行走机器人运动系统的设计-开题报告
两轮自平衡机器人系统设计的开题报告
两轮自平衡机器人系统设计的开题报告一、选题背景和意义随着人们生活水平的提升和科技发展的不断推进，人们对于出行工具的需求也越来越高。
在城市中，出租车、地铁、公交和步行等方式已经无法满足人们的需求。
近年来，两轮自平衡机器人开始逐渐引起人们的关注，其速度快、灵活多变，可控性好，适用范围广，受到了越来越多人的青睐。
并且，在纯电动出行的趋势下，两轮自平衡机器人也成为了出行工具市场的主流之一。
本文将针对两轮自平衡机器人的设计，开展相关研究，从而提高其技术水平和实用性，为广大用户提供更好的出行工具选择。
二、研究内容和技术方案1.目标功能本研究的主要目标是设计并实现一款性能稳定、指令响应迅速的两轮自平衡机器人系统，以满足用户的需求。
2. 硬件设备为了实现两轮自平衡机器人系统的目标，需要精心挑选硬件设备。
本文使用的硬件设备如下：（1）电机：使用高品质的无刷直流电机，提高其转动效率和能量利用效率。
（2）传感器：系统内部集成一系列的传感器，包括陀螺仪、加速度计、地磁仪等传感器，这些传感器能够对机器人状态进行实时监测，从而保证机器人的稳定性。
（3）控制芯片：控制芯片是机器人系统的核心部件，采用高效率、高稳定性、高性能的控制芯片可以更有效地实现系统控制。
（4）电池：使用优质电池，可以大大延长机器人的使用时间和续航里程。
3. 系统设计两轮自平衡机器人的系统设计主要包括机器人控制系统、机械结构设计和电源管理系统等。
（1）机器人控制系统：机器人的控制系统需要实时监测机器人状态，并根据实时数据进行调整。
控制系统具有高精度、快速响应、可靠稳定等特点。
对于控制系统，可以采用PID控制算法，该算法比较成熟，能够有效地控制机器人。
在系统设计过程中，还需要进行参数优化和控制算法调整，以提高机器人的控制性能。
（2）机械结构设计：机械结构设计主要包括重心设计、扭矩和转动力矩分析等内容。
机械结构设计需要具有坚固耐用、稳定性好、抗震性能强等特点，同时还需要考虑机器人的人性化设计，更好地服务于用户。
机器人毕业设计开题报告
If others treat you well, you must be able to repay you in the future. If others treat you badly, you must strive to be able to raise your eyebrows one day.勤学乐施积极进取（页眉可删）机器人毕业设计开题报告1、立论依据(包括项目研究的目的和意义，国内外研究现状分析)项目的研究意义在世界各地，由于自然灾害、恐怖活动和各种突发事故等原因，灾难经常发生。
在灾难救援中，救援人员只有非常短的时间(约48小时)用于在倒塌的废墟中寻找幸存者，否则发现幸存者的几率几乎为0。
在这种紧急而危险的环境下，救灾机器人可以为救援人员提供帮助。
因此，将具有自主智能的救灾机器人用于危险和复杂的灾难环境下“搜索和营救” ( SAR)幸存者，是机器人学中的1个新兴而富有挑战性的领域。
我国煤矿大多数为矿工开采，不安全因素很多，瓦斯煤尘和火灾等灾害事故频繁发生，灾害事故危害严重，伤害人员多，中断生产时间长，损毁井巷工程或生产设备。
然而，煤矿事故发生的原因极为复杂，是偶然性和必然性的结合，各类灾害事故存在突发性、灾难性、破坏性和继发性特点] 。
因此，研究煤矿救灾新装备是1项紧迫任务。
目前，救灾方式只是根据事故的类型确定救灾的方案，1般救护人员无法进入危险区域，只能通过提升绞车、移动式风车等设备清除垃圾，向井下通风，然后再搜救遇险矿工。
这种方式危险性大，伤亡人数多，救灾周期长，往往效率低。
随着科技的发展，机器人将被应用到煤矿救灾领域。
救灾机器人利用自身的优点，能迅速找到井下遇险矿工的位置，降低事故危害性，对提高救灾效率具有重大意义，具体表现为:(1)机器人具有灵活性好、机动性强的特点，有较好的爬坡和越障能力，能适应现场各种各样的地理环境。
比如，蛇形救灾机器人能适应任何的复杂环境，在井下能自由运动。
行走辅助训练机器人研究的开题报告
行走辅助训练机器人研究的开题报告一、项目背景行走是人体最基本的运动方式之一，也是基本的社交和生活技能之一。
然而，某些人由于疾病、创伤或其他原因，可能会失去行走的能力，这在他们的生活中造成了极大的困难。
因此，研究和开发一种行走辅助训练机器人，能够帮助这些人恢复行走能力，并提高他们日常生活的质量，具有重要的应用价值。
二、研究目的本研究的目的是设计并开发一款行走辅助训练机器人，它能够提供足够的支持、鼓励、指导和反馈，帮助患有行走障碍的人恢复行走能力。
机器人的设计应当考虑到患者的不同状态和需求，并提供个性化的训练计划和反馈。
三、研究内容本研究的主要内容包括：1. 行走障碍分析，包括各种原因、类型和程度的行走障碍的分析与分类，以及患者的生理和心理特点的分析。
2. 机器人设计，包括机器人的结构、传动方式、感知功能、控制系统、数据采集与处理、人机交互界面等方面的设计。
3. 训练计划制定，根据患者的状况和需求，制定个性化的训练计划，包括训练内容、频率、时间和强度等方面的安排。
4. 控制算法研究，根据患者的反馈信息和训练计划的要求，设计相应的控制算法，完善行走辅助训练机器人的控制系统。
5. 实验设计和实验数据分析，设计针对不同行走障碍的实验，收集和分析实验数据，评估机器人的效果和可行性。
四、研究意义本研究将为失去行走能力的患者提供一种新的康复方案。
相比传统的康复训练，机器人助行系统更具有可控性、规范性和可复制性，能够提供更为精确和系统化的训练途径，并可以有效地监测患者的训练进展和健康状况，提高恢复的效率和效果。
此外，机器人助行系统还有望在医疗机构、社区养老机构等领域得到推广和应用。
五、研究步骤1. 对行走障碍的各种类型和程度进行调查和研究，为机器人的设计和训练计划制定提供基础数据和理论依据。
2. 设计机器人的结构、传动方式、感知功能、控制系统、人机交互界面等方面，制定开发计划并进行实施。
3. 根据患者的情况和需求，制定个性化的训练计划，指定训练内容、频率、时间和强度等方面的安排。
自主轮式移动操作机器人的系统设计与分析的开题报告
自主轮式移动操作机器人的系统设计与分析的开题报告一、研究背景和意义自主移动机器人作为一种能够自主运动的智能机器，已经在生产、服务、军事等领域得到了广泛的应用。
