兩足行走機器人—身體及頭部結構部分設計

購買設計請充值后下載，，資源目錄下的文件所見即所得，都可以點開預覽，，資料完整，充值下載可得到資源目錄里的所有文件。。?！咀ⅰ浚篸wg后綴為CAD圖紙，doc,docx為WORD文檔，原稿無水印，可編輯。。。具體請見文件預覽，有不明白之處，可咨詢QQ:12401814

南京理工大學泰州科技學院 畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯 系　　部： 機械工程系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 姓 名： 徐昕晏 學 號： 05010244 外文出處： Michael Montemerlo and Sebastian Thrun 附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 指導教師評語： 翻譯與外文資料的內(nèi)容基本相符，結構基本完整，語言也比較通順，沒有大的語法錯誤。 簽名： 年 月 日 注：請將該封面與附件裝訂成冊。 附件1：外文資料翻譯譯文 高速撞擊：局部映射問題的解決方法 摘要 局部同步以及對地圖中周圍環(huán)境的檢測能力是自動機器人的首要考慮條件。然而，少數(shù)類似的問題增大了在現(xiàn)實環(huán)境中所要處理的陸標數(shù)目。以克爾曼過濾器為基礎的算法，比如，需要時間來綜合處理每個檢測傳感器上所傳達的二次陸標。這個報告中的快速撞擊，一種循環(huán)估算機械手姿勢以及陸標位置次序的算法。以對數(shù)形式在地圖上顯示具體坐標。這一算法通過對產(chǎn)品要求的精確分析來規(guī)劃機械手的工作路徑。該算法已經(jīng)成功地在多達 50,000個陸標上運行，客觀條件遠遠好于以前。實驗結果比較了快速撞擊運算法則分別在模擬和真是世界中里的優(yōu)勢和局限性。 介紹 同步局限影射的問題，比如撞擊，已經(jīng)在機械可動裝置技術中引起廣泛的注意。撞擊處理諸如利用機械手測量地圖中的建筑陸標問題。因為機械手運動受制于誤差，映射問題必然導致機械手的局部問題—撞擊。一個同步本土化機械手的能力以及對外界環(huán)境的反映是機械手自動化的關鍵問題。 撞擊問題算法的優(yōu)勢被介紹到鍛造工序報告中，我的以及基斯曼。這份報告介紹了廣泛卡曼過濾器估算機械手位置坐標的方法。在后來的十年里，這種方法被廣泛運用于農(nóng)業(yè)機械中，作為最近的指導報告。最近的研究已經(jīng)把重心集中在增大這種方法的運用規(guī)模上，超過幾百個坐標和運算法則來處理這些數(shù)據(jù)。 EFK方法的主要瓶頸問題是它復雜的運算。感應器更新需要時間二次的坐標數(shù)字的計算。這一個復雜事實的桿共分散基地維護藉著克爾曼過濾器有機械要素，全部定即使只是一個陸標被觀察被更新。二次方程式的復雜行限制了陸標的數(shù)目。這種方式只能處理少數(shù)的含有數(shù)百萬特征的自然環(huán)境模型。研究所對這一缺點進行了長期的研究。 在這個報告中，我們從一貝斯定理觀點來研究撞擊問題。圖 1舉例說明一生長于蓋然性的模型（活動區(qū)網(wǎng)絡之下的撞擊實驗的大量合集。在個別項目中，機械手姿勢，指示.機械手隨著時間進行功能控制,指示. 每一個陸測量,指示.是那個位置的功能 陸標測量和機械手姿勢當測量被采取的時候從這一個線圖顯示撞擊問題展現(xiàn)重要的獨立條件. 尤其，機械手的指導路徑.客觀的坐標測量.舉例來說, 如果給我們提供了機械手的精確路徑，坐標的問題就可以解決，而每個坐標. 這個觀察先前被墨菲［12］ 研究過，他發(fā)明了一個有效的粒子過濾算法映射技術。 基于這篇觀察報告，這篇論文描述了一個被稱作高速撞擊的有效撞擊運動規(guī)律。高速撞擊實驗把撞擊問題簡化為一個局部的機器撞擊問題。由裝在機器手上的儀器來進行標記的收集估算。正如在參考文獻[12]中所評論的那樣，這些現(xiàn)象是直觀的，因為自然條件下的撞擊問題的緣故。高速撞擊通過使用一個改裝過的粒子加速器來測量機械手的后部路徑。每個粒子控制克爾曼加速器來測量K粒子在一定條件路徑下的位置陸標。如參考文獻[5, 13]Rao-Blackwellized粒子加速器的例子就是所呈現(xiàn)現(xiàn)象的規(guī)律。落實這個天真想法的計算機算法需要MK的時間。M是下圖中的粒子數(shù)。 圖1 撞擊問題 機械手從姿勢S1按照U1，U2。。。。UX的序列開始運動。當它移動時，它檢測周圍的陸標，在時間t=1時，它檢測到了兩個陸標中的。測量代號Z（范圍或方位）。在時間t=1時，它檢測到了另一個陸標，而在時間t=3時，它再一次檢測到了陸標。