“ “蜘蛛侠蜘蛛侠“ “仿生机器人仿生机器人 设计说明书设计说明书参赛者:江晓通李江全张其指导老师:何毅斌洪汉玉所在学校:武汉工程大学目录第一章 引言.3 1.1 研究背景.3 1.2 国内外研究成果.3 第二章 仿生蜘蛛机器人的结构设计. 3 2.1 设计的功能要求及分析.3 2.2 总体设计.3 2.2.1 结构分布.3 2.2.2 仿生蜘蛛机器人尺寸. 3 2.3 详细设计.4 2.3.1 普通步行足.4 2.3.1.1 结构.4 2.3.1.2 驱动.5 2.3.1.3 减震器.8 2.3.2 多功能复合足.9 2.3.2.1 结构.9 2.3.2.2 驱动.10 2.3.2.3 复合足和减震器. 10 2.3.3 躯干及外壳.10 第三章 步态分析及控制方案. 11 3.1 蜘蛛的步态研究.11 3.2 控制方案.13 第四章 仿生蜘蛛机器人尺寸与性能分析. 14 4.1 动作能力分析.14 4.2 设计合理性.14 4.2.1 驱动部分.14 4.2.2 机构原理.14 4.2.3 结构与强度.14 4.2.4 重量.16 4.3 设计可行性.16 4.4 创新性.16 参考文献.183第一章第一章 引言引言1.11.1 研究背景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。1.21.2 国内外研究成果国内外研究成果在机器人领域发展最好的应该是美国、 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。第二章第二章 仿生蜘蛛机器人的结构设计仿生蜘蛛机器人的结构设计2.12.1 设计的功能要求及分析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、太阳能电池板等设备增强功能。2.22.2 总体设计总体设计2.2.12.2.1 结构分布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。2.2.22.2.2 仿生蜘蛛机器人尺寸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 0.52m。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。4图 12.32.3 详细设计详细设计2.3.12.3.1 普通步行足普通步行足2.3.1.12.3.1.1 结构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。5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。2.3.1.22.3.1.2 驱动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