而自主轮式移动操作机器人更是在工业生产中扮演着重要的角色，能够完成多种复杂任务，如搬运、装配、加工等。
因此，自主轮式移动操作机器人的设计和研究是具有重要意义的。
本课题将研究自主轮式移动操作机器人的系统设计与分析，主要包括机器人的硬件设计和控制系统设计。
通过本课题的研究，可以实现自主轮式移动操作机器人在工业生产中的高效运用，提升生产效率和产品质量，降低了成本。
二、研究内容和方法本课题主要研究自主轮式移动操作机器人的系统设计和分析，研究内容包括：1.机器人的机械结构设计：涉及机器人的底盘、悬挂、轮子、驱动装置等部件的设计和组装。
通过借鉴现有的设计，结合实际需要，优化机器人的机械结构，以满足自主移动操作机器人的要求。
2.机器人的控制系统设计：需要研究机器人的控制系统组成、控制策略、程序设计等方面，实现机器人的自主运动和操作。
3.算法和模型：机器人的自主运动和操作需要依赖于一系列的算法和模型，本课题将研究机器人路径规划、决策算法、视觉检测算法等方面，提高机器人在不同环境中的适应性。
研究方法主要包括实验室实践、模拟仿真、数据采集和分析等，还将结合相关文献和专家意见进行分析和讨论。
三、预期成果通过本课题的研究，预计可以达到以下成果：1.实现自主轮式移动操作机器人的硬件设计；2.设计并实现机器人的控制系统；3.研究机器人的算法和模型，以提高机器人在不同环境中的适应性和智能化水平；4.系统分析和性能测试，验证系统在实际操作中的效果和可行性；5.实现自主轮式移动操作机器人在工业生产中的高效运用。
四、研究进度和计划本研究计划分为以下几个阶段：1.文献调研和技术分析：对相关的技术资料和文献进行调研和分析，研究现有的机器人设计和研究现状。
2.机器人的硬件设计：涉及机器人的底盘、悬挂、轮子、驱动装置等部件的设计和组装，包括机械结构的设计、3D打印、装配、调试等过程。
全向移动机器人的运动控制系统设计的开题报告
全向移动机器人的运动控制系统设计的开题报告一、研究背景与意义随着智能制造和服务机器人的迅速发展，全向移动机器人成为了研究热点之一。
全向移动机器人具有灵活性高、操作半径大、动力学性能好、运动自由度多等特点，被广泛应用于物流搬运、零售服务、医院护理等领域。
而全向移动机器人的运动控制系统是一项至关重要的技术，能够直接影响机器人的运行性能和工作效率。
传统的全向移动机器人运动控制方法主要基于轮式移动机器人定位和控制的方法，但是该方法不适用于全向移动机器人。
因此，研究基于全向轮的移动机器人运动控制系统对于提高机器人定位精度和运动自由度，优化机器人运动路径，提高运动控制精度，提高机器人工作效率能起到非常重要的作用。
二、研究内容本文将研究全向移动机器人运动控制系统，主要内容包括以下几个方面：1. 全向移动机器人系统的建模与仿真。
通过建立机器人的数学模型，研究机器人的运动学和动力学特性，并通过仿真平台对系统进行验证和优化。
2. 控制算法的设计与优化。
基于全向轮的机器人控制算法包括路径规划、速度控制和力矩控制。
通过优化控制算法，提高机器人位置和姿态控制的精度。
3. 模块化控制系统设计。
设计模块化控制系统实现对机器人轮式驱动器、IMU （惯性测量单元）、编码器、雷达、摄像头等外部传感器的驱动控制。
并实现与机器人运动控制算法的整合。
三、研究方法本研究采用理论研究和实验研究相结合的方法，通过理论分析和仿真实验验证机器人运动控制算法的正确性和可行性，并通过实物机器人的实验验证所设计的控制系统的性能和稳定性。
四、预期成果本次研究的预期成果包括：1. 全向移动机器人系统的数学模型和建模仿真平台。
2. 基于全向轮的移动机器人控制算法的设计与实现。
3. 全向移动机器人运动控制系统的硬件设计与实现。
4. 机器人运动控制算法的优化。
五、研究计划本研究的计划分为以下4个阶段：1. 研究全向移动机器人基础知识和掌握机器人建模和仿真技术。
完成全向移动机器人的数学模型建立、运动规划算法设计及验证仿真、力矩控制算法设计及验证仿真等。
轮腿式移动机器人开题报告
轮腿式移动机器人开题报告一、项目背景和意义近年来，随着人工智能和机器人技术的快速发展，移动机器人在日常生活和工业领域中扮演着越来越重要的角色。
传统的轮式移动机器人能够在平坦的地面上自由移动，但遇到不平整或复杂的地形，轮子往往面临较大的困难。
而腿式移动机器人具有良好的适应性和灵活性，能够在各种地形条件下灵活行动，因此备受研究和开发的关注。
本项目旨在设计和开发一种轮腿式移动机器人，利用轮子和腿部结构的组合，实现机器人在复杂地形下的移动能力。
通过对机器人的设计和控制算法的研究，旨在提高机器人的稳定性和适应性，为机器人在户外和室内环境中的应用提供更多可能性。
二、项目内容2.1 机器人结构设计机器人的结构设计是项目的基础，它决定了机器人的外形和动力学特性。
本项目将采用4轮腿的设计方案，每个腿部由多个关节组成，通过可伸缩设计能够适应不同高度和地形条件。
机器人的机身设计将考虑到重心平衡和轮子与腿部之间的连接，以确保机器人在行走时的稳定性和机动性。
2.2 控制算法设计机器人的运动控制是项目的核心，它决定了机器人在不同环境下的行动能力。
本项目将设计和实现一种基于传感器反馈的控制算法，通过对环境和机器人自身状态的感知，控制机器人的运动和步态。
控制算法将考虑到机器人的平衡性、速度控制和防碰撞等因素，以保证机器人安全和稳定地行动。
2.3 硬件和软件的集成本项目将进行硬件和软件的集成工作，将机器人的机械结构和控制算法相结合。
硬件方面，需要进行传感器、电机和电路等硬件设备的选型和集成。
软件方面，需要设计和编写控制算法和界面程序，实现机器人的控制和监控。
三、项目计划3.1 需求分析和框架设计在项目开始阶段，需要进行需求分析，明确机器人的功能和性能要求。
同时，还需要进行框架设计，确定机器人的整体结构和控制算法的基本框架。
3.2 硬件采购和集成在项目的硬件采购和集成阶段，需要根据需求分析的结果，选择合适的硬件设备，进行采购和集成。
《机器人控制系统设计开题报告》
《机器人控制系统设计开题报告》
一、研究背景
随着科技的不断发展，机器人技术在各个领域得到了广泛的应用。
机器人作为一种能够替代人类完成重复性、危险性工作的智能设备，
已经成为现代生产制造和服务行业中不可或缺的一部分。
而机器人的
控制系统设计则是保证机器人正常运行和完成任务的关键。