撞擊問題的核心是通過控制U和測量Z來估算陸標的位置和機械手的路徑。陰影部分闡述了在這一獨立條件下他們之間的關系。 粒子加速器和K粒子是陸標的數(shù)字符號。我們建立了一種以數(shù)枝模型為基礎的數(shù)據(jù)結構來放慢高速撞擊的時間，使它比現(xiàn)在基于撞擊算法的EKF更快。我們同樣可以擴充高速撞擊的算放來適應新的數(shù)據(jù)協(xié)會和未知的陸標符號，這意味著我們的方法可以被推廣到所有學術討論的撞擊問題。 實驗通過使用物理機器人和模擬機器人來表明高速撞擊算法能比現(xiàn)今的方法更好地處理量的大小次序問題。我們同樣發(fā)現(xiàn)在特定的情況下，陸標K數(shù)目的增長導致了粒子M樹目的輕微減少，需要產(chǎn)生精確的地圖——然而在其他情況下，由于粒子數(shù)目的關系，對精確 地圖的要求數(shù)量可能大到難以想象的地步。 撞擊問題的定義 撞擊問題，正如學術界對撞擊的定義那樣，被很好的描述成一個Markov鏈概率問題。機械手在時間t的姿勢將被表示成符號。因為機械手在平臺上的操作——所有我們實驗的工作箱，姿勢包括機械手在平臺上的XY軸方向和頭部方向的協(xié)調(diào)。 姿勢按照一定的規(guī)則改變，通常依照以下的運動模型。 （1） 這里，ST是機械手控制UT以及先前姿勢ST-1的功能狀態(tài)。在可動機械手裝置中，這個運動規(guī)律屬于無時間變化的一般化的機械運動學。 機械手環(huán)境控制著K粒子的固定陸標。沒個陸標由它的空間位置所表示，例如是K=1，2，3，4…..K. 沒有損失的概率,我們可以想象在平面上陸標的點的方式存在,所以位置有固定的兩個數(shù)字所確定. 為了反映環(huán)境,機械手能檢測陸標.比如,它可以檢測一個陸標的范圍和方位,與圖表上的XY坐標想聯(lián)系.對時間t的測量被表示成ZT.在時間t的測量結果將被標記成Zt。機械手通常能同時檢測到多個陸標，我們假設測量傳感器能精確檢測每個陸標并給每個陸標以標記符號。為了數(shù)學上的便利這個慣例被獨立地繼承下來。它沒有移動的限制，因為被檢測多重陸標每個階段可按一定次序進行處理。測量感應器由概率定理所規(guī)范，通常依照以下的測量模式：。這里是所有陸標中的一組，而 是在時間t檢測到的復式陸標。例如，在圖1中，當N1=1，N2=2而N3=1時，機械手檢測到第一個陸標，然后第二個陸標，最后再檢測第一個陸標。許多測量模式都假設機械手能檢測陸標的范圍和方位，被測量噪音所限制。變量Nt通常被認為是常量。大多數(shù)學術上的理論研究都假設信息是統(tǒng)一或者不一致的，陸標是可以獨立確定下來的。實際方法是使用最大可能性測量方法來檢測空中的通信信息，當每個陸標之間有足夠的距離時工作良好。通過這篇報告我們可以簡單推測出陸標是可以確定的，但我們?nèi)詫⒂懻摐y量通信數(shù)據(jù)技術的發(fā)展。 我們現(xiàn)在準備將撞擊問題公式化。多數(shù)時候，撞擊問題就是從檢測結果和控制過程中確定陸標的位置和機械手的位置?？赡艿脑?，這些由后部所表示，我們使用手寫體t來表示時間變量。如果條件是已知的，撞擊問題就簡單明了了：。 正如介紹中所討論的那樣，當明確了機械手的路徑和變量條件后，所有獨立陸標是可以確定下來的。這個獨立條件是高速撞擊算法的基礎。 高速撞擊的相似性 我們從一個重要的被我們熟知的粒子開始我們的討論。砰然聲問題的有條件獨立特性暗示，在后的者能依下列各項被因素：按照一定順序排列，問題能被分解進入之內(nèi)估計問題，一個結束估計后部的問題機械手小徑之中。 和估計定線的問題也是K粒子的路標符號。砰然聲問題：機械手從姿勢移動透過一個控制的順序，因為它移動，它觀察附近的陸標。在時間, 它觀察陸標在二個陸標中，測量被指示（范圍和橋承）.在時間, 它觀察另一個陸標，，而且在時間, 它觀察再次。砰然聲問題是與估計陸標的定線有關和那控制的機械手的小徑而且測量灰色蔭影舉例說明一個有條件的獨立關系。顆粒過濾器和陸標的數(shù)目是。我們發(fā)展減少轉動的一個以樹枝狀模型為基礎的數(shù)據(jù)結構高速的時候到制造它重要地比存在 EKF 建立的砰然聲運算法則快速。我們也和未知者把運算法則擴充到情形數(shù)據(jù)公會和陸標的未知數(shù)目，成績我們的引橋能被延長到那完全類型的砰然聲問題在文學中討論。 實驗的結果使用一個實際的機械手和一個機械手模擬計舉例說明，運算法則能處理大小等級型較多的陸標超過現(xiàn)今引橋。我們也可以在特定的情形中找那，一個 陸標的數(shù)目對一個軟的還原導線顆粒的數(shù)目需要發(fā)生正確地圖－然而在其他者里面顆粒的數(shù)目必需的因為正確映射。 結論 我們正在討論的高速撞擊算法，是一個全新解決地圖檢測以及定位的有效手段。