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哈爾濱理工大學(xué)本科生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))
中期檢查表（學(xué)生用表）
機(jī)械工程 院、系 檢查時(shí)間 2020 年 4 月 20 日
論文題目
步行四邊形機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師
趙金濤
學(xué)生姓名
張?jiān)錾?
專(zhuān)業(yè)班級(jí)
機(jī)械16-3
學(xué)號(hào)
1630060332
目前
已完
成的
任務(wù)
論文初稿與轉(zhuǎn)配圖
是否符合任務(wù)書(shū)要求的進(jìn)度
是
尚需
完成
的任
務(wù)
零件圖與修改論文
能否按期完成任務(wù)
能
存在
的問(wèn)
題及
擬采
取的
辦法
存在的問(wèn)題
裝配圖一些地方表達(dá)不不清晰，一些零件的畫(huà)法有錯(cuò)誤
擬采取的辦法
將該表達(dá)的地方表達(dá)清楚并上網(wǎng)查詢相關(guān)零件的畫(huà)法
指導(dǎo)
教師
意見(jiàn)
指導(dǎo)教師（簽名）：
年 月 日
中期檢查
小組意見(jiàn)
成績(jī)： 良 檢查組長(zhǎng)（簽名）：
年 月 日
備注：1.此表由學(xué)生填寫(xiě)，中期檢查時(shí)攜帶，可續(xù)頁(yè)。
哈爾濱理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
學(xué)生姓名：張?jiān)錾? 學(xué)號(hào)：1630060332
學(xué) 院：榮成學(xué)院 專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
任務(wù)起止時(shí)間： 2020年 3 月2日至 2018 年6 月 6 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：步行四邊形機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)工作內(nèi)容：
1. 查閱資料，完成外文翻譯（不少于3000字）外文翻譯內(nèi)容要與畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)
及開(kāi)題報(bào)告 第1-2周
2. 完成總體方案設(shè)計(jì)、論證和選擇 第3周
3. 完成總體結(jié)構(gòu)和主要零部件的設(shè)計(jì) 第4-8周
4. 完成論文初稿、裝配草圖并準(zhǔn)備中期答辯材料 第9周
5. 完成裝配圖及零部件圖 第10-12周
6. 完成論文終稿 第13周
7. 完善畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)資料，準(zhǔn)備答辯 第14-16周
資料參考文獻(xiàn)至少5篇，其中至少2篇為英文，格式按照畢業(yè)論文格式書(shū)寫(xiě)，由于篇幅限制，此處行距已被修改為1.15倍行間距
：
[1] 曾顯武， 雙足機(jī)器人設(shè)計(jì)及步態(tài)規(guī)劃仿真[D]，山東大學(xué)，2019
[2] 濮良貴等．機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．高等教育出版社，2015
[3] 左其波，王春玲，歐陽(yáng)常童，兩足步行機(jī)器人設(shè)計(jì)[J]，數(shù)字技術(shù)與應(yīng)
用，2018，36(09):104-105
[4] Y， Yavin， Modelling and control of a walking four link robot[J]， Mathematical and Computer Modelling，2002，35(3)，
[5] Duysens Jacques，F(xiàn)orner-Cordero Arturo， Walking with perturbations: a
guide for biped humans and robots，[J]， Bioinspiration & biomimetics，2018，13(6)，
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
簽名：
2018年3月2 日
系主任意見(jiàn)：
簽名：
年 月 日
教務(wù)處制表
哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文
原創(chuàng)性聲明
??
本人鄭重聲明：
所呈交的學(xué)位論文，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。
??
學(xué)位論文作者簽名：
?
日期： 2020 年 6 月 6 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)周記
年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 機(jī)械16-3
學(xué)生姓名： 張?jiān)錾?