二、研究意义
机器人控制系统设计的优劣直接影响着机器人的性能表现和工作
效率。
通过深入研究机器人控制系统设计，可以提高机器人的智能化
水平，增强其自主学习和适应能力，进而推动机器人技术的发展和应用。
三、研究内容
机器人控制系统设计的基本原理
机器人控制系统设计的关键技术与方法
机器人控制系统设计中的实际应用案例分析
机器人控制系统设计在未来发展中的前景展望
四、研究方法
本研究将结合理论分析和实践操作相结合的方式，通过文献综述、案例分析和仿真实验等方法，深入探讨机器人控制系统设计中存在的
问题和挑战，并提出相应的解决方案。
五、预期成果
通过本研究，预计可以深入理解机器人控制系统设计的关键技术
和方法，为提高机器人智能化水平提供参考依据，并为相关领域的研
究和实践提供有益借鉴。
以上是本次开题报告的主要内容，希望能够得到您的支持与指导，谢谢！。
轮式移动机器人运动控制系统研究与设计的开题报告
轮式移动机器人运动控制系统研究与设计的开题报告一、选题背景随着现代科技的不断发展，机器人技术的应用日益广泛，尤其是在工业自动化领域。
现代工厂中很多重复性劳动已经被机器人所取代，这不仅提高了生产效率和产品质量，也减轻了人力成本和劳动强度。
其中轮式移动机器人在物流和仓储领域有广泛应用，能以更快的速度和更高的精度完成货物搬运和种类分拣等任务，大大提升了物流效率。
机器人在实际应用中需要运动控制系统的支持，而轮式移动机器人的运动控制系统是整个机器人系统中至关重要的一部分，它直接关系到机器人的移动速度、精度以及灵活性等。
因此，本课题旨在针对轮式移动机器人运动控制系统进行详细的研究和设计，探索更为高效、稳定的控制策略。
二、选题意义及目标本课题旨在研究和设计一种高效、稳定的轮式移动机器人运动控制系统，通过建立运动模型、分析控制策略、设计控制算法等方面的研究工作，达到以下目标：1. 实现轮式移动机器人的运动控制系统，包括传感器采集、运动控制、路径规划等。
2. 基于机器人运动模型，探索一种高效、精准的控制策略。
3. 根据控制策略，设计控制算法，并使用实验方法验证算法的有效性和鲁棒性。
4. 实现算法在轮式移动机器人控制系统中的应用，提升机器人的控制性能和稳定性。
三、研究内容和计划1. 研究轮式移动机器人的运动学和动力学原理，建立数学模型。
2. 研究机器人传感器的类型和工作原理，选择合适的传感器并编写相应的驱动程序。
3. 建立机器人控制系统的运动模型，包括路径规划、局部化等。
4. 基于机器人运动模型，研究控制策略，优化机器人运动性能。
5. 设计并实现控制算法，对算法进行验证实验。
6. 将控制算法应用到轮式移动机器人控制系统中，测试系统的性能和稳定性。
7. 撰写毕业论文并进行答辩。
四、研究方法和技术路线本课题的研究方法主要包括：文献研究法、建模法、仿真实验法和实物实验法等。
具体的技术路线如下：1. 通过文献研究法了解轮式移动机器人的基本原理、运动学、动力学等知识，并进行数据收集和分析。
移动机器人运动控制系统设计的开题报告
移动机器人运动控制系统设计的开题报告一、选题背景及意义近年来，移动机器人得到了越来越广泛的应用，从智能巡检、物流配送到医疗护理等领域，移动机器人可以自主地完成一定的任务。
其中，移动机器人运动控制系统是保证其正常运行和高效完成任务的核心部分之一。
因此，移动机器人运动控制系统的设计及研究具有重要的现实意义和应用价值。
本文将针对移动机器人运动控制系统的设计，围绕以下几个方面进行研究：1.针对现有的移动机器人运动控制系统存在的问题，总结其优缺点，提出新的解决方案；2.设计一种基于视觉传感的移动机器人运动控制系统，利用视觉传感器实现机器人的定位和路径规划，提高机器人的运动精度和路径规划效率；3.探究移动机器人的运动学和动力学模型，分析机器人运动的各种因素，建立机器人运动控制系统的数学模型，并进行仿真验证，验证系统的可行性和效果。
二、研究内容1.现有移动机器人运动控制系统问题的总结和分析。
2.基于视觉传感的移动机器人运动控制系统设计，实现机器人定位和路径规划，提高机器人运动精度和路径规划效率。
3.探究移动机器人的运动学和动力学模型，建立机器人运动控制系统的数学模型，进行仿真验证。
4.对系统进行实验验证，分析系统的性能指标和应用效果，完善和改进系统设计。
三、预期成果1.对现有移动机器人运动控制系统的问题进行总结和分析，提出新的解决方案。
2.基于视觉传感的移动机器人运动控制系统的设计与实现，提高机器人运动精度和路径规划效率。
3.建立移动机器人的运动学和动力学模型，掌握机器人运动控制的基本理论。
4.对系统进行仿真验证，验证系统的可行性和效果。
5.对系统进行实验验证，分析系统的性能指标和应用效果，完善和改进系统设计。
四、研究方法和技术路线1.文献研究法：查找和阅读与移动机器人运动控制系统相关的文献资料，对现有系统的缺陷和不足进行总结和分析。
2.方案设计法：设计基于视觉传感的移动机器人运动控制系统，实现机器人定位和路径规划，提高机器人运动精度和路径规划效率。
移动机器人路径规划的研究的开题报告
移动机器人路径规划的研究的开题报告一、选题背景及意义随着科技的不断进步和人类对自动化的需求增加，移动机器人逐渐成为自动化生产和物流领域的重要工具。
在移动机器人的应用中，路径规划是实现自主移动的基础和核心技术，能够有效提高机器人的运动效率和精度，降低人为干预的成本和风险。
移动机器人路径规划的研究存在着多种问题，例如路径规划算法复杂度高、求解速度慢、环境变化时规划质量下降等。
因此，开展针对移动机器人路径规划的研究，对于提高机器人自主移动的能力和适应不同环境的能力具有重要意义和现实意义。
二、研究内容和目标本研究旨在探索移动机器人路径规划的算法和技术，实现机器人在复杂环境下的自主移动和避障，降低人为干预的成本和风险，提高机器人运动的效率和精度。
具体研究内容如下：1. 对移动机器人路径规划算法进行分析、研究和比较，包括启发式算法、粒子群算法、遗传算法等，为机器人路径规划提供基础算法。
2. 研究移动机器人在不同环境下的路径规划问题，包括平面环境、三维环境、有障碍物环境等，探索机器人路径规划的适应性和稳定性。
3. 建立移动机器人路径规划的仿真平台，包括机器人模型、环境模型和传感器模型，评估和优化机器人路径规划算法的性能和精度。