這個算法利用Rao-Blackwellized來表示次序，整合了粒子加速器以及克爾曼加速器的理論。類似于Murphy 的工作，高速撞擊是建立在撞擊問題內(nèi)部固有特性的基礎上的。然而，Murphy的方法堅持使用不連續(xù)的數(shù)值標記地圖上的坐標方格，因此極大地限制了地圖的尺寸。他的方法也沒有處理好數(shù)據(jù)的整合問題，并沒有使之在地圖上以方格形式呈現(xiàn)出來。 在高速撞擊問題中，陸標估算利用樹枝狀模型來表示。對較后次序的時間進行了更新，M是粒子的數(shù)目而K是陸標的符號。這與較復雜且普遍的克爾曼過濾器對撞擊問題的解決方法是有差異的。實驗結果表明相比于以前的方法高速撞擊能在地圖上建立天文數(shù)量級的陸標數(shù)量。同時他們也表明在某種情況下，無論路標數(shù)目的多少，少量粒子仍可運轉良好。 南京理工大學泰州科技學院 學生畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 學生姓名 徐昕晏 學 號 05010244 指導教師 路建萍 劉 艷 選題情況 課題名稱 兩足行走機器人——身體及頭部結構部分設計 難易程度 偏難 適中 √ 偏易 工作量 較大 合理 √ 較小 符合規(guī)范化的要求 任務書 有 √ 無 開題報告 有 √ 無 外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 中 √ 差 學習態(tài)度、出勤情況 好 一般 √ 差 工作進度 快 按計劃進行 √ 慢 中期工作匯報及解答問題情況 優(yōu) 良 √ 中 差 中期成績評定：良 所在專業(yè)意見： 在畢業(yè)設計期間，工作積極主動，學習態(tài)度良好，能夠按要求完成老師布置的各項任務。 負責人： 年 月 日 南京理工大學泰州科技學院 畢業(yè)設計說明書(論文) 作 者: 徐昕晏 學 號： 05010244 系　部: 機械工程 專 業(yè): 機械工程及自動化 題 目: 雙足步行機器人 頭部及身體結構的設計 路建萍 劉艷設 工程師 助教 指導者： 評閱者： 2009 年 6 月 畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要 機器人技術代表了機電一體化的最高成就，是二十世紀人類最偉大的成果之一機器人中的兩足步行機器人雖然只有近四十年的歷史，但是由于它獨特的適應性和擬人性，成為了機器人領域的一個重要發(fā)展方向。本文主要介紹了機器人發(fā)展的歷史，國內(nèi)外發(fā)展的近況，此外對機器人的結構進行了研究，對機器人液晶顯示屏技術做了詳細的介紹。在結構方面主要是對自由度配置的合理性進行了研究和討論，主要探討了機器人行走功能的可行性，行走過程中重心的轉移問題，以及怎樣保持機器人在行走過程中的連續(xù)性問題。還介紹了機器人的組裝方法。 機器人主板所使用的材料等。最后在液晶顯示屏方面介紹了相關的技術理論。 關鍵詞 兩足機器人 液晶顯示屏 結構 畢業(yè)設計說明書（論文）外文摘要 Title The Robot Move with Two-legs The Design of The Head and Body of Bipedrobot Abstract Robotics is the representation of the best achievemeng of Mechantronics,and is one of the greatest fruts of humankind in the 20th century.Though the biped robot has only 40 years history,it became one of the most inportant branches of robotics for its unique fitness and anthropomorphism.Biped robot has much better adaptatin to environment in human living-spacce than wheel type,crawl type and pedrail type mobile robots.this advantage is much more obvious under unconstructrd environment.This article introduced the history of the robot and the developments in the world,and do the study of the frame of robot.It