學(xué) 號(hào)： 1630060332
指導(dǎo)教師： 趙金濤
起止時(shí)間：2020年3月02日—2020年6月06日
哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院
完成時(shí)間： 2020年 06 月 06 日
第（1）周
本周是畢業(yè)設(shè)計(jì)的第一周，大學(xué)四年終于迎來(lái)了最終的學(xué)業(yè)任務(wù)，我的設(shè)計(jì)題目是步行四邊形機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于之前沒(méi)有接觸過(guò)步行機(jī)器人相關(guān)的知識(shí)，本周則著重進(jìn)行查閱資料等工作，擴(kuò)充自己關(guān)于步行機(jī)器人的相關(guān)知識(shí)。經(jīng)過(guò)查找文獻(xiàn)、論文等相關(guān)資料，我了解到國(guó)內(nèi)外步行機(jī)器人的相關(guān)知識(shí)和發(fā)展歷程，下圖為鄭州大學(xué)研發(fā)的四足機(jī)器人。
步行機(jī)器人相對(duì)于其他機(jī)械出世較晚，我國(guó)近十幾年才開(kāi)始進(jìn)行相關(guān)的研發(fā)，且目前市面上很少有相關(guān)的產(chǎn)品，本此設(shè)計(jì)可參考資料有限，增加了設(shè)計(jì)的難度。
日期：3月8日
第（2）周
本周主要進(jìn)行了步行機(jī)器人內(nèi)部動(dòng)力傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)初期計(jì)劃使用兩臺(tái)伺服電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)步行機(jī)器人，但在后續(xù)的設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)使用兩臺(tái)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，運(yùn)行時(shí)還有可能發(fā)生相互干擾的情況，所以放棄了使用兩個(gè)伺服電機(jī)的方案改用一個(gè)電機(jī)來(lái)帶動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)。
解決了傳動(dòng)問(wèn)題后進(jìn)行了步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，主要思路為利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)，將曲柄部分與軸相接，滑塊部分與腿相接，利用曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)滑塊的運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)控制腿的運(yùn)動(dòng)，下圖為結(jié)構(gòu)模型。
日期：3月15日
第（3）周
本周任務(wù)是完成整體的設(shè)計(jì)方案，以及確定完成畢業(yè)論文的步驟，經(jīng)過(guò)多次查找資料、與同學(xué)進(jìn)行溝通交流，最終得出了設(shè)計(jì)方案及步驟，具體如下。
1、依據(jù)功能需要，確定最佳功能解及總體方案；
2、進(jìn)行功能元分析，憑借現(xiàn)有設(shè)定和掌握的技術(shù)參數(shù)，利用動(dòng)力學(xué)反問(wèn)題求解的方法，完成各個(gè)對(duì)應(yīng)功能單元的選擇問(wèn)題；
3、借上述求解方案，完成總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，安排各個(gè)單元的初步排布，設(shè)定主要零件的技術(shù)尺寸，并進(jìn)行剛度和強(qiáng)度校核；
4、通過(guò)經(jīng)校核后確定的技術(shù)參數(shù)，按照一定比例完成初步裝配圖，確定總體結(jié)構(gòu)尺寸；
5、待初步轉(zhuǎn)配圖完成后，進(jìn)行軸承、減速器等壽命的驗(yàn)算，ANSYS 等力學(xué)分析，完成裝配圖的細(xì)化出圖工作；
6、得出設(shè)計(jì)結(jié)論。
日期：3月22日
第（4）周
本周為畢業(yè)設(shè)計(jì)的第四周，畢業(yè)設(shè)計(jì)也進(jìn)入了新的階段，本周進(jìn)行的任務(wù)量不大，主要對(duì)四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究，主要研究?jī)?nèi)容有：探究四桿機(jī)構(gòu)存在的條件、四桿機(jī)構(gòu)的急回特性和行程運(yùn)動(dòng)速比K的關(guān)系以及四桿機(jī)構(gòu)的壓力角與回轉(zhuǎn)角。
