机器人操作简单,用户只需激活语音识别功能,说出相应的指令即可。
仿人形机器人的设计

赛伯乐人形机器人:第一部分- 设计伊斯梅特·灿德德,穆罕默德·萨利姆·纳赛尔,蒋树声叶Tosunoglu萨布里佛罗里达国际大学机械工程学院西弗拉格勒街10555迈阿密,佛罗里达州33174305-348-6841cdede00阿*********摘要创造类人型机器人的目的是设计一个可以完成人类复杂动作,具有自主决策功能,能够帮助人类,甚至完成人类无法完成的任务的机器人。
建立类人型机器人一直吸引了世界各地的科学家,虽然目的看似简单,但这是一个艰巨的任务。
在这篇文章中,我们将呈现一种命名为赛伯乐的仿人机器人的概念,像双足动物一样行走,然后切换到四足的运动模式。
第一部分的主要内容是,理想的系统标准,设计方案和最终设计选定以及通过运动学的分析得到仿人机器人的模拟方案。
关键字:仿人形机器人,赛伯乐机器人,双足,四足1.引言构建人形机器人的目的是简单地设计一个可以完成人类复杂运动和能够真诚地帮助人类的机器人。
尽管其目的简单,但是要完成这个任务相当困难。
例如前本田工程师实现了他们梦想建立一个进的仿人机器人,花了超过18年的时间,在这段时间里他们不断的学习,探究和实验,也走了不少的弯路。
[1]行走过程分为两个主要部分即静态和动态步行。
静态步行人形机器人包括完整的移动身体的齿轮的基地脚区域,与此同时其他脚抬起并前进。
这种机器人是从运动学角度(轨迹,或位移控制)来设计和控制的,结果是有相当大的脚以一个缓慢的速度行走。
一个静态步行双足足动物,如本田P3的人形机器人,“不移动很像人并且能量效率低下。
它移动与nonpendular外观相似,本田2000机器人在行走时需要大约2kw功率,他需要的功率是同样大小人类的肌肉工作功率的20倍[1]。
动态稳定性需要快速行走和多样的地形。
在行走时重心不在支撑腿区域内时,机器人在下一个动态平衡区域时就会失衡。
被动动态步行可增加到三分之一组不同类型的步行过程。
仿人形机器人的设计

赛伯乐人形机器人:第一部分- 设计伊斯梅特·灿德德,穆罕默德·萨利姆·纳赛尔,蒋树声叶Tosunoglu萨布里佛罗里达国际大学机械工程学院西弗拉格勒街10555迈阿密,佛罗里达州33174305-348-6841cdede00阿*********摘要创造类人型机器人的目的是设计一个可以完成人类复杂动作,具有自主决策功能,能够帮助人类,甚至完成人类无法完成的任务的机器人。
建立类人型机器人一直吸引了世界各地的科学家,虽然目的看似简单,但这是一个艰巨的任务。
在这篇文章中,我们将呈现一种命名为赛伯乐的仿人机器人的概念,像双足动物一样行走,然后切换到四足的运动模式。
第一部分的主要内容是,理想的系统标准,设计方案和最终设计选定以及通过运动学的分析得到仿人机器人的模拟方案。
关键字:仿人形机器人,赛伯乐机器人,双足,四足1.引言构建人形机器人的目的是简单地设计一个可以完成人类复杂运动和能够真诚地帮助人类的机器人。
尽管其目的简单,但是要完成这个任务相当困难。
例如前本田工程师实现了他们梦想建立一个进的仿人机器人,花了超过18年的时间,在这段时间里他们不断的学习,探究和实验,也走了不少的弯路。
[1]行走过程分为两个主要部分即静态和动态步行。
静态步行人形机器人包括完整的移动身体的齿轮的基地脚区域,与此同时其他脚抬起并前进。
这种机器人是从运动学角度(轨迹,或位移控制)来设计和控制的,结果是有相当大的脚以一个缓慢的速度行走。
一个静态步行双足足动物,如本田P3的人形机器人,“不移动很像人并且能量效率低下。
它移动与nonpendular外观相似,本田2000机器人在行走时需要大约2kw功率,他需要的功率是同样大小人类的肌肉工作功率的20倍[1]。
动态稳定性需要快速行走和多样的地形。
在行走时重心不在支撑腿区域内时,机器人在下一个动态平衡区域时就会失衡。
被动动态步行可增加到三分之一组不同类型的步行过程。
BionicMotionRobot 生物模仿机器人说明书

BionicMotionRobot Pneumatic lightweight robot with natural movement patternsCell Coexistence Synchronised CooperationCollaborationBionicMotionRobot New approaches for human-robot collaborationSensitive and gentle or powerful and dynamic – in terms of its movements and functionality, the BionicMotionRobot is inspired by an elephant’s trunk and an octopus’s tentacles. The pneumatic lightweight robot features 12 degrees of freedom and, with its flexible bellows structure, can effortlessly implement the fluent motion sequences of its natural role models.Impressive power to weight ratioThe bionic robot arm has a load capacity of around three kilograms and weighs approximately the same itself. Depending on which gripper is fitted, it can handle a number of different objects and be used for a wide range of tasks.The concept of the flexible kinematics is based on the Bionic Handling Assistant from 2010, which, due to the safe collaboration between man and machine, was given the German Future Award. Since then, Festo has been looking intensively into systems that could relieve people of monotonous activities and at the same time pose no risk – an aspect that is becoming increasingly im-portant in everyday factory life.Whether it is shorter lead times, faster product life cycles or high flexibility with regard to quantities and variety, the requirements of the production of the future are manifold and are changing faster than ever before. This industrial change requires a new way for humans, machines and data to interact.Besides