also make a travers to the LCD screan. Keywords Bipedrobot LCDscrean frame 南京理工大學泰州科技學院 畢業(yè)設計（論文）任務書 系　　　部： 機械工程系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 學 生 姓 名： 徐昕晏 學 號： 05010244 設計(論文)題目： 兩足行走機器人 —身體及頭部結構部分設計 起 迄 日 期: 2009年 3月09 日 ~ 6月14日 設計(論文)地點: 南京理工大學泰州科技學院 指 導 教 師: 路建萍 劉艷 專業(yè)負責人: 龔光容 發(fā)任務書日期: 2009年 2月 26 日 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 1．本畢業(yè)設計（論文）課題應達到的目的： 通過本設計，使學生熟悉機械產(chǎn)品開發(fā)性設計的一般過程，培養(yǎng)學生綜合運用所學基礎理論、專業(yè)知識和各項技能，著重培養(yǎng)設計、計算、分析和解決問題的能力，進而總結、歸納和獲得合理結論，進行較為系統(tǒng)的工程訓練，初步鍛煉科研能力，提高論文撰寫和技術表述能力。為實際工作奠定基礎，達到人才培養(yǎng)的目的與要求。 2．本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）： 技術要求： 本機器人的總體功能為模擬人體動作。設計兩足行走機器人—身體及頭部結構設計， 能夠?qū)崿F(xiàn)搖頭功能。 工作任務： （1） 查閱資料15篇以上，翻譯外文資料3000字，撰寫文獻綜述和開題報告。 （2） 完成身體及頭部結構總體設計，繪制功能原理圖 1 份。 （3） 繪制裝配圖 1 份 （0號圖紙）； 部件圖 1份；零件圖若干。（其中，至少有1張圖紙使用計算機繪制） （4） 設計說明書1.5萬字左右。(打印) 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 3．對本畢業(yè)設計（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設計論文、圖表、實物樣品等〕： (1)開題報告(含文獻綜述)；(2)外文資料翻譯：3,000 漢字以上；(3)總體裝配圖： 1 張； (4)部件裝配圖1張；(5)主要零件圖：若干張 (總圖數(shù)約合2張0號圖)；(6)畢業(yè)設計說明書,字數(shù)不少于10,000字,并附有200~300漢字的中文摘要及相應的英文摘要。 所有設計圖表、論文撰寫、參考文獻標記等均應符合本院的規(guī)范化要求。 4．主要參考文獻： [1] 馬香峰.機器人機構學[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 1991. [2] 龔振邦等.機器人機械設計[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，1995年6月. [3] 吳瑞祥.機器人技術及應用[M]. 北京：北京航空航天大學出版社，1994. [4] 熊有倫.機器人技術基礎[M].武漢：華中理工大學出版社，1996. [5] 王志良.競賽機器人制作技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007. [6] 馬香峰等.工業(yè)機器人的操作機設計[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1996年9月. [7] 余達太，馬香峰. 工業(yè)機器人應用工程[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1999年4月. [8] 機械設計手冊編委會. 機械設計手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2007年7月. [9] Ernest L. Hall et l. Robotics: A User-Friendly Introduction[M]. New York: CBS College Publishing,1985. [10] Yoram Koren. Robotics for Engineers[M]. McGraw-Hill Book Company, 1985. [11] 成大先.機械設計手冊（第4版）.北京：化學工業(yè)出版社，2002. [12] 白井良明著. 王棣棠譯. 機器人工程[M]. 