双足行走机器人设计开题报告

1. 研究目的与意义

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行走功能”。行走功能的具备为扩大机器人的应用领域开辟了无限广阔的前景研究双足行走机器人的原因和目的，概括起来有如下4个：(1)我们希望研制出双足行走机构，使它们能在许多结构性和非结构性环境中行走，以代替人进行作业或延伸和扩大凡类的活动领域。(2)我们希望更多地了解和掌握人类的行走特性，并利用这些特性为人类服务。(3)双足行走系统具有非常丰富的动力学特性，在这一方面的研究可以拓宽力学及机器人学的研究方向。(4)双足行走机器人可以作为一种智能机器人在人工智能中发挥重要的作用。

在具有许多优点的行走机器人中，由于双足行走机器人体积较小，所以它们对环境有最好的适应性。这种机器人除结构较为简单外，在静、动态稳定行走方面，在高速运动方面，都是最困难的，但这些困难在技术上又并非不能克服。实用的双足行走机器人由双条腿和一个平台(腰部)组成。腿的作用是为平台提供移动能力，而平台的作用则是提供一个基础，以便安装机械手、ccd摄象机、机载计算机控制系统和蓄电池。显然，这种带机械手的双足行走机器人能非常灵活地从事较多的工作。但是，对于这种双足行走机器人来说，平台的稳定性对于有效地控制机械手末端操作器的位置和姿态是至关重要的，而双条腿的步态又对平台的稳定性起决定作用。因此，如何规划好腿的步态，协调地控制双条腿的运动以保持平台及整个双足行走机器人的稳定就成为一个主要问题。

目前，双足行走机器人的应用领域主要是康复医学。从长远来看，双足行走机器人在无人工厂、核电站、海底开发、宇宙探索、康复医学以及教育、艺术和大众服务行业等领域都有着潜在而广阔的应用前景.

概括起来，双足行走机器人的发展趋势包括如下l0个方面：(1)能动态稳定地高速行走。(2)能以自由步态全方位灵活行走。(3)具有良好的地形适应性。(4)具有极强的越障和回避能力。(5)具有很高的载重／自重比。(6)可靠性高、工作寿命长。(7)具有丰富的内感知和外感知系统。(8)控制系统和能源装置机载化。(9)具有完全的自律能力。(10)具有灵活的操作能力(安装一个或多个机械手)。

2. 研究内容和预期目标

双足行走机器人是研究双足行走的实验对象，不同的双足行走机器人在自由度、驱动方式、重量、高度、结构特征等方面都存在很大的差异。机器人的结构不同，其控制方式也有所区别。为了对两足行走机器人进行深入的研究，使其实现预定的行走功能，必须对其机构有深入的了解和认识。

所以，首先我会对机器人的结构进行分析：双足行走机器人是对人类自身的模仿，但是人类总共有上肢52对，下肢62对，背部112对，胸部52对，腰部8对，颈部16对，头部25对之多的肌肉。从目前的科学发展情况来看，要控制具有400个双作用式促进器的多变量系统是不可能的，因此，在设计行走机械时，人们只考虑移动的基本功能。例如，只考虑在平地或者具有已知障碍物的情况下的行走

然后，我会考虑机器人的设计思路，由于这个课题是本人出于对机器人感兴趣，自己定的，没有可以借鉴的资料，所以我通过各种途径了解各种双足机器人，通过模仿其他设计成功的机器人为设计主要思路，来设计我的双足行走机器人

3. 研究的方法与步骤

在整个设计过程中，机器人行走部分的设计主要通过查阅资料实现设计的有序进行，同时通过计算机辅助设计软件对所设计的转向器进行二维图的绘制。

1、课题调研、查阅资料，撰写开题报告及外文翻译；

2、总体方案论证及选择；

4. 参考文献

[1] muybridge e．the horse in motion as shown by mstantananeous hotographs．london，england．1982.

[2] berntein n a．investigarions biodynamicb of locomotion.moscow, wiem 1985．1.

[3] tomovic r．a general theoretical model of greeping displacement cybernedcs，eng]ish translation,1961.4.

5. 计划与进度安排