4. 对各种路径规划算法进行实验验证，比较不同算法的适用范围和效率，提出改进的算法和实践方法，为机器人路径规划提供更多实用性和可行性的参考。
三、研究方法和技术路线为实现上述研究目标，本研究将采用以下研究方法和技术路线：1. 文献调研和分析，了解移动机器人路径规划的研究现状和发展趋势，分析机器人路径规划存在的问题和挑战。
2. 基于所得的研究现状和问题，结合传统的路径规划算法和现代优化算法，设计、实现和测试多种移动机器人路径规划算法。
3. 构建移动机器人路径规划仿真平台，包括机器人模型、环境模型和传感器模型，进行路径规划算法性能测试和优化。
4. 对不同的路径规划算法进行实验验证，利用已有的平台实现算法实现效果，并比较不同算法的性能、适用范围、稳定性等指标，为机器人路径规划提供更多实用性和可行性的参考。
移动机器人运动控制及测速的研究的开题报告
移动机器人运动控制及测速的研究的开题报告一、研究背景及意义移动机器人是一种可以通过人工或自动控制移动的智能机器人，广泛应用于工业、家庭服务等领域。
在移动机器人的运动控制方面，精准的运动控制以及准确的测速是保证其运动路径与效率的重要因素。
在实际应用中，移动机器人的运动控制与测速往往需要面对多种复杂的环境因素，如路面条件、物件避障以及环境变化等，因此需要对其运动控制与测速进行研究优化。
二、研究内容及主要思路本论文主要研究移动机器人运动控制及测速方面的技术，主要内容包括以下几个方面：1. 运动控制算法的研究：针对移动机器人在复杂环境下运动时需要快速、准确、稳定地响应环境变化的需求，考虑采用增量式调节控制与PID等算法结合的方法进行控制。
2. 运动控制系统的设计：根据运动控制算法的特点，设计移动机器人的运动控制系统，包括控制器选择及参数设置等。
3. 测速方法与技术的研究：针对移动机器人测速的复杂性，研究不同测速方法的优缺点，并结合机器人实际运动过程的实时参数，构建一种准确可靠的测速姿态解算模型。
4. 实验与数据分析：设计相关实验验证所提出的运动控制算法及测速姿态解算模型的有效性，并使用实验数据对所提出的方法进行性能验证及数据分析。
三、研究预期成果本论文的研究预期能够解决移动机器人复杂环境下的运动控制及测速问题，并构建一种准确可靠的测速姿态解算模型。
实验验证数据能够证实所提出的运动控制算法及测速技术具有较好的控制精度与可靠性，为移动机器人的实际应用提供技术支持。
四、研究方案及进度安排1. 文献调研与综述：对移动机器人运动控制及测速领域中的相关研究进行调研和综述。
2. 运动控制算法的研究：开展增量式调节控制与PID算法等控制算法的研究工作。
3. 运动控制系统的设计：根据运动控制算法设计控制系统并编程实现。
4. 测速方法与技术的研究：根据实验需要，选择适当的测速方法并构建测速姿态解算模型。
5. 实验与数据分析：开展相关实验工作，并根据实验结果对所提出的方法进行性能验证及数据分析，并撰写论文。
六足步行机器人毕业设计开题报告
燕山大学本科毕业设计（论文）开题报告课题名称：六足步行机器人学院（系）：里仁学院年级专业：机械电子学生姓名：指导教师：完成日期：一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义步行机器人，简称步行机 ,是一种智能型机器人 , 它是涉及到生物科学 , 仿生学 , 机构学 , 传感技术及信息处理技术等的一门综合性高科技 . 在崎岖路面上 ,步行车辆优于轮式或履带式车辆 .腿式系统有很大的优越以及较好的机动性 , 崎岖路面上乘坐的舒适性 ,对地形的适应能力强 .所以 ,这类机器人在军事运输 , 海底探测 , 矿山开采 , 星球探测 , 残疾人的轮椅 , 教育及娱乐等众多行业 ,有非常广阔的应用前景 , 多足步行机器人技术一直是国内外机器人领域的研究热点之一。
目前《机械电子》等期刊发布国内研究成果如下：闰尚彬,韩宝玲,罗庆生在文献[1]针对仿生六足步行机器人关节较多,其步态轨迹规划和关节控制量计算都较为复杂的现状,采用Solidworks软件与MSC.ADAMS软件相结合的方式对六足仿生步行机器人的样机模型进行了运动学仿真与分析.通过仿真,验证了所设计的三角步态的适用性和所选择的三次样条曲线作为机器人足端点轨迹曲线方案的可行性.韩宝玲王秋丽罗庆生在文献[2]基于六足仿生步行机器人机构学特性的研究,采用数值分析法求解了机器人步行足的足端工作空间,利用虚拟样机技术计算了机器人的灵活度,从两方面综合衡量六足仿生步行机器人的工作能力,并以六足步行机器人各腿节比例关系的确定为例,介绍了六足步行机器人结构优化的具体方案.苏军陈学东田文罡在文献[3]研究六足步行机器人全方位行走步态，分析其静态稳定性；规划了典型直线行走步态和定点转弯步态，确定了直线行走步态最大跨步和定点转弯步态最大转角；进行了步态控制算法模拟仿真及实地步行实验。
王绍治郭伟于海涛李满天在文献[4]根据CPG双层网络的特点,采用分层分布式系统架构研究制了一种机器人运动控制系统.其基于FPGA的星型总线,在保证通信速率的同时提高了系统抗干扰能力.在单足控制器中嵌入双NIOS完成CPG网络解算和电机运动控制.郭少晶韩宝玲罗庆生在文献[5]针对采用电池供电的六足仿生步行机器人其工作时间受限的情况,提出了将动态电源管理、实时任务调度和运动策略规划等方法,综合运用于其控制系统,且更为全面地考虑了机器人系统的能耗等级.这种方法对于降低机器人的系统能耗起到了实质性的作用,其整体思路与技术途径可为降低其它类似的多足步行机器人的系统能耗, 陈甫臧希喆赵杰闫继宏在文献[6]从机械结构、运动模式和步态控制3个方面, 对六足步行机器人的仿生机制进行了分析. 提出一种灵活度评价函数, 基于该函数对六足机器人的结构参数进行了优化; 推导了步态模式与步行速度关系的数学表达; 构建了分布式局部规则网络, 可自适应地调整错乱的腿间相序,生成静态稳定的自由步态.仿真实验验证了上述仿生机制的有效性。
扫地机器人设计—开题报告—毕业设计—河北科技大学
毕业设计开题报告题目：扫地机器人行走结构设计学生姓名：学号：专业：机械设计制造及自动化指导教师：年月日1 文献综述1.1 研究背景及目的近年来，随着计算机技术和人工智能科学的飞速发展，智能机器人技术逐渐成为现代机器人研究领域的热点。
随着长期的发展，服务型机器人开辟了机器人应用的新领域，机器人技术越来越接近成熟，服务型机器人也受到了世界各国研究人员的重视。