北京：科學出版社，2001年2月. [13] 秦志強等. 基礎機器人制作與編程[M]. 北京： 電子工業(yè)出版社，2007. [14] 費仁元等.機器人機械設計和分析.北京：北京工業(yè)大學出版社，1998. [15] 陳繼榮.智能電子創(chuàng)新制作[M]. 北京：科技出版社，2007. 畢 業(yè) 設 計（論 文）任 務 書 5．本畢業(yè)設計（論文）課題工作進度計劃： 起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容 2009年 3月 9 日～ 3月15日 3月16日～ 3月22日 3月23日～ 3月29日 3月30日～ 4月5 日 4月6 日～ 4月12日 4月13日～ 4月26日 4月27日～ 5月3 日 5月4 日～ 5月10日 5月11日～ 5月17 日 5月18日～ 5月24 日 5月25日～ 5月31 日 6月1 日～ 6月7 日 6月8 日～ 6月14 日 選題，發(fā)放審題表及任務書，熟悉課題 完成外文資料翻譯 完成開題報告(包含文獻綜述) 查閱相關資料，提出幾種可行性方案 確定合理方案，進行總體方案論證 進行結構部分設計 計算相關結構參數(shù)，選擇標準部件，熟悉相關軟件 對設計方案進行評價與修改，使之完善 繪制總裝配圖，繪制零件圖 整理相關資料，撰寫并打印設計說明書 初步提交設計成果（包括圖紙及論文），整改 正式提交設計成果和設計說明書 準備論文答辯 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 系部意見： 系部主任： 年 月 日 南京理工大學泰州科技學院 畢業(yè)設計(論文)前期工作材料 學生姓名: 徐昕晏 學 號： 0501024 系　部: 機械工程系 專 業(yè): 機械工程及自動化 設計(論文)題目: 兩足行走機器人 —身體及頭部結構部分設計 指導教師: 路建萍 劉艷 工程師 助教 材 料 目 錄 序號 名 稱 數(shù)量 備 注 1 畢業(yè)設計(論文)選題、審題表 1 2 畢業(yè)設計(論文)任務書 1 3 畢業(yè)設計(論文)開題報告〔含文獻綜述〕 1 4 畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯〔含原文〕 1 5 畢業(yè)設計（論文）中期檢查表 1 2009年5月 南京理工大學泰州科技學院 畢業(yè)設計(論文)開題報告 學 生 姓 名： 徐昕晏 學 號： 05010244 專 業(yè)： 機械工程及自動化 設計(論文)題目： 兩足行走機器人 頭部及身體結構部分的設計 指 導 教 師: 路建萍 劉艷 2009 年 3 月 22 日 開題報告填寫要求 1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效； 2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見； 3．“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(nèi)，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇科技論文的信息量，一般一本參考書最多相當于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊）； 4．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫 2000字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 摘要 本文有四個部分，詳細介紹了研究機器人的原因，兩足步行機器人的應用前景，國內(nèi)外兩足步行機器人的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。 關鍵詞 原因 前景 現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1 研究兩足步行機器人的原因 世界著名機器人學專家，日本早稻田大學的加藤一郎教授說過：“機器人應當具有的最大特征之一是步行功能”。步行功能的具備為擴大機器人的應用領域開辟了無限廣闊的前景研究兩足步行機器人的原因，概括起來有如下4個：(1)我們希望研制出兩足步行機構，使它們能在許多結構性和非結構性環(huán)境中行走，以代替人進行作業(yè)或延伸和擴大凡類的活動領域。(2)我們希望更多地了解和掌握人類的步行特性，并利用這些特性為人類服務。(3)兩足步行系統(tǒng)具有非常豐富的動力學特性，在這一方面的研究可以拓寬力學及機器人學的研究方向。