四桿機(jī)構(gòu)最重要的部分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)部分，通過(guò)對(duì)以前知識(shí)的回顧以及在網(wǎng)上查找的知識(shí)，更加明確了關(guān)于曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的相關(guān)概念與特性。曲柄存在的條件是：第一：為短桿架桿或框架；第二：短桿、長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度≤另外二根桿件的長(zhǎng)度。
日期：3月29日
教師指導(dǎo)意見(jiàn)：
日期：
第（5）周
本周的主要任務(wù)是進(jìn)行機(jī)器人的步態(tài)設(shè)計(jì)，因步行四邊形機(jī)器人結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，且對(duì)其步行功能性要求不大，所以在設(shè)計(jì)時(shí)只設(shè)計(jì)一種步態(tài)即只設(shè)計(jì)一種運(yùn)動(dòng)模式。
我在設(shè)計(jì)步態(tài)時(shí)采用的是對(duì)角線原則，即對(duì)角線上的腿步態(tài)一致。因本步行機(jī)器人設(shè)計(jì)的腿數(shù)為6條腿分為三對(duì)，采用對(duì)角線原則可使機(jī)器人在行走時(shí)保持穩(wěn)定性。在此基礎(chǔ)上相對(duì)的兩條腿的位置狀態(tài)為當(dāng)一條腿上升到最高點(diǎn)時(shí)另一條腿處于最低點(diǎn)，這樣可使機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度穩(wěn)定，不會(huì)出現(xiàn)突進(jìn)或停止?fàn)顟B(tài)。
日期：4月5日
第（6）周
本周的任務(wù)是進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的選型，只有先確定電動(dòng)機(jī)才可以進(jìn)行后續(xù)關(guān)于軸的計(jì)算。
選擇電機(jī)有以下幾個(gè)步驟：
確定機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度；
根據(jù)機(jī)器人的速度選擇轉(zhuǎn)速合適的電機(jī)；
根據(jù)機(jī)器人的重量確定負(fù)載轉(zhuǎn)矩；
根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速確定電機(jī)型號(hào)。
最終我們選用電機(jī)型號(hào)為160BL-4030H1-LK-B，電機(jī)額定功率為0.1KW，額定轉(zhuǎn)矩為7.62N.m，最高的轉(zhuǎn)矩是9N.m，額定的轉(zhuǎn)速是1500r/min。外形尺寸130x160，電機(jī)輸出軸徑為25mm。
根據(jù)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)可以在下周的設(shè)計(jì)中選擇合適的帶輪、皮帶以及軸等各種主要零件。
日期：4月12日
第（7）周
本周為畢業(yè)設(shè)計(jì)的第七周，上周進(jìn)行了電動(dòng)機(jī)的選擇目的就是為了計(jì)算帶輪、軸的各種參數(shù)。
首先進(jìn)行的是帶輪的設(shè)計(jì)，其中包括小帶輪的齒數(shù)、確定帶輪節(jié)圓直徑、確定同步帶的節(jié)線長(zhǎng)度L、計(jì)算同步帶齒數(shù)z、傳動(dòng)中心距n的計(jì)算。其中還需要對(duì)帶進(jìn)行選型，才能確定其中的一些參數(shù)。
設(shè)計(jì)好帶輪后進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)以及校核，主要進(jìn)行軸徑的設(shè)計(jì)和校核，因步行四邊形機(jī)器人大小已擬定好，所以長(zhǎng)度只需與其他零件進(jìn)行匹配即可。
再此過(guò)程中我也遇到了許多的疑問(wèn)與困難，但經(jīng)過(guò)查找資料研究后也解決了許多問(wèn)題，這讓我再次認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)的重要性。
日期：4月19日
第（8）周
本周是畢業(yè)設(shè)計(jì)的第八周，轉(zhuǎn)眼之間已經(jīng)過(guò)去了兩個(gè)月，本周繼續(xù)上周的工作，在設(shè)計(jì)的帶輪與軸的基礎(chǔ)上進(jìn)行了對(duì)應(yīng)的軸承與鍵的選取。并對(duì)選取好的鍵進(jìn)行校核，證明其滿足我的使用需求，確定了之前所研究的四桿機(jī)構(gòu)的具體尺寸，并利用作圖法求其極位夾角、壓力角等證明了所設(shè)計(jì)的四桿機(jī)構(gòu)的可行性。