扫地机器人又称懒人扫地机，集机械学、电子技术、传感器技术、计算机技术、控制技术、机器人技术、人工智能等诸多学科为一体，它是把移动机器人相关技术和吸尘器技术结合起来，通过微电脑系统控制，按照人们的意愿完成清扫房间的部分或全部工作的一种移动机器人，它可以代替传统繁重的人工清洁工作，也可以清扫人们不能达到的部分。
随着科学技术的发展与社会的进步，扫地机器人将融入人们的生活，像汽车一样即将称为人们生活必须品，所以扫地机器人的开发和研究不仅有科研上的挑战，在国内又有广阔的市场前景。
本次毕业设计准备设计一部能够满足大部分家庭需求而且方便的自动扫地机器人。
它可以代替家庭人工清扫，比国内普通的吸尘器小巧轻便，清洁效率高，更加省时省力，可以帮助人们减轻生活压力，让科技更好的服务于人们。
1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状世界上最先出现的扫地机器人是由瑞典的家电巨头伊莱克斯1996年制造的“三叶虫”扫地机器人[1]，“三叶虫”扫地机器人虽然功能上没有那么齐全，但是有现在智能扫地机器人的很多元素。
它采用无电线装置，利用超音波声呐系统来控制扫地机器人在地面上的运行方向，会自动避开室内的各种障碍物，因此不会碰撞到地板上或地毯上的任何物品。
采用三种设定模式，可以根据不同的清洁要求，设定清扫速度。
图1 “三叶虫”扫地机器人随后，机器人巨头Irobot 公司设计制造自动扫地机器人Roomba，不断的升级优化，Roomba成为扫地机器人领域的代表产品。
该公司最新推出的扫地机器人Roomba980采用Adapt2.0视觉实时定位建模技术，在清扫房间的同时能够绘制房间内的地图，并且精准避开障碍物。
柔性四足步态仿生机器人的机械系统设计与功能仿真开题报告
[9]熊有伦.机器人技术基础[M].武汉:华中理工大学出版社,1996,8:15-23页,65-67,59
[10]马香峰.机器人机构学[M].北京:机械工业出版社,1991,9:23-26
[11]邓奇，具弹性躯干仿生四足机器人准被动动力学研究，上海交通大学博士学位论文，2012.9
6.中期检查：第二学期第十周（05.11-05.17）
7.预计小组答辩：2015年6月10日至2015年6月12日
8.预计公开答辩：2015年6月15日至2015年6月21日
9.上报成绩时间：第十六周（这是把成绩提交到教务处的时间）
指导
教师
意见
指导教师签字___________
年月日
院系
毕业
设计
领导
西南科技大学毕业设计（论文）开题报告
学院
制造科学与工程学院
专业班级
机械设计制造及其自动化
姓名
学号
题目
柔性四足步态仿生机器人的机械系统设计与功能仿真
题目类型
应用研究
一、选题背景及依据（简述国内外研究现状、生产需求状况，说明选题目的、意义，列出主要参考文献）
（一）选题目的、意义
移动是机器人最为重要的能力之一。利用可移动的机器人系统，人类可以实现危险或复杂环境下的作业。目前陆上移动机器人采用的移动方式主要有蠕动式、轮式、履带式和足式。其中蠕动式运动速度慢，主要应用于诸如管道、废墟等狭小空间内的作业。与蠕动式机器人相比，轮式和履带式速度较快，结构简单，控制方便，运动能耗小，应用范围较广。但是地球表面的许多区域都不适合轮式或者履带式的机器人通行，如不平坦的石床和陡峭的山坡等，这些客观存在的地表特征在一定程度上限制了机器人的活动范围。反观陆地上的四足哺乳动物，它们对地球表面的复杂地形有着极强的适应能力，如山羊能够攀爬陡峭的山崖、雪撬犬能在北极的积雪中来去自如、猎豹能够从隐藏的草丛中瞬间启动并加速至极速以捕食猎物。这些哺乳动物的运动能力是目前绝大多数轮式或履带式交通工具所无法比拟的。为了增强机器人的地形适应能力，扩大人类对自然的探索领域，模仿自然界生物的足式运动特点的足式机器人一直是研究热点之一。根据足的数量，可将现有的足式机器人分为双足、四足、六足、八足甚至更多。其中，四足机器人由于具有稳定性好、环境适应与承载能力强、能实现高速移动等优点，尤其受到国内外机器人研究学者的重视对四足机器人而言，速度是评价机器人性能的重要指标之一。过低的运动速度将会限制四足机器人在未知地形探索、外星球探索、灾情险情救援以及军事等应用范围。因此，在当前的四足机器人研究中，实现机器人的高速奔跑、弹跳越障、吸能减震正在逐渐成为研究的重点。
全向行驶轮式机器人系统设计与开发的开题报告
全向行驶轮式机器人系统设计与开发的开题报告一、选题背景和意义随着科技的不断发展，机器人在各个领域中的应用越来越广泛，其中包括轮式机器人。
传统的轮式机器人因其局限性比较大，只能向前、后、左右转向，不能做到全向行驶。
而全向行驶轮式机器人由于其具备良好的机动性和适应性，被广泛应用于物流、仓储、医疗、军事等领域。
本课题旨在设计和开发一个全向行驶轮式机器人系统，可以实现机器人的全向运动、避障、导航等功能，为各个领域提供更加高效、便捷的服务。
该系统的设计和开发将提高轮式机器人在各个领域的适用性，促进机器人技术的进一步发展。
二、研究内容和步骤1. 系统设计本文将首先对全向行驶轮式机器人的结构与设计进行研究，包括机器人的外形、底盘结构、运动方式、传感器系统等。
2. 软硬件集成根据系统设计的结果，本文将开发机器人所需的硬件和软件模块，包括控制模块、运动模块、传感器模块等，实现系统的软硬件集成。
3. 运动控制针对机器人的全向运动需求，本文将研究机器人的运动控制方式，包括运动规划、运动控制算法、PID控制等。
通过对机器人的运动学、动力学性能进行分析和解析，实现全向行驶控制。
4. 感知与避障本文将研发机器人的感知和避障算法，通过对环境进行信息感知，实现对机器人的安全导航和避障。
本文将重点研究机器人如何获取环境信息、如何对环境信息进行分析、如何制定相应的避障策略。
5. 系统测试与分析在系统开发完成后，本文将对系统进行全面测试，包括机器人的运动性能、导航精度、避障效果等内容，对系统的优劣进行评估和分析。
三、研究计划和进度安排本文的研究计划如下：第一年：1. 系统设计和需求分析2. 硬件和软件集成开发第二年：1. 运动控制和全向行驶算法研究2. 感知与避障算法研究第三年：1. 系统测试与分析2. 论文撰写与提交预计完成时间为三年。
四、研究成果1. 设计和开发了一个全向行驶轮式机器人系统，实现了机器人的全向运动、避障、导航等功能。