(4)兩足步行機器人可以作為一種智能機器人在人工智能中發(fā)揮重要的作用[1]。 2 兩足步行機器人應用前景 實用的兩足步行機器人由兩條腿和一個平臺(腰部)組成。腿的作用是為平臺提供移動能力，而平臺的作用則是提供一個基礎，以便安裝機械手、CCD攝象機、機載計算機控制系統(tǒng)和蓄電池。顯然，這種帶機械手的兩足步行機器人能非常靈活地從事較多的工作。但是，對于這種兩足步行機器人來說，平臺的穩(wěn)定性對于有效地控制機械手末端操作器的位置和姿態(tài)是至關重要的，而兩條腿的步態(tài)又對平臺的穩(wěn)定性起決定作用。因此，如何規(guī)劃好腿的步態(tài)，協(xié)調(diào)地控制兩條腿的運動以保持平臺及整個兩足步行機器人的穩(wěn)定就成為一個主要問題[2]。 目前，兩足步行機器人的應用領域主要是康復醫(yī)學。從長遠來看，兩足步行機器人在無人工廠、核電站、海底開發(fā)、宇宙探索、康復醫(yī)學以及教育、藝術和大眾服務行業(yè)等領域都有著潛在而廣闊的應用前景[3]。 3 兩足步行機器人研究的現(xiàn)狀 從8O年代中期到現(xiàn)在，雖然理論研究和樣機研制不象1985年以前那樣豐富，但也頗具特色。重要的是，國內(nèi)正是在這一時期全面開展了兩足步行機器人的研究。下面，首先看看美國的有關情況[4]。 1985年，美國的Hodgins和Raibert等人研制了一個用來進行奔跑運動和表演體操動作的平面型兩足步行機器人，這個機器人有3個自由度。1986年，他們用這個機器人進行奔跑實驗，著重研究奔跑過程中出現(xiàn)的彈射飛行狀態(tài)。在實驗中，這個機器人的最大速度高達4.3米/秒。1988年和1990年，他們又用這個機器人進行翻筋斗動作實驗。Hodgins和Raibert研究這兩種運動是因為它們含有豐富的動力學內(nèi)容，尤其是兩者都具有彈射飛行狀態(tài)[5]。 在美國研究兩足步行機器人的科學家中，鄭元芳(Y.F.Zheng)博士是一個非常杰出的人物。他在80年代初由中國去了美國，并于1984年在俄亥俄州立大學獲博士學位，然后一直在克萊姆森大學工作，最近又回到俄亥俄州立大學任職。在克萊姆森大學期間，他主持研制了兩臺步行機器人，分別命名為SD-1和SD-2。SD-l具有4個自由度，SD-2則有8個自由度。其中，SD-2是美國第一臺真正擬人的兩足步行機器人。1986年，SD-2機器人成功地實現(xiàn)了平地上前進、后退以及左、右側行。1987年，這個機器人又成功地實現(xiàn)了動態(tài)步行。鄭元芳博士也因他在機器人領域的突出貢獻而獲得美國1987年度“總統(tǒng)青年研究員”獎[6] 。 1984年，鄭元芳博士對兩足步行機器人與環(huán)境接觸時的碰撞效應進行了研究。1987年，他提出了一種用于兩足步行機器人運動控制的監(jiān)控系統(tǒng)。1989年，他研究了兩足步行機器人的擾動抑制問題。1990年他首次提出了使兩足步行機器人能走斜坡的控制方案，并利用SD-2機器人進行了成功的實驗 。此外，鄭元芳博士還從神經(jīng)生理學的角度對人類肌肉的多級傳感與多級驅(qū)動原理進行了研究，并提出了采用這種原理設計兩足步行機器人的方法[7]。 下面我們再看看國內(nèi)在兩足步行機器人方面的研究情況。 我國從80年代中期才開始研究兩足步行機器人，當時主要的研究單位是哈爾濱工業(yè)大學和國防科技大學[8]。 哈爾濱工業(yè)大學研制成功的第一臺兩足步行機器人重7Okg，高l10cm，有10個自由度，采用直流電機經(jīng)諧波減速驅(qū)動，控制系統(tǒng)由一臺IBM—PC/XT計算機和l0個MCS一51單片機系統(tǒng)組成。1989年l0月，這個機器人實現(xiàn)了平地上的前進，左、右側行以及上、下樓梯的運動，步幅可達45cm，步速為l0秒/步，為靜態(tài)步行。 最近哈爾濱工業(yè)大學又研制了一臺l2自由度的兩足步行機器人，并正在進行動態(tài)步行的實驗[9]。 我們南京航空學院從1989年秋天起也開展了一個兩足步行機器人的研究計劃，現(xiàn)在已研制出一臺8自由度空間運動型的兩足步行機器人，命名為NAIWR-1。目前，這一計劃正在實施中[10]?？傆^起來，兩足步行機器人研究的現(xiàn)狀是：國外，主要是日本和美國，對兩足步行機器人的研究已經(jīng)達到了相當高的水平，研制出了能靜態(tài)或動態(tài)行走的多種樣機[11]。國內(nèi)由于起步較晚，前一段剛完成靜態(tài)穩(wěn)定步行的研究，目前，正處于準動態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定步行的研究階段[12]。