简易机器人课程设计报告

机械电子工程系

机电综合课程设计报告设计题目

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一、绪论 (3)

二、主要研究内容(示例) (3)

2.1 机械实体设计 (3)

2.1.1 零件图设计 (3)

2.1.3 总装图 (6)

2.2 机械系统控制 (6)

2.3 系统硬件设计 (8)

三、结论 (10)

四、参考文献 (10)

一、绪论

随着世界第一台工业机器人1962年在美国诞生，机器人已经有了三十多年的发展史。三十多年来，机器人由工业机器人到智能机器人，成为21世纪具有代表性的高新技术之一，其研究涉及的学科涵盖机械、电子、生物、传感器、驱动与控制等多个领域。

世界著名机器人学专家，日本早稻田大学的加藤一郎教授说过：“机器人应当具有的最大特征之一是步行功能。”双足机器人属于类人机器人，典型特点是机器人的下肢以刚性构件通过转动副联接，模仿人类的腿及髋关节、膝关节和踝关节，并以执行装置代替肌肉，实现对身体的支撑及连续地协调运动，各关节之间可以有一定角度的相对转动。

双足机器人不仅具有广阔的工作空间，而且对步行环境要求很低，能适应各种地面且具有较高的逾越障碍的能力，其步行性能是其它步行结构无法比拟的。研究双足行走机器人具有重要的意义。

二、主要研究内容(示例)

(一般包括设计方案、理论分析、研究方法与手段、结果与讨论、结论等) 2.1 机械实体设计

2.1.1 零件图设计

设计中的关键零件图如表1所示。

表2-1 关键零件示意图

1.底座

2.后座

4.舵机

3.胸板及手臂

5.右脚板

6.左脚板2.1.2 部件装配

图2-1 部件图1 图2-2 部件图2

图2-3 部件图3

2.1.3 总装图

图2-5 总装图

2.2 机械系统控制

随着机械电子和自动控制等学科的快速发展，机器人的功能正日趋完善并开始在众多领域扮演着越来越多重要角色。

以双足直立行走机器人腿部结构为例，如图

根据力学相关知识，可得简化后腿部的动态行走时膝关节力矩平衡公式：

()()()t M t w f dt

t dw J m m m =+ ()1 即 ()()t u K dt d f dt

t d J a a m m =+θθ22 ()2 根据公式()()21，计算出系统的开环传递函数：

()()

11+=Ts s k s G ()3 小电流c U 通过放大器形成大电流c U ，在经过控制电机与一个积分环节网络得到最终的输出角度θ。

在设定在超调量，调节时间s ts 3.0=的情况下，解得S T 1.0=,51=K .因而，系统的开环传递函数：

()()

15.01+=s s k s G ()4 因而，系统的闭为环传递函数：

()()()50

105012++=+=s s s G s G s φ ()5 系统的奶奎斯特图如图所示

2.3 系统硬件设计

1红外热释电传感器人体检测实验原理图

2.4 系统软件调试

int ledPin = 9; //定义ledPin 引脚为9

int sensor = 2; //定义sensor 引脚为2

int val = 0; //定义变量储存传感器的返回值

void setup()

{

pinMode(ledPin, OUTPUT); //设定ledPin 引脚为输出状态digitalWrite(ledPin,HIGH); //ledPin 写入高电平熄灭发光二极管pinMode(sensor, INPUT); //设定sensor 引脚为输入状态

}

void loop()

{

val = digitalRead(sensor); //读传感器的值

if(HIGH == val)//如果检测到人移动

{ //让灯闪烁

digitalWrite(ledPin,LOW);

delay(1000);

digitalWrite(ledPin,HIGH);

delay(1000);

}

//如果没有检测到人移动

else

{digitalWrite(ledPin,LOW); // 熄灭LED 灯

}

}

当红外热释电传感器检测到有人经过时，LED 灯会闪烁。如果没有人经过时，LED灯会熄灭。

三、结论

通过这次机电综合课程设计的训练，是我们对所学知识的综合运用，从三维建模软件进行总体设计，确定机器人的整体结构，近而由三维结构图绘制二维草图，在此基础上利用单片机对机器人进行控制，利用机械系统控制所设计的控制策略对机器人进行分析，并绘制硬件电路图及进行软件调适。

本次毕业设计为我们的毕业设计打好坚实的基础，使我们从实践中体会到了学习研究机器人的乐趣。

四、参考文献

参考文献是论文不可缺少的组成部分，包括参考书和引用书，数量不少于10篇；要求有至少2篇外文参考文献，按正文中引用的先后顺序列出，著录格式参考国家标准GB/T7714——2005《文后参考文献著录规则》的有关规定要求，几种典型格式如下：

1．期刊

作者.题名[J].刊名,出版年,卷(期):起止页码.

例如：

[1] 莫少强.数字式中文全文文献格式的设计与研究[J].情报学报，1999，18(4)：1-6.(间隔符号是英文全角)

2．专著

作者.书名[M].版本(第一版不著录).出版地:出版者,出版年:起止页码.

例如：

[1] 贺奇,郑岩,魏藜等.构建面向CRM的数据挖掘应用[M].北京:人民邮政出版社,2001:230-252.

3．论文集

作者.题名[C].//编者.论文集名.出版地:出版者,出版年:起止页码.

例如：

[1]郭宏,王熊,刘宗林.膜分离技术在大豆分离蛋白生产中综合利用的研究

[C].//余立新.第三届全国膜和膜过程学术报告会议论文集.北京:高等教育出版社,1999:421-425.