the digital networking of entire facilities, above allrobot-based automation solutions, which work hand in hand with people, play a critical role in this development. In the production of tomorrow, direct interaction between man and machine will be part of the daily routine.Collaborative working spaces of the futureThe strict separation between the manual work of the factory worker and the automated actions of the robot is being increasingly set aside. Their work ranges are overlapping and merging into a collaborative working space. In this way, human and machine will be able to work together on the same workpiece or component simultaneously in future – without having to be shielded from each other for safety reasons.As a worldwide supplier of automation technology, it is Festo’s core business to help shape the production and working worlds of the future. A key element for coming up with ideas is the Bionic Learning Network. In an alliance with external partners, Festo looks for natural phenomena and operating principles that can be transferred to technology.Paradigm shift in roboticsAt the focus of the current research work are lightweight bionic robots, which due to their natural movement patterns and the pneu-matics employed are almost predestined for collaborative working spaces and in future will be able to represent a cost-effective alter-native to classic robot concepts.The strengths of pneumatic drives have always lain in their simple handling and robustness, the low costs of acquisition and their high power density – in other words, comparatively large forces in a small space and with a low weight. Holding processes get by without further compressed air consumption and are therefore extremely energy efficient.For direct contact between human and machine, pneumatics offer another critical advantage, however: their system’s inherent flexi-bility. If an actuator is filled with compressed air, the motion gen-erated can be exactly set in terms of speed, force and rigidity. In the event of a collision, the system eases off, thus posing no risk to the worker.To be able to adjust the whole system to any settings in its dynam-ics, the valve technology used must be able to control the air flows and pressures with extreme precision and at the same time ensure the complex interconnections of many channels.Digitisation of pneumaticsWhat could until now only be implemented with a great deal of effort is made easily possible by a world first from Festo: the Festo Motion Terminal is the first pneumatic automation platform, which, using its software control system, combines the function-alities of over 50 components using apps. Digitisation is opening up completely new areas of application for pneumatics, which until now has been the reserve of electrical automation.01: Collaborative working space: Simul-taneous, common processing of a work-piece by human and robot 02: Safe handling: The combination of the BionicMotionRobot with the highly elastic TentacleGripper 03: Conceivable scenario: In action with a vacuum suction cup for flat and smooth objects 04: Tremendous power potential: The outstanding ratio of inherent weight and payload© Fraunhofer IAO, study of lightweight robots in manual assemblyBionicMotionRobot Pneumatic lightweight robot with natural movement patternsMode of operation and potential usesFor a safe and more ergonomic future working worldThe freely moving arm on the BionicMotionRobot is covered with an outer textile skin and consists of three flexible basic segments which can be put together in a modular fashion. 