雖然國內(nèi)的研究水平還不象國外那樣高，但在短短的五六年時間能達到今天的水平，已經(jīng)是相當驚人的了[13]！ 4 兩足步行機器人研究的發(fā)展趨勢 概括起來，兩足步行機器人的發(fā)展趨勢包括如下l0個方面：(1)能動態(tài)穩(wěn)定地高速步行 。(2)能以自由步態(tài)全方位靈活行走。(3)具有良好的地形適應性。(4)具有極強的越障和回避能力。(5)具有很高的載重/自重比。(6)可靠性高、工作壽命長。(7)具有豐富的內(nèi)感知和外感知系統(tǒng)。(8)控制系統(tǒng)和能源裝置機載化。(9)具有完全的自律能力。(10)具有靈活的操作能力(安裝一個或多個機械手) [14，15]。 6結束語 本文較詳細地介紹了國內(nèi)外兩足步行機器人研究的主要情況。我們相信，隨著整個機器人技術及相關技術的發(fā)展，在不久的將來，兩足步行機器人一定能夠真正進入實用化階段，在各行各業(yè)中發(fā)揮重要作用。 參 考 文 獻 [1] Todd D J .Walking machines ,an introduction to legged robots Kogan Page Ltd[J].London,1985. [2] Hemamu H , Weimer F C.Koozekananit S H .Some aspects of the inverted pendulurn problem for modelling of Iocomotion systemr[J]. Proc of 1973 JACC. [3] 白井良明著. 王棣棠譯. 機器人工程[M]. 北京：科學出版社，2001年2月. [4] 熊有倫.機器人技術基礎[M].武漢：華中理工大學出版社，1996. [5] 王志良.競賽機器人制作技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007. [6] 成大先.機械設計手冊（第4版）[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002. [7] 熊有倫.機器人技術基礎[M].武漢：華中理工大學出版社，1996. [8] 機械設計手冊編委會. 機械設計手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2007年7月. [9] 馬香峰. 機器人機構學[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社, 1991. [10] 龔振邦等. 機器人機械設計[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，1995年6月. [11] 吳瑞祥. 機器人技術及應用[M]. 北京：北京航空航天大學出版社，1994. [12] 熊有倫.機器人技術基礎[M].武漢：華中理工大學出版社，1996. [13] David Cook.機器人制作[M].北京：北京航空航天大學出版社，2005. [14] 費仁元等.機器人機械設計和分析.北京：北京工業(yè)大學出版社，1998. [15] 兵工210所. 機器人技術與應用[J]. 雙月刊,有關文章.  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 本課題是設計兩足行走機器人—頭部及身體結構，能夠?qū)崿F(xiàn)頭部擺動及身體轉動的功能。 主要設計難點是機器人頭部的自由擺動問題以及與身體運動的協(xié)調(diào)問題。 我們小組設計小組選擇簡單的控制系統(tǒng)實現(xiàn)模擬人類行走的機器人，以此提高我們的機械設計創(chuàng)新能力。 我們采用以下創(chuàng)新點 (1) 采用頸部三自由度、顎部一個自由度，身體兩個自由度的方案。使頭部以及身體部分能分別依照各自自由度進行運動。 （2）采用傳統(tǒng)機器人的自動化技術結合傳感器技術,利用程序控制機器人的動作。 （3）頭部與身體可同時分別做旋轉，互不干擾。 （4）充分體現(xiàn)了以機為主、機電結合的特色。  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 指導教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 該生在文獻綜述中，對雙足行走機器人的方展現(xiàn)狀及功能進行了較為詳細地綜述，緊扣研究課題。 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測： 該課題要求學生實際動手，設計雙足行走機器人頭部結構。