至此完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的一個(gè)階段，畢業(yè)論文的撰寫(xiě)基本完成，在下個(gè)階段將進(jìn)行裝配圖與零件圖的繪制，這是整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中的重中之重，希望自己可以再接再厲，努力完成任務(wù)。
日期：4月26日
教師指導(dǎo)意見(jiàn)：
日期：
第（9）周
本周是畢業(yè)設(shè)計(jì)的第九周，將從這周開(kāi)始進(jìn)行裝配圖的繪制，由于步行四邊形機(jī)器人的特殊性，直接使用二維軟件進(jìn)行繪制有些困難，因此我先用三維軟件對(duì)機(jī)器人進(jìn)行建模，再通過(guò)三維轉(zhuǎn)二維的方式得到二維圖。
繪制三維圖的步驟為：繪制自己設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)件，再選取合適的標(biāo)準(zhǔn)件，最終使用合適的配合關(guān)系使其配合在一起。其中繪制的非標(biāo)件有軸、帶輪、曲柄、短連桿、長(zhǎng)連桿、軸套、腿、足、電動(dòng)機(jī)與機(jī)器人的板。標(biāo)準(zhǔn)件有螺栓、螺母、銷(xiāo)軸、墊圈等。
并使用同軸、重合等方式進(jìn)行裝配，完成裝配體。最終裝配圖如下：
日期：5月3日
第（10）周
上周進(jìn)行了三維圖的繪制，本周則通過(guò)對(duì)三維模型進(jìn)行投影得到所需的二維圖。因投影所得到的二維圖太過(guò)簡(jiǎn)陋，不能充分的表達(dá)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與工作原理，所以我在原有二維圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行了剖視，得到裝配圖。
得到裝配圖后指導(dǎo)老師進(jìn)行了查看，并指出了一些不合理的地方，如軸承處表達(dá)不清晰需要重新繪制，帶輪處沒(méi)有限位會(huì)導(dǎo)致帶輪運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)竄動(dòng)，軸末端突出會(huì)導(dǎo)致曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)干涉等一系列問(wèn)題。而后又根據(jù)指導(dǎo)老師意見(jiàn)進(jìn)行了一些修改，將軸承處重新繪制，帶輪使用卡簧進(jìn)行定位，軸末端進(jìn)行了縮減防止進(jìn)行干涉。
日期：5月10日
第（11）周
本周是第十一周，按照進(jìn)度將進(jìn)行中期答辯，上周將裝配圖大體繪制完成，這周進(jìn)行零件圖的繪制，并且準(zhǔn)備答辯所需資料。
步行四邊形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，并沒(méi)有復(fù)雜的零件，其中軸與帶輪算是兩個(gè)比較復(fù)雜的零件，需要進(jìn)行較為詳細(xì)的標(biāo)注，如帶輪的對(duì)稱(chēng)度、軸鍵槽的對(duì)稱(chēng)度等。其余零件圖只需按標(biāo)準(zhǔn)繪制，需要剖視的地方進(jìn)行剖視 ，其中側(cè)板孔的數(shù)量與種類(lèi)較多，按照老師的指導(dǎo)意見(jiàn)進(jìn)行了階梯剖，將各種孔表達(dá)清楚。
中期答辯比較順利，機(jī)構(gòu)并沒(méi)有太大原理上的問(wèn)題，但還是有些細(xì)節(jié)需要進(jìn)行修改。
日期：5月17日
第（12）周
本周是畢設(shè)的第12周，轉(zhuǎn)眼已經(jīng)過(guò)去了三個(gè)月，距離答辯的日子越來(lái)越近，不自覺(jué)的有些緊張。
上周指導(dǎo)老師指出了我裝配圖與零件圖中的錯(cuò)誤，一些標(biāo)準(zhǔn)、細(xì)節(jié)等問(wèn)題處理的還不夠好，這周同樣的根據(jù)老師提出的意見(jiàn)對(duì)圖紙進(jìn)行了修改工作，并對(duì)標(biāo)注的字體等進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，全部改為仿宋字體，標(biāo)題欄等也進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。
修改完成后對(duì)論文進(jìn)行了第一次查重，查重結(jié)果為重復(fù)率32％，距離合格的論文重復(fù)率還差一些，又對(duì)論文進(jìn)行了降重，修改了許多直接引用的文獻(xiàn)，希望下次查重時(shí)可以達(dá)到20％以下。
日期：5月24日
教師指導(dǎo)意見(jiàn)：
日期：
第（13）周
本周是畢設(shè)的第13周，下周就要進(jìn)行畢業(yè)答辯了，本周將對(duì)論文與圖紙進(jìn)行最終的修改。
