”蜘蛛侠“仿生机器人说明书

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1、"蜘蛛侠"仿生机器人设计说明书参赛者:江晓通李江全张其指导老师:何毅斌洪汉玉所在学校:武汉工程大学18目录第一章引言31.1研究背景31.2国内外研究成果3第二章仿生蜘蛛机器人的结构设计32.1设计的功能要求及分析32.2总体设计32.2.1结构分布32.2.2仿生蜘蛛机器人尺寸32.3详细设计42.3.1普通步行足42.3.1.1结构42.3.1.2驱动52.3.1.3减震器82.3.2多功能复合足92.3.2.1结构92.3.2.2驱动102.3.2.3复合足和减震器102.3.3躯干及外壳10第三章步态分析及控制方案113.1蜘蛛

2、的步态研究113.2控制方案13第四章仿生蜘蛛机器人尺寸与性能分析144.1动作能力分析144.2设计合理性144.2.1驱动部分144.2.2机构原理144.2.3结构与强度144.2.4重量164.3设计可行性164.4创新性16参考文献1818第一章引言1.1研究背景在如今的科技飞速发展的时代，机器人早已成为家喻户晓的科技产品，它被广泛的应用于各种场合和领域，像生产业、建筑业，或是危险的工作环境。而将仿生学的一些技术应到机器人上做成的仿生机器人则能够在某些方面的更好的服务于人。1.2国内外研究成果在机器人领域发展最好的应该是美国、

3、日本了。美国的仿生军用机器狗做的已经很成熟了，能够行走在各种不同地形，草地、雪地、山地等都能够平稳的行走，其自平衡能力允许它受到一定的冲击却仍能马上调整好身体而继续平稳行走。日本的仿生机器人也十分的先进。国内的机器人也在迅速的发展，一些仿生机器人也能够在自己的领域发挥它独特的功能。第二章仿生蜘蛛机器人的结构设计2.1设计的功能要求及分析通过对蜘蛛结构和行为的研究，设计的仿生蜘蛛机器人可以用于多种场合。其主要技术问题在于让机器人能够灵活的完成行走、转向、越障、爬坡等基本动作，同时还必须具有抓取物体、打钻等功能，也有视频、照明、太阳能电池板

4、等设备增强功能。2.2总体设计2.2.1结构分布蜘蛛机器人主要由躯干和八条腿组成。模仿蜘蛛的八条腿的布局方式，设计了如图1的装配布局。每条腿都有足够的活动空间，互不干涉，为其运动灵活性提供了可能。其中，后三对腿为普通步行足，一对前腿为多功能复合足，左前腿具有抓取的功能，右前腿具有钻的功能。另外躯干上装有视频、照明、太阳能电池板，躯干尾端留有一个储物空间。2.2.2仿生蜘蛛机器人尺寸躯干的宽度为250mm，长度为450mm。整个机器人的占地面积约为0.5。单只腿的最大长度约为320mm，最小总长度约260mm，最大跨越高度约为80mm。1

5、8图12.3详细设计2.3.1普通步行足2.3.1.1结构蜘蛛机器人的普通步行足模仿蜘蛛的腿的结构，分为四个肢节、四个关节，如图2。从上到下依次为根关节、基节、髋关节、股节、膝关节、胫节、胫关节、足。18图2根关节是连接躯干和腿的部位，是一个转动副，有水平转动自由度；髋关节是连接基节和股节的部位，是一个转动副，有竖直转动自由度；膝关节是连接股节和胫节的部位，是一个转动副，有竖直转动自由度；胫关节是连接胫节和足的部位，是一个转动副，有竖直转动自由度。2.3.1.2驱动基节和躯干的相对水平转动自由度由如图3所示的机构控制，其中是1电动机，固

6、定在机架4上，2是谐波减速器，将电动机的输出速度减小，3是端面推力球轴承。18图3基节和股节的相对竖直转动自由度由如图4所示的机构控制，其中是液压杆组合，液压杆杆套连接基节，液压杆杆轴连接股节。图4股节和胫节的相对竖直转动自由度有如图5所示的机构控制，其中实液压杆组合，液压杆杆套连接股节，液压杆杆轴连接胫节。18图5足和胫节的相对竖直转动自由度由如图6所示的机构控制，其中是1电动机，固定在足上，2是谐波减速器，将电动机的速度减小，3是齿轮组合，将转矩输出。18图62.3.1.3减震器为了缓冲行走时足和地面的刚性碰撞，在足上添加了液压减震

7、器，如图7。减震器杆和分油挡板在减震器套内，套内装有液压油。当受到较大的冲击时，液压减震器套内的一侧的液压油通过分油挡板进入到另一侧来改变自身长度，从而到达缓冲的作用。18图72.3.2多功能复合足2.3.2.1结构蜘蛛机器人的多功能复合足和普通步行足一样，分为四个肢节、四个关节，如图8。从上到下依次为根关节、基节、髋关节、股节、膝关节、胫节、胫关节、复合足。各个关节的作用均和普通步行足一样。图8182.3.2.2驱动基节和躯干的相对水平转动自由度的控制和普通步行足一样，如图3。基节和股节的相对竖直转动自由度、股节和胫节的相对竖直转动自

8、由度、复合足和胫节的相对竖直转动自由度，均由电动机驱动，并由谐波减速器进行降速，经过齿轮组合再输出，如图6。2.3.2.3复合足和减震器复合足在有两个足，在行走是可以使用和普通步行足一样的足来行走，在执行任