其課題深度、廣度及工作量符合本科畢業(yè)設計地要求。 指導教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 目 錄 1 緒論…………………………………………………………………………… 1 1.1 引言……………………………………………………………………………… 1 1.2 機器人的發(fā)展及技術………………………………………… …………………1 1.3 雙足機器人優(yōu)點及國內(nèi)外研究概況…………………………………………… 2 2 雙足機器人的本體結構設計………………………………………………………8 2.1 引言……………………………………………………………………………8 2.2 兩足機器人的結構設計…………………………………………………………8 2.3 雙足機器人的自由度配置………………………………………………………9 2.4 驅(qū)動方式的選擇………………………………………………………………11 3 雙足行走機器人的3D圖……………………………………………………………13 3.1 總體結構圖………………………………………………………………………13 3.2 頭部的部件圖…………………………………………………………………15 3.3 身體部分部件圖…………………………………………………………………16 4 液晶顯示屏…………………………………………………………………………18 4.1 引言………………………………………………………………………………18 4.2 LCD系統(tǒng)的實現(xiàn)…………………………………………………………………18 4.3 觸摸屏控制技術的實現(xiàn)…………………………………………………………20 結束語 ……………………………………………………………………………… 26 致謝………………………………………………………………………………… 27 參考文獻………………………………………………………………………………28 南京理工大學泰州科技學院 本科生畢業(yè)設計（論文）選題、審題表 系　　部 機械工程系 指導 教師 姓 名 路建萍 劉艷 專業(yè)技術職 務 工程師 助教 課題名稱 兩足行走機器人——身體及頭部結構部分設計 適用專業(yè) 機械工程及自動化 課題性質(zhì) A B C D E 課題來源 A B C D √ √ 課題預計 工作量大小 大 適中 小 課題預計 難易程度 難 適中 易 √ √ 課題簡介 本課題源于“第一屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽”中兩足行走機器人。目前，機器人大多以輪子的形式實現(xiàn)行走功能階段。真正模仿人類用腿走路的機器人還不多，雖有一些六足、四足機器人涌現(xiàn)，但是兩足機器人還是鳳毛麟角。在機器人研究領域處于國際領先水平的日本，推出了諸如舞蹈機器人等雙足行走機器人，但成千上萬的傳感器和復雜的控制系統(tǒng)使這類機器人造價非常昂貴。我們這個課題，探索設計僅靠巧妙的機械裝置和簡單的控制系統(tǒng)就能實現(xiàn)模擬人類行走的機器人。其分功能有：交替邁腿、搖頭、擺大臂、擺小臂。 課題應完成的任務和對學生的要求 1、課題調(diào)研、查閱資料，撰寫開題報告及外文翻譯； 2、總體方案論證及選擇； 3、完成機器人身體及搖頭的機械結構設計； 4、繪制總體裝配圖、部件裝配圖和主要零件的零件圖； 5、撰寫設計說明書。 所在專業(yè)審定意見： 專業(yè)負責人(簽名)： 年 月 日 注：本課題由 徐昕晏 同學選定，學號： 05010244 注：1．該表由指導教師填寫，經(jīng)所在專業(yè)負責人簽名后生效，作為該專業(yè)學生畢業(yè)設計（論文）選題使用； 2．有關內(nèi)容的填寫見背面的填表說明，并在表中相應欄內(nèi)打“√”； 3．課題一旦被學生選定，此表須放在學生“畢業(yè)設計（論文）資料袋”中存檔。  填 表 說 明 1．該表的填寫只針對1名學生做畢業(yè)設計（論文）時選擇使用，如同一課題由2名及2名以上同學選擇，應在申報課題的名稱上加以區(qū)別（加副標題），并且在“設計（論文）要求”一欄中說明。 2．“課題性質(zhì)”一欄： A．產(chǎn)品設計； B．工程技術研究； C．軟件開發(fā)； D．研究論文或調(diào)研報告 E．其它。 3．“課題來源”一欄： A．自然（社會）科學基金與省（部）、市級以上科研課題； B．企、事業(yè)單位委托課題； C．校、院（系）級基金課題； D．自擬課題。 4．“課題簡介”一欄： 主要指該課題的背景介紹、理論意義或?qū)嵱脙r值。