3D textile knitted fabric represents new fibre technology In each of the three segments, four bellows are fitted which are held together by disk-shaped ribs with a gap of about two centi-metres. A cardan joint runs between them, housing the pneumatic actuators and making sure the ribs do not twist. The 12 bellows are made of sturdy elastomer. Each one of them is surrounded by a special 3D textile cover which is knitted from both elastic and high-strength yarns.For this unique 3D textile knitted fabric, the developers took a closer look at the muscular structure of the octopus: the muscle fibres in the tentacles are aligned differently in several layers. This interaction of radially, diagonally and longitudinally oriented fibres allows the creature to move its tentacles in a targeted manner. Based on this model, the yarns in the 3D textile knitted fabric run around the bellows structures in a special pattern.If a set of bellows is supplied with compressed air, it can extend lengthways and thereby deflect the joint structure. In the radial dir-ection, the expansion of the elastomer is limited by the fixed threads in the fabric. This means that the textile can be used to exactly deter-mine at which points the structure expands, thereby generating power, and where it is prevented from expanding. This allows very large forces to be generated and turned into movement.Guidance and control with the Festo Motion Terminal The complex guidance and control of the 12-bellow kinematics is assumed by a Festo Motion Terminal. It combines high-precision mechanics, sensor technology as well as control and measuring technology in the tightest space. With the internal control algorithms of the motion apps and the installed piezo valves, flow rates and pressures can be exactly dosed and also varied to any setting in several channels simultaneously.That enables the BionicMotionRobot to perform motion sequences that are both powerful and fast as well as soft and precise – whilst the rigidity of the kinematics is freely adjustable.Due to its modular structure and this precise control of the flexible bellows structures, the robot arm can bend in three different direc-tions simultaneously and implement the fluent movements of its natural role models.Optical shape sensor for exact routingA shared shape sensor is fitted in the cardan joints on the three segments and runs like a cable along the system’s whole longitu-dinal axis. This allows it to record the position, shape and inter-actions of the whole kinematics and illustrate them virtually. The simulated model of the sensor cable follows the real sensor in real time and thus enables positioning and routing accurate to around ten millimetres.Many potential uses and application fieldsThe BionicMotionRobot could be used anywhere that compact, powerful and efficient systems are required. Its pneumatic con-struction is insensitive