轮腿机器人开题报告
河北工业大学硕士学位论文开题报告论文题目六轮腿移动机器人的仿生机构研究2013年 12 月 2 日1.课题的研究背景及意义移动机器人是一种能够通过内、外传感器反馈信息感知环境及自身状态, 实现在有障碍物的环境中自主运动, 从而完成一定功能或任务的机器人系统[1]。
目前已广泛运用于野外考察、地震救灾、环境检测、娱乐生活等诸多行业，在安全、军事、生活以及科学研究中扮演着越来越重要角色。
其中轮式机器人结构简单，容易实现，具有移动速度快、转向性能好、行走效率高等特点。
但同时适应地形和避障的能力差。
足式机器人对地形的适应能力较好，可以跨越障碍物、台阶等，但运动间歇大，速度慢。
随着移动机器人的不断开发和应用范围的扩展，未来会在更多复杂且未知的环境中工作。
仅仅依靠轮式或者足式的移动机器人已无法完全适应工作环境的复杂性和多样性了。
为了配合对移动机器人性能要求的逐渐提高，相继问世了许多混合式的移动机构，其中轮腿式移动机器人就融合了轮式移动机器人和腿式移动机器人的特点。
既可以保证在平坦地面的移动效率又具有了良好的跨越障碍的能力[2]。
但当轮腿式移动机器人采用足式的方式行走时目前在技术上还存在许多困难，然而在自然界中存在的多足昆虫则可以通过它们长期进化得到的复杂且精妙的肢体结构和灵活的的运动方式，容易地通过了各种复杂的自然地形，甚至能在光滑的表面上倒立行走。
因此，将多足昆虫的行为学研究成果，融入到移动机器人的结构设计与控制中，开发具有卓越移动能力的轮腿式仿生移动机器人，对于足式移动机器人和轮腿式移动机器人技术的研究与应用都具有重要的理论和现实意义[3]。
本文从仿生的角度出发，对轮腿机器人进行结构设计，使其可以在跨越障碍物、沟壑、楼梯等不规则地形保持机体平稳和运动的效率。
主要的问题在于解决腿部结构，使其可以获得更好的稳定性和更低的能量消耗。
结合轮式和足式的优点，根据不同的环境变换轮式运动和足式运动两种运动方式，达到良好的运动灵活性和较高的移动速度的统一，提供良好的应用平台。
机器人开题报告
毕业设计（论文）开题报告――智能移动机器人系统设计一．设计目的及意义随着计算机、网络、机械电子、信息、自动化以及人工智能等技术的飞速发展，移动机器人的研究进入了一个崭新的阶段。
同时，太空资源、海洋资源的开发与利用为移动机器人的发展提供了广阔的空间。
目前，智能移动机器人，无人自主车等领域的研究进入了应用的阶段，随着研究的深入，对移动机器人的自主导航能力，动态避障策略，壁障时间等方面提出了更高的要求。
地面智能机器人路径规划，是行驶在复杂动态自然环境中的全自主机器人系统的重要环节，而地面智能机器人全地域全自主技术的研究，是当今国内外学术界面临的挑战性问题。
移动机器人是一类能够通过传感器感知环境和自身状态，实现在有障碍物的环境中面向目标自主运动，从而完成一定功能的机器人系统。
理想的自主移动机器人可以不需人的干预在各种环境中自主完成规定任务，具有较高的智能水平，但目前全自主的移动机器人还大多处于实验阶段，进入实用的多为自主移动机器人，通过人的干预在特定环境中执行各种任务，而遥控机器人则完全离不开人的干预。
智能移动机器人是一类能够通过传感器、感知环境和自身状态，实现在有障碍物的环境中面向目标自主运动，从而完成一定功能的机器人系统。
移动机器人技术研究综合了路径规划、导航定位、路径跟踪与运动控制等技术。
涉及包括距离探测、视频采集、温湿度以及声光等多种外部传感器，作为移动机器人的输入信息。
移动机器人的运动控制主要是完成移动机器人的运动平台，提供一种移动机器人的控制方式。
性能良好的移动机器人运动控制系统是移动机器人运行的基础，能够服务于移动机器人研究的通用开发平台。
随着移动机器人技术的发展及其在工业军事等领域中的广泛应用，有关移动机器人的理论设计制造和应用的新的技术学科——机器人学，已经逐渐形成，并越来越引起人们广泛的关注。
机器人学是一门综合性很强的学科，它涉及现代控制技术、传感器技术、计算机系统和人工智能等多门学科．但是它又有自身的系统性和专业性。
SCARA机器人的设计及运动、动力学的研究的开题报告
SCARA机器人的设计及运动、动力学的研究的开题报告题目：SCARA机器人的设计及运动、动力学的研究一、选题背景及意义SCARA（Selective Compliance Articulated Robot Arm）机器人是一种具有高精度、高速度、高稳定性的工业机器人，被广泛应用于自动化生产线的装配、喷涂、包装等工作中。
随着工业自动化程度的不断提高，SCARA机器人在工业领域的应用正越来越广泛。
本课题旨在对SCARA机器人进行设计及运动、动力学的研究，以提高SCARA机器人的适用性和实用性，实现其更广泛的应用。
二、研究内容1. SCARA机器人的设计：SCARA机器人的设计是整个课题研究的核心，需要对机器人的机械结构、控制系统、传感系统等进行设计和优化，以满足工业生产线的实际需求。
2. SCARA机器人的运动学分析：包括机器人的正运动学分析和逆运动学分析，通过分析机器人的运动学特性，可以实现机器人精确的姿态控制。
3. SCARA机器人的动力学分析：动力学分析是机器人控制中非常重要的一个环节，通过分析机器人的动力学特性，可以对机器人的运动进行优化和控制，进而实现机器人在生产线中的高效作业。
三、研究方法1. 理论研究：通过查阅相关文献，了解SCARA机器人的基本原理和常见应用，掌握机器人的设计、运动学分析及动力学分析方法。
2. 数值模拟：利用Solidworks等数值模拟软件对SCARA机器人进行设计、仿真分析，得出机器人的运动学特性和机械结构参数。
3. 实验验证：对设计完成的SCARA机器人进行实验验证，进一步验证机器人的运动学及动力学分析结果，实现机器人在生产线中的应用。
四、预期成果1. SCARA机器人的设计方案及相应的机械结构参数、控制系统等。
2. SCARA机器人的运动学分析方案及控制方法。
3. SCARA机器人的动力学分析方案及控制方法。
五、研究计划本课题计划分为以下阶段：1. 文献研究和理论分析（2个月）2. SCARA机器人的设计与数值模拟（4个月）3. SCARA机器人的运动学分析及实验验证（3个月）4. SCARA机器人的动力学分析及实验验证（3个月）六、参考文献1. 张宏雪. 工业机器人动力学及控制. 新华出版社，2014.2. 赵远. SCARA机器人的逆运动学问题及算法研究. 光电工程，2011.3. 李旭东. SCARA机器人的建模及控制策略研究. 自动化技术与应用，2015.。
