家用四足移动机器人设计全套（任务书+开题报告+论文+翻译+图纸+代码）

摘要

机器人的研究和制造水平逐渐成为一个国家或者地区综合科技实力的标志。如何实现机器人在复杂环境中顺利工作一直是研究人员关注的焦点。国内外工程技术人员一直致力于研究机器人的动态步行，如何降低结构自由度并简化控制一直是研究的难点。本课题从仿生学原理出发设计了一种能实现动态步行的新型家用移动四足机器人。

本文对多足机器人的技术现状和特点进行了综合分析，确定了本课题的研究目标和预期结果。通过对马的对角小跑步态分析，完成了对家用移动四足机器人步态的分析与原理方案的设计，主要包括步行机构的原理方案和转弯机构的原理方案。

基于上述的原理方案，对步行机器人的结构进行了设计，主要内容有总体装配图设计、腿部结构设计、转弯结构设计。在机构设计完成的基础上，对齿轮轴、直齿圆锥齿轮、轴承等关键零件进行了校核计算。最后运用Pro/E软件为机器人进行了三维建模和机器人的动作过程进行了仿真。

本课题要求学生设计一种家用四足移动机器人。要求对移动机器人的结构中的薄弱环节和关键环节进行校核。并完成四足移动机器人的传感器配置和控制方案设计。

关键词：四足机器人；仿马步态；转弯机构；减震装置

ABSTRACT

The level of robot research and manufacturing has gradually become the symbol of a country or region's comprehensive scientific and technological strength. How to realize the robot working smoothly in complex environment has been the focus of researchers. Engineers at home and abroad have been devoted to the dynamic walking of robots. How to reduce the degree of freedom of structures and simplify control has been a difficult point. Based on the principle of bionics, a new kind of mobile quadruped robot is designed to realize dynamic walking.

In this paper, the present situation and characteristics of multi-legged robot are comprehensively analyzed, and the research objectives and expected results are determined. Through the analysis of the diagonal trot gait of the horse, the gait analysis and the design of the principle scheme of the household mobile quadruped robot are completed, including the principle scheme of the walking mechanism and the principle scheme of the turning mechanism.

Based on the above principle scheme, the structure of the walking robot is designed. The main contents are the general assembly drawing, the leg structure design and the turning structure design. On the basis of the completion of the mechanism design, the key parts, such as the gear shaft, the straight bevel gear and the bearing, are checked and calculated. Finally, the Pro/E software is used for the robot. Three dimensional modeling and robot's action process are simulated.

This subject asks the student to design a kind of household quadruped mobile robot. It is necessary to check the weak links and key links in the structure of mobile robots. The sensor configuration and control scheme of quadruped mobile robot are designed.

Keywords:quadruped robot; horse imitation gait; turning mechanism; shock absorber

摘要I

ABSTRACTII

第1章绪论1

1.1课题研究的目的和意义1

1.2国内外关于家用移动四足机器人的发展现状2

1.2.1国外关于家用移动四足机器人的发展现状2

1.2.2国内关于家用移动四足机器人的发展现状3

1.3本设计的研究目标及完成的主要工作内容、预期结果5

1.3.1研究目标5

1.3.2设计完成的主要工作内容5

1.3.3本设计的预期结果6

第2章机器人的步态分析与方案确定8

2.1家用移动四足机器人的步态分析与规划8

2.1.1家用移动四足机器人的步态分析8

2.1.2家用移动四足机器人行走的步态规划9

2.1.3家用移动四足机器人转弯步态规划9

2.2四足机器人步行机构的原理设计10

2.2.1大腿连杆组的设计10

2.2.2小腿连杆组的设计11

2.2.3脚底面的设计12

2.3家用移动四足机器人总体方案的确定13

2.3.1设计的基本原则及目标要求13

2.3.2家用移动四足机器人的方案设计13

2.3.3设计方案的选择和确定17

2.4本章小结19

第3章家用移动四足机器人的结构设计20

3.1家用移动四足机器人腿部结构设计20

3.2家用移动四足机器人转弯结构设计20

3.3家用移动四足机器人减震装置的应用21

3.3.1减振器的工作原理21

3.3.2减振器的工作原理图22

3.4家用移动四足机器人整体结构方案23

3.5本章小结24

第4章重要机构部件的参数计算与校核25

4.1电机的计算与型号选取25

4.2直齿圆锥齿轮传动设计与强度校核27

4.3转弯机构传动轴的强度校核计算30

4.3.1电机输出端转轴的强度校核30

4.3.2传动轴的强度校核计算34

4.4轴承的寿命校核计算37

4.4.1电机输出端转轴轴承的寿命校核计算37

4.4.2转弯机构传动轴轴承的寿命校核计算38

4.5转弯机构锥齿轮轴平键的校核计算38

4.6转弯机构与腿部机体连接螺栓的校核计算39

4.7本章小结40

第5章家用移动四足机器人的三维建模与运动仿真41

5.1概述41

5.2三维建模软件的介绍41

5.3三维建模工作的主要内容42

5.4本章小结45

结论46

参考文献47

攻读学士学位期间发表的论文和取得的科研成果49

致谢50