to dust and dirt, which also makes an application in polluted and contaminated or unhealthy surround-ings conceivable.Supporting assistance system for assemblyThe BionicMotionRobot is virtually predestined to be a helping third hand in the assembly sector. The pneumatic structures can provide relief by holding objects without heating up or consuming additional energy.A scenario in which the robot arm picks up various workpieces on its own, passes them to a person for processing and then puts them down in another place is imaginable. The worker can thus go about their work in a more ergonomic, precise, concentrated and hence more efficient manner.High user acceptance and safe handlingThe natural movements of the bionic robot arm create a sense of familiarity for the user, which increases acceptance for direct collaboration. In the event of a collision, the pneumatic kinematics automatically ease off and do not pose any danger to humans. This inherent flexibility of the system and the low tare weight allow it to be used without a protective cage, thus making an immediate and safe collaboration between human and machine possible.01: A natural role model: The counter-acting muscles in an octopus’s tentacle02: A new fibre technology: The special 3D textile knitted fabric surrounding the flexible bellows structures03: Modular structure: A look inside the pneumatic robot arm04: Virtual image: The shape sensor en-ables a simulated model of the entire kinematicsTechnical dataTotal length: ...................................................................... 850 mm Diameter : ............................................................ 130 mm/100 mm Degrees of freedom : ................................................................... 12Robot arm weight: .............................................................. 2,950 g Moved weight: ................................................................... 2,950 g Working pressure: .................................................................. 3 bar Repetition accuracy: ........................................................... ±10 mm Distance between the ribs: .................................................. 19 mm Centre distance of the ribs: ................................................. 21 mm Steering and control: Festo Motion TerminalSensor technology : 3D-effective optical shape sensor Actuator technology: Bellows produced using immersion method made of natural rubber with high-strength 3D textile knitted fabric Ribs: Gimbally connected ribs made ofcarbon-fibre-reinforced polymerPicture credits Page 2: Fraunhofer IAO, StuttgartPage 6, top left: Amir Andikfar, Jonas Lauströer, HamburgProf. Dr Martin S. Fischer, Jena Page 6, centre:deutschle cgi, Nürtingen Project participants Project initiator:Dr Wilfried Stoll, managing partner Festo Holding GmbHIdea, concept, implementation:Prof. Dieter Mankau, Frankfurt am MainProject coordination:Markus Fischer, Bissingen a. d. TeckControl technology:Prof. Dr Ivo Boblan, Beuth University of Applied Sciences, Berlin Mirco Martens, Alexander Pawluchin, Technical University of Berlin Dr Alexander Hildebrandt, Festo AG & Co. KGSensor technology:Dr Jens Teichert, Teichert Systemtechnik