助行训练机器人系统设计及步态控制实验研究的开题报告
助行训练机器人系统设计及步态控制实验研究的开题报告一、选题背景随着老龄化社会的到来，很多老年人和残障人士需要借助助行器等辅助器械来行走。
但目前市面上的助行器通常只具有简单的机械连接功能，并未实现智能化的控制和辅助功能，功能比较单一，而且不能根据特定用户的需求进行调整。
因此，研究设计一种智能助行训练机器人系统具有高度的现实意义与应用价值。
二、选题目的为了设计一种能够智能化控制的助行机器人系统，本研究将通过以下几点来实现目标：1.对助行机器人系统的设计进行研究，包括机械结构、能量传递、力学特性等。
2.运用现代机器学习技术和神经网络技术，研究步态控制算法，实现动态步态的控制和适应。
3.通过实验研究，对助行机器人系统进行验证，确定其功能和性能，并对其进行修正和改进。
三、研究内容1.助行机器人系统的设计首先需要设计一个轮式助行机器人系统。
该系统需要有足够的稳固性和耐用性，能够支持用户的体重，并提供舒适的行走体验。
在设计中需要考虑以下因素：-系统材料的选择：选取合适的材料，尽可能地降低系统的重量，同时确保系统的强度。
-机械结构的设计：按照人体力学原理设计结构，确保系统在稳定地行走的情况下能够提供足够的支撑力和平衡力。
2.步态控制算法的研究在助行机器人系统的控制方面，需要研究步态控制算法。
通过机器学习和神经网络等技术，让机器人系统能够动态地识别和适应不同用户的步态，实现智能化的控制。
在研究中需要注意以下问题：-如何通过传感器获取足够的步态数据，并进行处理？-如何将步态数据传输到机器学习算法中，并将其转化为可控制的参数？-如何通过神经网络算法进行步态控制，并对其进行优化？3.实验研究为了验证系统的性能和功能，将进行实验研究。
在实验中，需要对助行机器人系统的稳定性、舒适性、步态控制等方面进行测试，并对系统进行修正和改进。
在实验中需要注意以下问题：-如何测试系统的稳定性和支撑力？-如何测试系统的舒适性和行走体验？-如何测试步态控制算法的性能和适应性？四、预期成果通过以上工作，本研究预期可以实现以下成果：1.设计一种智能助行训练机器人系统，具有较高的稳定性和舒适性。
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毕业设计（论文）开题报告1 选题背景及其意义行走机器人的技术研究是我国目前的热点，它综合了电子学、机械、自动控制、计算机软硬件、传感器、生物机械学、材料科学、模具、精密加工等多门学科。
行走机器人的研究无疑对促进科技的发展和人类的进程有重大的现实意义，是当今科技的一种必然趋势，为机电产品的研究提供一种新的途径。
特别是行走机器人技术的发展往往代表一个国家的科技实力和机电一体化的最新产品。
行走机器人是机器人学中的一个重要分支。
关于行走机器人的研究涉及许多方面，首先，要考虑移动方式，可以是轮式的、履带式的和腿式的等；其次，必须考虑驱动器的控制，以使机器人达到期望的行为；第三，必须考虑导航或路径规划。
因此，行走机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。
机器人的机械结构形式的选型和设计，应该根据实际需要进行。
在机器人机构方面，应当结合机器人在各个领域及各种场合的应用，开展丰富而富有创造性的工作。
对于行走机器人，研究能适应地上、地下、水中、空中、宇宙等作业环境的各种移动机构。
当前，对足式步行机器人、履带式和特种机器人研究较多，但大多数仍处于实验阶段，而轮式移动机器人由于其控制简单，运动稳定和能源利用率高等特点，正在向实用化迅速发展，从阿波罗登月计划中的月球车到美国最近推出的NASA 行星漫游计划中的六轮采样车，从西方各国正在加紧研制的战场巡逻机器人、侦察车到新近研制的管道清洗检测机器人，都有力地显示出行走机器人正在以其使用价值和广阔的应用前景而成为智能机器人发展的方向之一。
因此这也是研究机器人的重要意义。
2 文献综述（国内外研究现状与发展趋势）2.1国内多足步行机器人的研究成果1991年,上海交通大学马培荪等研制出JTUWM[1]系列四足步行机器人。
JTUWM-III是模仿马等四足哺乳动物的腿外形制成,每条腿有3个自由度,由直流伺服电机分别驱动。
在进行步态研究的基础上,通过对3个自由度的协调控制,可完成单腿在空间的移动。
该机器人采用计算机模拟电路两级分布式控制系统, JTUWM-III以对角步态行走,脚底装有PVDF测力传感器,利用人工神经网络和模糊算法相结合,采用力和位置混合控制,实现了四足步行机器人JTUWM-III的慢速动态行走,极限步速为1.7 km/h[2]。
为了提高步行速度,将弹性步行机构应用于该四足步行机器人,产生缓冲和储能效果[3]。
2000年,上海交通大学马培荪等对第一代形状记忆合金SMA驱动的微型六足机器人进行改进,开发出具有全方位运动能力的微型双三足步行机器人MDTWR[4] [5],如图1所示。
其第一代的每条腿只有2个自由度,无法实现机器人的转向,只能进行直线式静态步行,平均行走速度为1 mm/s。
将机体的主体部分进行改进设计,由上下两层相互平行的三叉支架组成,将六足改进为双三足,引入身体转动关节,采用新型的组合偏动SMA驱动器,使新一代的微型双三足步行机器人MDTWR具有全方位运动能力。
2002年,上海交通大学的颜国正、徐小云等进行微型六足仿生机器人的研究[6],如图2所示。
该步行机器人外形尺寸为：长30 mm,宽40 mm,高20 mm,质量仅为6.3 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,步行实验结果表明,该机器人具有较好的机动性。
图1 MDTWR双三足步行机器人图2 微型六足仿生机器人2003年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[7] [8],从两栖仿生机器蟹的方案设计到控制框架构建,研究了多足步行机的单足周期运动规律,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步行运动的控制问题,建立了生成周期运动的神经振荡子模型。