論文方面上周按照查重報(bào)告對(duì)許多重復(fù)的地方進(jìn)行了修改，這周主要進(jìn)行格式上的修改，具體如字體大小，統(tǒng)一使用宋體小四；數(shù)字、字母等統(tǒng)一使用新羅馬字體；一些非單位的字母還需要改為斜體；公式有不標(biāo)準(zhǔn)的地方用公司編輯器重新進(jìn)行編輯；圖片、表格等也按照論文模板進(jìn)行處理；而且發(fā)展一個(gè)重大的錯(cuò)誤，我的行間距與要求不同，因此對(duì)整篇論文逐段進(jìn)行了修改。
論文格式修改后進(jìn)行了二次查重，重復(fù)率為13％，可以正常進(jìn)行畢業(yè)答辯。
日期：5月31日
第（14）周
本周進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯，答辯過(guò)程中我內(nèi)心很緊張也很忐忑，生怕在回答時(shí)思路不清晰，由于今年疫情的影響學(xué)校采取了線上答辯的形式，在答辯時(shí)老師有些問(wèn)題因?yàn)槲业脑O(shè)備聲音有些小，耳朵貼近電腦也沒(méi)有聽(tīng)清一些問(wèn)題，但也按照大概意思進(jìn)行了回答。
后來(lái)老師又提出了我論文、圖紙中存在的一些問(wèn)題，論文格式上沒(méi)有錯(cuò)誤，但有的地方出現(xiàn)了空白，后續(xù)還需要進(jìn)行改進(jìn)；圖紙?jiān)跇?biāo)注上有些簡(jiǎn)單，特別是零件圖的標(biāo)注缺少形位公差、尺寸公差等，也需要對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充。
整體來(lái)講答辯過(guò)程還算順利，當(dāng)結(jié)束答辯時(shí)整個(gè)人也感覺(jué)心里踏實(shí)了。
日期：6月6日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）總結(jié)
年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 機(jī)械16-3
學(xué)生姓名： 張?jiān)錾?
學(xué) 號(hào)： 1630060332
指導(dǎo)教師： 趙金濤
起止時(shí)間：2020年3月02日—2020年6月6日
哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院
完成時(shí)間： 2020年 06 月 6 日
總 結(jié)
時(shí)間過(guò)得飛快，轉(zhuǎn)眼之間大學(xué)四年的生活已接近尾聲，當(dāng)初剛進(jìn)入大學(xué)時(shí)我還是一個(gè)懵懂的少年，如今經(jīng)過(guò)四年大學(xué)生活的洗禮也長(zhǎng)大了許多，也成熟了許多。隨著畢業(yè)日子的到來(lái)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作也已經(jīng)接近了尾聲，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)三個(gè)多月的努力與奮斗我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成。在沒(méi)有做畢業(yè)設(shè)計(jì)之前我總覺(jué)得之前所學(xué)的知識(shí)很難在實(shí)際中使用到，而且各個(gè)學(xué)科之間的關(guān)系不是那么的密切，無(wú)法想象其在具體應(yīng)用中是什么樣的情況。經(jīng)過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)后我才發(fā)現(xiàn)許多不同知識(shí)的運(yùn)用與結(jié)合都是在無(wú)形之中的，如果掌握的不夠熟練在畢業(yè)設(shè)計(jì)中就會(huì)體現(xiàn)出來(lái)，會(huì)出現(xiàn)做一步卡一步的情況。而且畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅僅是單純的檢驗(yàn)之前所學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)，更是讓我在其中深刻的體會(huì)到知識(shí)的運(yùn)用，是對(duì)自己知識(shí)運(yùn)用能力的一種提升。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己學(xué)習(xí)的知識(shí)還比較淺薄，許多地方有欠缺，自己需要學(xué)習(xí)的知識(shí)還太多，以前總是覺(jué)得自己對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的了解很透徹，有些手高眼低。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也是讓我明白了學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，積累知識(shí)不是一朝一夕，在以后的工作、生活中應(yīng)保持正確的態(tài)度不斷學(xué)習(xí)，目力提升自己的知識(shí)儲(chǔ)備與綜合素質(zhì)。