GmbH, LilienthalScientific consultancy, biology:Prof. Dr Martin S. Fischer, Friedrich-Schiller-University JenaConsulting:Dr Werner Fischer, MunichDesign, CAD and prototypes:Christian Ebert, Mirko Zobel, Ebert Zobel, Industrial Design,Frankfurt am MainTextile technology and pneumatics design:Walter Wörner, Gesellschaft für textilen Service mbH, Pfullingen Rex Gummitechnik GmbH & Co. KG, Pfungstadt Plastics engineering:Klaus Hilmer, Dennis Meyer, Festo Polymer GmbH, St. Ingbert Festo AG & Co. KG Ruiter Strasse 8273734 Esslingen GermanyPhone +49 711 347-0Fax+49 711 347-21 55cc @125 e n 3/2017。
创意设计机器人的说明书

创意设计机器人的说明书一、产品概述创意设计机器人是一款具备创作能力的智能机器人,通过内置的人工智能模块和先进的创意算法,能够辅助用户进行艺术创作,为用户带来全新的设计体验。
二、产品特点1. 强大的创作能力:创意设计机器人拥有丰富的创作库和算法模型,能够生成各种独特的设计作品,包括插图、海报、LOGO等。
2. 个性化定制:通过与用户的互动学习,创意设计机器人能够根据用户的喜好和风格偏好进行个性化创作,满足用户的独特需求。
3. 多种创作方式:创意设计机器人支持手绘、数字绘画、图像处理等多种创作方式,用户可以根据自己的习惯选择合适的创作方式进行设计。
4. 快速高效:借助人工智能技术,创意设计机器人能够快速生成创作作品,大大提高了设计效率。
5. 可视化界面:创意设计机器人配备了简洁直观的操作界面,用户可以通过触摸屏幕进行交互操作,轻松实现创作过程的可视化管理。
三、产品功能1. 创作模板选择:用户可以从预设的创作模板中选择合适的样式,然后进行进一步的个性化设计。
2. 图像识别与处理:创意设计机器人能够通过图像识别技术对用户提供的图片进行分析和处理,为用户提供更多的创作灵感。
3. 创意生成:创意设计机器人通过分析用户的需求和输入的数据,自动生成创意内容,并可根据用户的反馈进行调整和优化。
4. 设计调整:用户可以对生成的创意作品进行自定义的调整,包括颜色、形状、尺寸等方面的修改,以满足个性化需求。
5. 预览与导出:创意设计机器人提供实时的预览功能,用户可以在设计过程中随时查看作品效果,并支持导出为图片或其他文件格式。
四、使用指南1. 准备工作:请确保创意设计机器人已连接电源并处于正常工作状态。
2. 启动机器人:按下电源按钮,等待机器人启动完成,待显示屏出现操作界面后即可开始使用。
3. 选择创作模板:在界面中选择合适的创作模板,点击确认后即可开始创作。
4. 进行个性化设计:根据需求和创意生成的结果,对作品进行进一步的个性化设计,如颜色、形状等的调整。
机器人仿真模拟技术的说明书

机器人仿真模拟技术的说明书1. 简介机器人仿真模拟技术旨在通过计算机软件和硬件系统模拟和模仿机器人的行为和功能。
这项技术被广泛应用于各个领域,如工业制造、医疗保健、军事训练等。
本说明书将详细介绍机器人仿真模拟技术的原理、应用以及使用方法,以帮助用户更好地了解和应用该技术。
2. 技术原理机器人仿真模拟技术主要基于计算机图形学、虚拟现实和控制系统理论。
其基本原理如下:(1)建模:通过设计人工模型和环境模型,将真实世界的机器人和场景模拟为计算机系统能够处理的数据。
(2)动力学仿真:使用数学模型和物理模拟算法模拟机器人在虚拟环境中的运动和力学特性。
(3)控制算法:根据机器人的控制算法和行为规则,对仿真模型进行控制,实现机器人在虚拟环境中的各项功能和任务。
(4)感知模拟:通过传感器模拟技术,使机器人能够感知虚拟环境中的物体、形状、颜色等信息。
3. 应用领域机器人仿真模拟技术在以下领域得到广泛应用:(1)工业制造:通过模拟机器人在生产线上的动作和任务,提前优化生产过程,减少生产线停机时间,并提高产品质量和生产效率。
(2)医疗保健:通过仿真模拟手术机器人的操作以及机器人护理等任务,提高医护人员的培训效果,降低手术风险,改善医疗服务质量。
(3)军事训练:通过模拟战场环境和机器人的行为,训练士兵在战场上对机器人进行操作和应对,提高战斗力和应急反应能力。
(4)科研探索:通过仿真模拟机器人在极端环境下的行为,如太空探索、海底勘探等,探索更多未知领域,提前解决潜在问题。
4. 使用方法机器人仿真模拟技术的使用方法如下:(1)软件安装:根据实际需求选择合适的机器人仿真软件,并按照提供的安装指南进行安装。
(2)模型设计:根据机器人的外观和机构特点,使用软件提供的建模工具进行模型设计和编辑。
注意保持模型的准确性和细节。
(3)环境构建:理解机器人工作的实际环境,并使用软件提供的场景编辑工具构建虚拟环境,包括障碍物、光照等。
(4)控制编程:根据机器人的行为规则和任务需求,使用软件提供的控制编程工具进行编写和调试。
仿生机器人说明书

课程设计说明书学生姓名:王超学号:1015070229 学院:机械工程学院班级: 机械102班题目: 慧鱼组合机器人的组装设计指导教师:陈国君苏天一职称: 副教授 2013 年 12 月 23 日目录1.引言 11.1内容摘要 11.2 慧鱼机器人 21.3 走进实验室 31.4 按键式传感器 31.5 设计工作原理 41.6慧鱼模型操作规程 52. 仿生机器人62.1仿生机器人迈克仿真示意图 62.2仿生机器人迈克仿真程序图示 62.3仿生机器人结构简图73. 移动机器人83.1 移动机器人基础模型83.2 移动机器人仿真图83.3移动机器人结构简图93.4移动机器人仿真程序框图104.工业机器人104.1工业机器人仿真图114.2业机器人结构简图114.3工业机器人仿真程序125.寻光机器人145.1寻光机器人仿真模型145.2连线图和结构简图15慧鱼组合机器人的组装设计摘要:慧鱼创意组合模型是一种技术含量很高的工程技术类拼装模型,是展示科学原理和技术过程的理想教具。
本设计是以德国慧鱼创意积木所组成的仿生模拟机器人为其基本架构,透过圈形式人机介面LLWin,经由智慧型微电脑介面板去驱动机器人,使机器人细部动作很容易达到我们需求,进而取代以往由硬体描述语言所驱动架构,通过慧鱼模型的组装,程序的编制,任务的完成,阐述机械机构之间的配合关系,各种传感器的安装和使用,以及软件程序的编制思维,实现对伺服电机,电磁线圈的控制,不但操作简易,更可使我们了解机械运作的原理。
关键词:慧鱼组合模型;机器人;传感器;机械原理;引言由于机器人的发展和快速广泛的被使用,可知科学家对于机器人的功能也相提高,除了超强的逻辑运算、记忆能力及具备类似的自我思考能力,另外在机器人的外表及内部结构,科学家更希望能模仿人类。
对于外在资讯的选集,也透过各种感应器,企图达到类似人类各种触觉的功能,选集了外在环境的资讯,一旦外在环境起了改变,机器人一定要能随着变化,做出该有的反应动作,更新自己的资料库,达到类似人类学习的功能。
仿人型机器人设计说明书

目录1前言 (1)1.1仿人机器人的概念 (1)1.2课题来源 (1)1。
