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宁波大学科学技术学院本科毕业设计(论文)
开 题 报 告
题 学 目 院 大型仿生爬行机器人设计 理工学院 专 业 机械设计制造及其 自动化 学生姓名 刘圣斌 学 号 114174330 开题日期 2014.12.4 指导教师 班 级 梁冬泰 11 机械三班
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7.王刚, 孟庆鑫, 陈东良, 季宝锋, 刘德峰.一种多足仿生机器人步行足关节结构研 究[J]. 中国科技大学出版社, 2008:21-22
8.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 9. 孙淑云 孙士栋.新型爬壁式墙体抛光机器人模型的设计与研究[J].机电术.2008, 31(1) 10 10.郝欣伟,孟庆鑫.八足仿生机器蟹运动协调与控制系统研究[J].机械电子工 程.2004:3-4 11. 徐亮, 袁池,卫俊玲.八足步行机器人参数的仿真计算[M]. 哈尔滨理工大学出版 社 202005, 22-25 12.刘建辉;叶静.基于类蜘蛛仿生煤矿救灾机器人步态研究[J]. 辽宁工程技术大学 学报（自然科学版） - 2008, 27(6) 13.D P Miller.Multiple behaviour-controlled micro-robots for planetarysurface missions[C].Proceedings of the IEEE International conferenceon systerm,Man and A:IEEE, 1990：289-292 14.Ogren P Fiorelli E;Leonard.Cooperative control of mobile sensor networks[J].Adaptive gradient climbing in a distributed environment 2004(08) DOI:10.1109/TAC. 2004. 203-212 15.ELENA GARCIA,MARIA ANTONIA JIMENEZ.The evolution of robotics esearch[J].Robotics And Automation,2007,3(10):90—102 16.K.Y. Pettersena, Ø. Stavdahla .A review on modelling, implementation, and control of snake robots[J].Robotics Autonomous Syestems,2011,11(8):123-127
17. Kun Wang, Wei Wang, Houxiang Zhang, Analysis and Design of Attachment Mne Vibrating Suction Method for Wall-climbing Robot[J]. Procedia Engineering, Volume 12, 2011, Pages 9-14 18.A. GuidoM． D.Cortelazzo． Model—base and image—base 3DsceRerepresentation for interativevisualization [J].Computer Visionand ImageUnderstanding,2004， 9(6)：269-273 19. R.vodini,A.Gasparetto .Efficient force distribution and leg posture for
21. WANG Jing,LIU Ying,LI Xiaohu Gait planning of the Gecko-like robot
transition to wall [M]. University of Science and Technology ,6(11):17-19
Beijing,2010
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a bio-inspired spider [J].Original Research ArticleRobotics and Autonomous
Systems,2011,11(12)：Pages 142-150
20. ZHANGlong,WANGjing,LIUxiaohui.Design and Analysis of Gecko-like Robot[J]. Beijing University of Scienceand and Technology 2010,12(16):21-27