2.2国外多足步行机器人的研究成果1990年,美国卡内基-梅隆大学研制出用于外星探测的六足步行机器人AMBLER,如图3所示。
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。
总质量为3 180 kg,由于体积和质量太大,最终没被用于行星探测计划。
1993年,美国卡内基-梅隆大学开发出有缆的八足步行机器人DANTE,用于对南极的埃里伯斯火山进行了考察,其改进型DANTE-II也在实际中得到了应用[9],如图4所示。
1994年,DANTE-II对距离安克雷奇145 km的斯伯火山进行了考察,传回了各种数据及图像。
图3 AMBLER 图4 DANTE-II1996~2000年,美国罗克威尔公司在DARPA资助下,研制自主水下步行机ALUV (Autonomous Legged UnderwaterVehicle) [10],如图5所示。
该步行机模仿螃蟹的外形,每条腿有两个自由度,具有两栖运动性能,可以隐藏在海浪下面,在水中步行,当风浪太大时,将脚埋入沙中。
它的脚底装有传感器,用于探测岸边的地雷,当它遇到水雷时,自己爆炸同时引爆水雷。
在对昆虫步态进行研究的基础上,2000年美国研制出六足仿生步行机器人Biobot,如图6所示。
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。
[11]图5 ALUV步行机图6 Biobot日本对多足步行机的研究从20世纪80年代开始,并不断进行着技术创新,随着计算机和控制技术的发展,其机械结构由复杂到简单,其功能由单一功能到组合功能,并已研究出各种类型的步行机[12]。
主要有四足步行机、爬壁机器人、腿轮分离型步行机器人和手脚统一型步行机器人。
1994年,日本电气通信大学的木村浩(Hiroshi Kimura)等研制成功四足步行机器人Patrush-II,如图7所示。
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步行,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。
[13] [14]2000~2003年,日本的木村浩等又研制成功四足步行机器人Tekken[15],如图8所示。
该机器人用一台PC机系统控制,采用瑞士Maxon直流伺服电机驱动,每个关节安装了一个光电码盘,并安装了陀螺仪、倾角计和触觉传感器。
采用基于神经振荡子模型的CPG 控制器和反射机制构成的控制系统,其中CPG用于生成机体和四条腿的节律运动,而反射机制通过传感器信号的反馈,来改变CPG的周期和相位输出,Tekken能适应中等不规则表面的自适应步行。
[16] [17]图7 Patrush-II 图8 Tekken3 研究内容3.1行走机器人设计要求行走机器人实验平台具有行走、升降、手臂伸缩、手臂旋转、手取抓物并加紧等功能。
3.2驱动系统的选择工业机器人的驱动系统，按动力源分为液压，气动和电动三大类。
液压驱动系统：输出功率很大，控制精度较高，输出功率大，可无级调速，反应灵敏，可实现连续轨迹控制适用于重载、低速驱动，电液伺服系统。
气动驱动系统：具有速度快、系统结构简单，维修方便、价格低等特点。
适于在中、小负荷的机器人中采用。
电动驱动系统：输出功率大, 控制精度高，功率较大，能精确定位，反应灵敏，可实现高速、高精度的连续轨迹控制，伺服特性好，因此在机器人中被广泛的选用。
3.3机械机构系统的确定(1) 行走部行走部是负担机器人工作时的移动和非工作时的调动。
行走部位包括行走机构和行走驱动装置两部分。
(2) 机身机身又称立柱是支撑臂部的部件。
(3）末端操作器末端操作器是直接装在手腕上的一个重要部件，它是机器人直接用于抓取握紧专用工具进行操作的部件。
一般选用夹钳式手指来实现手抓取物并加紧。
3.4控制系统常用的控制系统主要有：单片机、PLC、工控机。
单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
PLC是可编程逻辑控制器。
它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。
工控机是一种采用总线结构，对生产过程及其机电设备、工艺装备进行检测与控制的设备总称。
简称“工控机”。
包括计算机和过程输入、输出通道两部分。
4 研究方案4.1 总体方案首先，对行走机器人的总体结构进行分析，然后对基座结构和运动方式、升降方式、末端操作器的分类等几个方面进行细化设计与研究。
并以国内的质量和技术性能接近设计要求的机器人为基础，研究国外的先进机器人，设计一行走机器人满足设计参数要求，该机器人具有行走升降、伸缩、旋转、手抓取物并加紧等功能。
如图9。
图9：机器人结构简图1-升降机构 2-平移机构 3-末端操作器 4-旋转机构 5-行走部4.2行走机器人的驱动与传动设计4.2.1 驱动方式行走机器人常用的驱动方式有液压驱动、气压驱动和电机驱动三种类型。
通常对机器人的驱动系统的要求有：(1)驱动系统的质量尽可能要轻，单位质量的输出功率要高，效率也要高；(2)反应速度要快，即要求力矩质量比和力矩转动惯量比要大，能够进行频繁地起、制动，正、反转切换；(3)驱动尽可能灵活，位移偏差和速度偏差要小；(4)安全可靠；对环境无污染，噪声要小；(5)操作和维护方便；基于上述驱动系统的特点和机器人驱动系统的设计要求，故选用步进电机驱动的方式对机器人进行驱动。
步进电机驱动具有成本低，控制系统简单的优点。
4.2.2 传动装置(1) 升降机构根据课题要求并且具有自锁功能故选用轮齿齿条来实现机器人的升降。
由电动机带动齿轮旋转，齿轮轴连同托板沿齿条方向做直线运动。
这样，齿轮的旋转运动就转换成为直线运动。
如图9。
图9：齿轮齿条(2) 平移机构根据课题选为摩擦式同步皮带来实现其平移，将一边作为驱动带轮，然后利用止动螺丝固定另一边皮带及末端操作器，从而实现电机使皮带的转动带动末端操作器的平移。
如图10。
1: 末端操作器 2：电机3：同步带图10：摩擦式同步带(3)末端操作器根据被操作工件形状、尺寸、重量、材料及表面状态不同及本课题设计对象为行走机器人，并不需要复杂的多指人工指，只需要设计能从不同角度抓取工件的钳形指。