3技术要求 (1)1。
4国内外研究现状及发展状况[]2 (1)1。
4.1 国内研究现状 (1)1。
4。
2 国外研究现状 (2)1.4。
3 发展趋势 (3)1.5本课题要解决的主要问题及解决方案 (4)2 总体方案设计 (6)2.1仿人机器人臂手部结构的确定 (6)2.2仿人机器人上身尺寸的确定 (6)2。
3结构的设计 (6)2。
4仿人机器人自由度的确定 (6)2。
5电机的选择 (7)3 机器人驱动装置的设计 (8)3。
1 肩部步进电机的选择 (9)3。
2 肘部步进电机的选择 (9)3。
3 腕部及头部电机选择 (10)4.仿人机器人机械传动件的设计 (11)4.1齿轮的设计 (11)4。
1.1 肩部齿轮的设计与校核 (11)4。
1.2 肘腕部齿轮设计 (13)4。
1.3 头部齿轮的设计 (14)4。
2轴的设计与计算 (15)4.2.1 轴的结构设计 (15)4。
2.2 轴的强度计算 (16)5. 仿人型机器人连接板的设计及校核 (20)5.1肩部连接板的设计与校核 (20)5。
2电机支撑板的设计与校核 (21)6。
仿人型机器人三维造型及运动仿真 (22)6.1仿人型机器人三维造型 (22)6.2仿人型机器人运动仿真 (23)6。
3仿人型机器人舞蹈运动分析 (23)6.4仿人机器人重力分析 (23)7 结论 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录 (28)1前言1。
1 仿人机器人的概念[]1现阶段,机器人的研究应用领域不断拓宽,其中仿人机器人的研究和应用尤其受到普遍关注,并成为智能机器人领域中最活跃的研究热点之一.研究与人类外观特征类似,具有人类智能、灵活性,并能够与人交流,不断适应环境的仿人机器人一直是人类的梦想之一。
世界上最早的仿人机器人研究组织诞生于日本,1973年,以早稻大学加藤一郎教授为首,组成了大学和企业之间的联合研究组织,其目的就是研究仿人机器人。
仿人柔性机械手说明书

仿人柔性机械手设计摘要灵巧机械手是近年来机器人领域讨论的热门话题,世界上很多国家的研究机构都开展了关于机械手的研究。
本文重点讨论了机械手的运动系统,包括机构,传动和驱动,本课题主要研究内容如下:第一章概述。
主要介绍课题来源、国内外现状以及本文所要作的工作。
第二章灵巧机械手总体方案设计。
先后介绍了灵巧机械手总体方案的初步设计,灵巧机械手的设计步骤、主要参数的计算、关键的结构设计,机械传动系统和电气驱动设计。
第三章对方案二的改进设计综述。
论述了方案二的结构与传动设计。
第四章关键结构(零部件)的分析和设计。
为了提高机械手的运动速度和控制精度,要求机械手的传动机构具有结构紧凑、体积小、重量轻、无间隙和响应快的特点。
第五章总结和提高。
本章是对全文的总结,在总结的基础上进一步的指出了本课题研究存在的问题,及灵巧机械手研究发展方向等。
关键词:仿人柔性机械手工作原理机构设计自由度Design of Humanoid Flexible ManipulatorAbstractThe flexible manipulator is the hot issue that the robot realm discusses in recent years and Many research institutions have conducted research on the robot. This essay discussed the sport system of flexible manipulator, include mechanism, transmission and drive, this topic mainly studied the contents as follows:Chapter 1 Outline. Introduce the subject of the source of the topic at home and abroad as well as the work which will be accomplished.Chapter 2 Overall program design. Introduce the preliminary design of the dexterous manipulator of the overall program, design steps, the calculation of the main parameters, the key structural design, mechanical transmission, and electric-driven design.Chapter 3 The plan of the two design improvement. Discusses the structre and transmission designChapter 4 Analysis and design of key structures (parts). In order to improve the robot's movement speed and control accuracy, the robot drive mechanism has a compact structure, small size, light weight, seamless and fast response.Chapter 5 S ummarize and improve. This chapter is a summary of the full text, and further pointed out the problems in this research, and Dexterous Manipulator direction of development on the basis of summing up.Keywords:Flexible manipulator; Working principle; Mechanical design; Freedom degree目录1. 引言 (1)1.1 课题来源 (1)1.2 国内外现状 (2)1.3 关键技术 (4)1.3.1 小而强的驱动 (5)1.3.2 丰富的感觉 (5)1.3.3 聪明的大脑 (6)2. 灵巧机械手方案设计 (7)2.1 灵巧手设计的基本原则 (7)2.1.1 手型的选择 (7)2.1.2 自由度的选择 (7)2.1.3 驱动器的选择 (7)2.2 总体方案的比较 (8)3. 方案二的改进设计综述 (10)3.1 手指机构的传动方案设计 (10)3.2 FRJ-11灵巧手的整体结构设计 (11)3.2.1 关节的结构设计 (11)3.2.2 手指关节间连接机构的设计 (13)3.2.3 手掌的结构设计与制作 (13)4. 关键结构(零部件)设计与分析 (15)4.1 手指机构设计 (15)4.1.1 拇指机构运动学分析 (18)4.1.2 4关节手指机构(食指,中指)运动学分析 (19)4.2 传动与结构设计 (21)4.3 驱动设计 (24)5. 结论与展望 (25)5.1 结论 (25)5.2 未来展望 (25)结语 (27)参考文献 (28)致谢 (29)1.引言机器人多指灵巧手是一种仿人手的装置,它具有力觉、触觉、视觉和温度感知能力,可以代替人在危险、恶劣的环境下完成普通装置所不能完成的复杂操作任务。
”蜘蛛侠“仿生机器人说明书

”蜘蛛侠“仿生说明书蜘蛛侠仿生说明书一:产品概述蜘蛛侠仿生是一款基于蜘蛛侠角色设计的产品。