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主要零件图； （6）第 9 周——第 10 周：编写和整理毕业设计论文； （7）第 11 周：修改、完善并打印装配图、零件图及毕业设计论文，提交毕业设计； （8）第 12 周：准备毕业答辩。 二、研究的方法与技术路线： 1.研究方法： 作为一种大型仿生爬行机器人的设计， 我的研究方法就是设计并计算大型仿生爬行机 器人的结构，使它能够爬行完成前进、后退、转弯、后转弯、越障等功能。 2.技术路线： （1）查找大型仿生爬行机器人相关资料，明确大型仿生爬行机器人的大小和设计要 求。 （2）对大型仿生爬行机器人进行结构设计及计算。 （3）确定合适的伺服电机产品型号。 （4）运用三维制图软件绘制大型仿生爬行机器人的装配图。 （5）绘制大型仿生爬行机器人的主要零件图。 （6）撰写毕业设计说明书。 （7）修改机械图，零件图和毕业设计说明书 （8）提交设计说明书。 三、主要参考文献： 1.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,2004:7-9 2.金晓怡.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,2007:121-123 3.林良明.仿生机器人的研究[J]. 北京理工大学出版社,机器人 ，2004:36-42 4.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， 2006:46-47 5.苏军，陈学东，田文罡.仿生蟹的行走方式 与自适应控制策略 [J].南京理工大学 出版社,2006:5-6 6.周忆,陈沛富,于今.一种轻型多足爬壁机器人的设计 [J].机床与液压,2006,11-13
一、研究的总体安排与进度： （1）第 1 周：搜集整理并认真阅读课题相关的中文及外文文献； （2）第 2 周：对设计过程制定确切的计划，撰写开题报告； （3）第 3 周——第 4 周：学习 Solidworks 软件和温习 Autocad 软件，熟悉机械零件 的三维建模以及二维零件图的绘制； （4）第 5 周——第 6 周：完成大型仿生爬行机器人的结构设计，确保此机器人能按 照预期要求正常运行工作； （5）第 7 周——第 8 周：运用三维绘图软件绘制大型仿生爬行机器人的装配图及其
指导教师审核意见：
指导教师签字 年 月 日
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六只足用来爬行，2 只前足用来工作。横向爬行，每次着地 4 足。 1.2 确定大型仿生爬行机器人的主要技术参数。最快速度和最慢速度，精度，重量， 及惯性。完成大型仿生爬行机器人结构的设计。每个足需要功率，负载情况，驱动力 等。 1.3 根据八足蜘蛛机器人的每个足需要功率，负载多少等情况，估计所需驱动力的大 小，据此查找和确定合适的伺服电机产品型号；将之作为大型仿生爬行机器人驱动装 置，将汽油作为机器人的驱动能源。 1.4 完成大型仿生爬行机器人机械结构装配图，零件图。 2.研究难点分析 大型仿生爬行机器人的研究一般都涉及到自由度的问题， 此次我设计的大型八足爬行 机器人，根据仿生学的原理，结合八足蜘蛛行走方式设计的八足爬行机器人。由于机 器人有八条腿，所以在控制方面的话有一定的难度。大型八足爬行机器人每条腿上有 3 个电机，两个使身体向上拉，当拉到一定位置的时候，另外一个电机作业使身体向 前移动，实现运动的功能。另外，机器人身上有探测器，可以探测前面的路线是否可 行，如不可行，便会转弯，走其他的路线。机器人的转向是由左右两边腿的不对称移 动实现的，转弯半径会设定在一定的范围内。机器人共有 1 个传感器，传感器可测量 前进路线上是否有障碍物，如果有，便转弯，或者执行其他的运动。 此次设计分为两个部分，一个是机械方面的设计，主要是腿部结构的设计。另一个控 制方面的设计，主要是处理器和其他元件的相互匹配性。
一、研究的背景： 我国近年来加大对空间技术和自然界环境探索的投入，首先，为了能在月球,火 星等外星地表的不确定环境下正常探索,这项艰巨的必须由对复杂环境适应能力很强 的仿生爬行机器人来完成。其次，为了更有效地接收更全面的的信息，也为了不被凹 凸面较大的地形所限制。机器人的体型要求一定要大，这样机器人的拍摄面积不仅更 加广泛，而且更为轻易的从凹凸面较大的地面顺利通过，所以大型仿生爬行机器人以 其良好的适应性，多功能性，必将适合这一条件。 二、研究的意义： 由于轮式和履带式机器人受地形限制很大，无法在复杂恶劣的太空环境下工作。 而仿生爬行机器人却具有轮式和履带式机器人所没有的优点：第一，仿生爬行机器人 足所具有的大量的自由度可以使机器人的运动更加灵活， 通过各种可以相调整可以较 易地跨过比较大的障碍（如沟、坎等） ，所以对凹凸不平的地形环境的适应能力更强。 第二，仿生爬行机器人的立足点是离散的，跟地面的接触面积较小，可以在可达到的 地面上选择最优支撑点， 即使在表面极度不规则的情况下， 通过严格选择足的支撑点， 也能够行走自如。因此，仿生爬行机器人的研究无疑对促进科技的发展和人类探索太 空的进程有重大的现实意义，是当今科技发展的一种必然趋势。而且仿生爬行机器人 技术的发展是衡量一个国家的科技水平是否先进的重要标准。 四、研究的基本内容与拟解决的主要问题： 1.研究的基本内容 1.1 查找大型仿生爬行机器人相关资料， 明确大型仿生爬行机器人的大小和设计要求。 此次设计的大型仿生爬行机器人仿照八足蜘蛛的特点：能够完成前进、后退、转弯、 越障等任务。该机器人有八只足，每只足具有 3 个自由度，共计 24 个自由度。其中