它采用了最先进的仿生技术和控制系统,具备高度的机动性和适应性,能够模拟蜘蛛侠的动作和能力。
此说明书将详细介绍蜘蛛侠仿生的组成部分、特点以及使用方法。
二:产品组成蜘蛛侠仿生由以下主要组成部分构成:1. 主体:包含了处理器、传感器、电池等核心部件,负责控制的行动和感知环境。
2. 仿生外骨骼:模拟蜘蛛侠的外骨骼结构,提供支撑和保护身体的功能。
3. 运动系统:包括多轴关节和电机,用于实现的运动和灵活性。
4. 感知系统:集成了摄像头、红外传感器等设备,使能够感知周围的环境。
5. 控制系统:通过无线网络与用户设备连接,接收指令并控制的动作。
三:产品特点1. 高度机动性:蜘蛛侠仿生可以进行各种复杂的动作,如攀爬、跳跃、悬挂等,具有出色的机动性能。
2. 自适应能力:具备自主学习和适应环境的能力,可以根据不同场景做出相应的反应和动作。
3. 多功能应用:蜘蛛侠仿生可应用于安全巡逻、救援行动、娱乐等多个领域,发挥多种功能。
4. 可编程性:用户可以通过编写指令和程序,实现对的控制和定制化操作。
四:使用方法1. 启动:按下主体上的启动按钮,待启动完成后即可进行操作。
2. 控制:通过连接的无线网络,使用相关的控制设备发送指令给,实现运动和动作控制。
3. 自主学习:具备学习功能,可以通过多次操作和使用,逐渐掌握更多的动作和技能。
附件:1. 蜘蛛侠仿生使用手册2. 蜘蛛侠仿生维修指南法律名词及注释:1. 仿生技术:指模仿生物体的结构和功能来设计和制造或其他工程产品的技术。
2. 外骨骼:一种能够提供支撑和保护的外部骨骼结构,常用于增强人体机能或进行康复训练。
3. 传感器:指用来感知和检测环境信号的设备,如温度传感器、光传感器等。
4. 控制系统:指用于控制动作和行为的电子设备和软件系统。
5. 编程:指通过编写指令和程序来实现对的控制和自动化操作的行为。
[仿人双足智能机器人策划方案范文(长沙理工黄煌)]
![[仿人双足智能机器人策划方案范文(长沙理工黄煌)]](https://img.taocdn.com/s3/m/9b61ce01cd1755270722192e453610661ed95af3.png)
[仿人双足智能机器人策划方案范文(长沙理工黄煌)]仿人型双足步行智能机器人设计的内容和要求1.1仿人型双足步行智能机器人设计的内容本课题要求设计一具有简单人体功能的、模拟人动作的类人型机器人,完成简单人体基本动作:可以前进后退,左右侧行,左右转弯和前后摆动手臂,行走频率为每秒两步,举手投足、头部动作灵活、并具备的语音功能。
通过语音识别技术,可以对小机器人进行语音控制,通过发出语音命令来控制机器人。
机器人包括行走机构、机械手、机架、头部、以及电路控制板。
知识范围涉及机构学、力学、电子学、自动控制、计算机、人工智能等。
1.2仿人机器人总体性能指标:身高达到1200mm左右。
达到 1.2m真人的平均走路水平(0.7m/s),并能实现慢跑(1.4m/s)手臂关节的速度达到360°/s。
腿关节的速度达到180°/s。
在不同水平地面上具有自动平衡的能力。
带有立体视觉系统,具有识别和抓取物体的能力。
带有语音识别的能力,能辨别人的口语指令。
带有无线通讯的能力,用无线的方法和英特网连接。
新颖的形象,现代、漂亮、可爱、有亲和力。
1.3机器人实现功能任务第一功能任务:(仿人双足机器人的研制)1)能实现平稳行走。
前进、后退、左转、右转。
2)能上下台阶。
3)能走一定角度的斜坡。
4)能实现定点控制。
第二功能任务(升级完善外加服务功能)1)活洁、保洁。
洗碗,吸尘,拖地,倒垃圾,擦玻璃,擦桌子。
2)服务。
端茶、送水、开关电器。
整理东西,找东西。
3)人机对话。
做园丁,哄baby。
4)娱乐、缓解无聊。
捶背,挠痒痒,打麻将。
1.4具体任务:2、设计机器人的动作。
学习掌握机构创新设计的基本知识和设计方法,了解控制对象仿人型双足步行机器人的工作原理、动作过程,进行简单动作及相应机构设计。
3、确定机器人控制方案。
根据机器人构成、工作原理、主要特点和技术指标,分析比较,加以论证,确定机器人运动控制最终方案,完成硬件电路设计,单片机控制程序设计;4、制作仿人型双足步行机器人模型,进行调试。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
目录1前言 (1)1.1仿人机器人的概念........................................................ 错误!未定义书签。
1.2课题来源 (1)1.3技术要求 (1)1.4国内外研究现状及发展状况[]2........................................ 错误!未定义书签。
1.4.1 国内研究现状 (1)1.4.2 国外研究现状 (2)1.4.3 发展趋势 (3)1.5本课题要解决的主要问题及解决方案 (4)2 总体方案设计 (6)2.1仿人机器人臂手部结构的确定 (6)2.2仿人机器人上身尺寸的确定 (6)2.3结构的设计 (6)2.4仿人机器人自由度的确定 (6)2.5电机的选择 (7)3 机器人驱动装置的设计 (8)3.1 肩部步进电机的选择 (9)3.2 肘部步进电机的选择 (9)3.3 腕部及头部电机选择 (10)4.仿人机器人机械传动件的设计 (11)4.1齿轮的设计 (11)4.1.1 肩部齿轮的设计与校核 .............................................. 错误!未定义书签。
4.1.2 肘腕部齿轮设计 (13)4.1.3 头部齿轮的设计 (14)4.2轴的设计与计算 (15)4.2.1 轴的结构设计........................................................... 错误!未定义书签。
4.2.2 轴的强度计算 (16)5. 仿人型机器人连接板的设计及校核 (21)5.1肩部连接板的设计与校核 (21)5.2电机支撑板的设计与校核 (22)6. 仿人型机器人三维造型及运动仿真 (23)6.1仿人型机器人三维造型 (23)6.2仿人型机器人运动仿真 (24)6.3仿人型机器人舞蹈运动分析 (24)6.4仿人机器人重力分析 (25)7 结论 (26)参考文献 (27)致谢 (29)附录 (30)1前言1.1 仿人机器人的概念[]1现阶段,机器人的研究应用领域不断拓宽,其中仿人机器人的研究和应用尤其受到普遍关注,并成为智能机器人领域中最活跃的研究热点之一。
研究与人类外观特征类似,具有人类智能、灵活性,并能够与人交流,不断适应环境的仿人机器人一直是人类的梦想之一。
世界上最早的仿人机器人研究组织诞生于日本,1973年,以早稻大学加藤一郎教授为首,组成了大学和企业之间的联合研究组织,其目的就是研究仿人机器人。
加藤一郎教授突破了仿人机器人研究中最关键的一步——两足步行。
1996年11月,本田公司研制出了自己的第一台仿人步行机器人机P2,2000年11月,又推出了最新一代的仿人机器人ASIMO。
国防科技大学也在2001年12月独立研制出了我国第一台仿人机器人。
仿人机器人要能够理解、适合环境、精确灵活地进行作业,高性能传感器的开发必不可少。
传感器是机器人获得智能的重要手段,如何组合传感器摄取的信息,并有效地加以运用,是基于传感器控制的基础,也是实现机器人自治的先决条件。
仿人机器人研究在很多方面已经取得了突破,如关键机械单元、基本行走能力、整体运动、动态视觉等,但是离我们理想中的要求还相去甚远,还需要在仿人机器人的思维和学习能力、与环境的交互、躯体结构和四肢运动、体系结构等方面进行更进一步的研究。
仿人机器人具有人类的外观,可以适合人类的生活和工作环境,代替人类完成各种作业,并可以在很多方面扩展人类的能力,在服务、医疗、教育、娱乐等多个领域得到广泛应用。
1.2 课题来源本课题来源于研究课题。
仿人机器人的研究和应用尤其受到普遍关注,并成为智能机器人内领域中最活跃的研究热点之一,研究与人类外观特征类似,具有人类智能、灵活性,能够与人交流,不断适应环境的仿人机器人一直是人类的梦想之一。
1.3 技术要求根据设计要求达到以下技术要求:a.根据任务要求,本仿人机器人总高900mm,肩宽30mm,手臂长40mm;b.各关节采用一级齿轮传动,用步进电机驱动;c.除了通用件外,其它零件用工程塑料PVC压铸成形。
1.4 国内外研究现状及发展状况[]21.4.1 国内研究现状国内,仿人机器人的研制工作起步较晚,1985年以来,相继有几所高校进行了这方面的研究并取得了一定的成果。
其中以哈尔滨工业大学和国防科技大学最为典型。
哈尔滨工业大学自1985年开始研制双足步行机器人,基于控制理论曾经获得自然科学基金和国家“863”计划的支持,迄今为止已经完成了三个型号的研制工作:第一个型号HIT-1为10个自由度,重100kg,高1.2m,关节由直流伺服电极驱动,属于静态步行。
第二个型号HIT-2为12 个自由度,该机器人髋关节和腿部结构采用了平行四边形结构。
第三个型号HIT-3为12 个自由度,踝关节采用两电机交叉结构,同时实现两个自由度,腿部结构采用了圆筒形结构。
H IT-3实现了静态步行和动态步行,能够完成前/后行、侧行、转弯、上下台阶及上斜坡等动作。
目前,哈尔滨工业大学机器人研究所与机械电子工程教研室合作,正在致力于功能齐全的仿人机器人HIT -4的研制工作,该机器人包括行走机构、上身及臂部执行机构,初步设定32个自由度。
国防科技大学也进行了这方面的研究。
在1989年研制成功了一台双足行走机器人,这台机器人具有10个自由度,能完成静态步行、动态步行。
清华大学、上海交通大学、北京航空航天大学等高等院校和研究机构也在近几年投入了相当的人力、物力,进行智能仿人机器人的研制工作。
1.4.2 国外研究现状日本已经成为仿人机器人研究最活跃、成果最丰富的国家。
下面重点就日本仿人机器人研究动态进行介绍。
a.早稻田大学目前,早稻田大学的仿人机器人研究基本分为三部分。
其中,一部分是研究与人协作的仿人机器人。
目标是从学术角度研究人的行走机理,并建立人的行走模型;从工程角度制造实用的仿人机器人。
研制成果是WABIAN(Waseda Bipedal Humanoid)系列仿人机器人。
WABIAN能够在平面上动态前进、后退、跳舞及携带重物。
而WABIAN RV更是具备了语音识别能力,使人机界面更为友好。
在此基础上,WABIAN-2针对行走部分做了改进。
每条腿7个自由度,包括:脚3个,膝盖1个,髋部3个。
腰部有2个自由度。
相比6个自由度的腿,其优点是膝盖的方向。
驱动系统为DC伺服电机,减速部分采用谐波齿轮。
另一部分是开发对用途的双足步行腿部模块,应用于包括仿人机器人的各种机器人系统中。
b.东京大学东京大学是目前进行机器人研究非常活跃的机构。
其中进行仿人机器人研究的主要有JSK实验室和Nakamura实验室。
JSK实验室的仿人机器人研究是以H6仿人机器人为实验平台。
其具体参数如下:高1370mm,宽590mm,重55kg。
共有35个自由度:双腿各6,双足各1,双臂各7,两抓持器各1,脖子2,眼睛3。
驱动采用DC电机和谐波齿轮,实用操作系统是RT-linux。
主要的研究方向包括:(1)开发大型仿真系统(2)研究能够避障和满足动态约束的运动规范算法。
另外,JSK实验室还对腱驱动机器人、软脊椎机器人、凝胶体机器人、人造皮肤等进行了相关研究。
Nakamura实验室不仅研究专门针对仿人机器人的特殊机构,包括含有揉性连接的肩关节、已应用在髋部的双球关节。
而且,该实验室在基于动力学的运动方式识别和生成的信息处理方面颇有造诣。
提出了利用关节运动的相关性来简化仿人机器人全身运动的方法;设计了基于动力学的类似脑信息处理的系统;设计了基于动力学和传感数据的信息处理系统,实现了仿人机器人运动的平滑过度。
同时,研究了将运动方式识别和生成进行统一的信息处理。
另外,Nakamura实验室还以人体虚拟模型为基础对运动生成、测量和动力学计算等方面进行了研究。
c.本田公司本田公司从1986开始以开发实用型仿人机器人为目标,至今已经有P1、P2、P3和ASMO机器人问世。
其中,P3高1600mm,宽600mm,厚550mm,重130kg,最高步速2km/h。
P3能够在斜面和不平地面上行走,可以上下楼梯和单腿站立。
ASMO高1200mm,宽450mm,厚440mm,重43kg,自由度分布为:头部2,肩部3,肘部1,腕部1,手部1,髋部3,膝部1,脚2。
ASMO在行走能力上有所突破,由于采用了实时、智能的揉性行走技术,它可以实时预测下一步运动,在转向时能及时向内转移重心,避免了先停步再转向。
同时,ASMO能够识别50种不同的问候和日语问题并作出相应反应,也可以用肢体语言完成30种不同的日语动作命令。
d.索尼公司索尼公司主要针对娱乐机器人进行研究,包括机器狗ABO和双足娱乐机器人QRD。
在行走方面,2003年12月推出的QRD能够在不平地面上动态步行,会跳舞。
若被人推一把,为避免摔倒会顺势向前并停止所有运动。
一旦失去平衡,会伸出胳膊、转动髋关节和放慢电机转速,这样可以减少摔倒时的振动和冲击。
摔倒后,能够重新站立起来。
作为娱乐机器人,QRD能够识别人的面孔、声音和与人对话,可以唱歌和表达情绪,并能记住陌生面孔和声音,通过立体视觉系统,能看到障碍物并判断出最佳避障路径。
1.4.3 发展趋势仿人机器人与轮式、履带式机器人相比有许多突出的优点和它们无法比拟的优越性,但是由于受到机构学、材料科学、计算机技术、控制技术、微电子学、通讯技术、传感技术、人工智能、数学方法、仿生学等相关学科发展的制约,至今基本上仍处于实验室研制的阶段,尤其是双足行走的速度、稳定性及自适应能力仍不是非常理想,只有在走稳走好之后再加上臂部执行机构和智能结构,才谈得上真正的仿人,当然,仿人不能仅仅局限于这些,还应该模仿人类的视觉、触觉、语言,甚至情感等功能,仿人机器人是许多技术的综合、集成和提高,目前,主要的攻关项目还是行走功能的进一步提高,日本本田公司生产的P3仿人机器人虽已走向市场化,但是,它的功能还很不限,离实际意义上的拟人化还有相当的一段距离,所以仿人机器人给科研工作者提供了广阔的研究空间,提出了一个又一个新的挑战,同时也促进了许多相关学科的发展,导致了一些新理论,新方法的出现,越来越多的科研工作者投入了这一新兴的前沿学科,以下是未来几十年仿人机器人的研制方向。
a.仿人机器人本体结构的改造仿人机器人是一个多关节且具有冗余自由度的复杂的系统,如何实现预期功能而又使结构最优化是一个很值得研究的问题,一个功能齐全的智能仿人机器人必须得有一个结构紧凑、配置合理的机械本体,本田公司最新研制的“ASMO”就是一个典型的例子。
b.运动学和动力学求解理论和方法的发展一个理想的步态规划对仿人机器人行走的稳定性是非常有益的,由于仿人机器人系统的高阶、强耦合及非线性,使得仿人机器人的运动学和动力学的精确求解非常困难,而且也没有非常理想的理论或方法来求解逆运动学解析,只有外加一些限制条件如能量消耗最小,峰值力矩最小来求解运动学和动力学的近似解,这往往导致了机器人的规划运动与实际运动有较大的出入,所以要得到理想的运动规划,则必须在运动学和动力学的求解方法上有重要的突破。