我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是步行四邊形機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在剛接到任務(wù)書(shū)時(shí)我有些茫然，一方面是經(jīng)過(guò)一個(gè)假期很多知識(shí)都已經(jīng)淡忘，更久以前的知識(shí)腦子里也只有一個(gè)概念，具體內(nèi)容還需要進(jìn)行復(fù)習(xí)。另一方面是以前沒(méi)有接觸過(guò)步行機(jī)器人這個(gè)方面，對(duì)所要設(shè)計(jì)的東西沒(méi)有概念，需要對(duì)其進(jìn)行一定的了解才能進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，以至于我在最初的一段時(shí)間有些茫然無(wú)從下手。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的仔細(xì)分析，我大致了解了所需要做的具體工作有哪些。首先是原理方案的設(shè)計(jì)，原理方案是機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中最重要的一環(huán)，它決定了機(jī)器人是通過(guò)哪種形式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)最終實(shí)現(xiàn)其功能。其次是各個(gè)主要機(jī)構(gòu)、零部件的設(shè)計(jì)，需要設(shè)計(jì)出合適的尺寸以保證其滿足我的設(shè)計(jì)需求。最后是繪制二維裝配圖、零件圖，對(duì)步行四邊形機(jī)器人進(jìn)行三維建模等。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我通過(guò)請(qǐng)教老師、詢問(wèn)同學(xué)、在網(wǎng)上查找文獻(xiàn)等方法加深自己對(duì)步行四邊形機(jī)器人的了解，充實(shí)我的設(shè)計(jì)內(nèi)容。為了使我們更加順利地完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我們的指導(dǎo)老師趙金濤老師每周都會(huì)抽出寶貴的時(shí)間給我們開(kāi)會(huì)，并給我們提出了許多寶貴的意見(jiàn)，趙老師一次次耐心精確的指導(dǎo)讓我感受到了那種誨人不倦的精神，在趙老師的指導(dǎo)下我們少走了許多彎路，經(jīng)過(guò)趙老師的指導(dǎo)我也對(duì)論文、圖紙等進(jìn)行了許多的修改，優(yōu)化了許多的不足之處。再此請(qǐng)?jiān)试S我向您致以崇高的敬意，謝謝您趙老師。
通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅復(fù)習(xí)了大學(xué)四年所學(xué)到的各種知識(shí)，還了解了進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)的各個(gè)步驟，為以后的工作打下了基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)我個(gè)人能力的提升真的超乎了我原來(lái)的期望，比如學(xué)會(huì)了查找相關(guān)資料與各種各樣的標(biāo)準(zhǔn)，在以后的工作中也會(huì)經(jīng)常進(jìn)行資料的查閱，這是一種無(wú)形的財(cái)富。通過(guò)與同學(xué)交流分析方案、數(shù)據(jù)等，也是提高了自己與人溝通協(xié)作的能力，在以后的工作中也會(huì)與同事進(jìn)行各種各樣的合作與交流，這也是為自己人生的下一階段打下了一些基礎(chǔ)。更重要的是提升了自己的設(shè)計(jì)能力，熟練掌握了許多公式、設(shè)計(jì)原理等，這是前人為我們后輩留下的寶貴財(cái)富，為我們現(xiàn)在的發(fā)展提供了許多的便利。同時(shí)，仍有許多課題需要我們以后進(jìn)行努力的完善。
雖然在畢業(yè)設(shè)計(jì)中我獲得了許多能力的提升，但我認(rèn)為其中最重要的部分還是讓我認(rèn)識(shí)到了自己的不足之處。比如在查找資料是總是找不到關(guān)鍵點(diǎn)，有許多高價(jià)值的資料一開(kāi)始看到也沒(méi)有意識(shí)到，于是就錯(cuò)過(guò)去了，再看第二遍的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)這個(gè)資料對(duì)我可能是有很大用處的，這一來(lái)一回就浪費(fèi)了許多的時(shí)間與精力，這一方面也是我以后需要繼續(xù)進(jìn)行提升的。還有就是對(duì)于本專(zhuān)業(yè)的各種知識(shí)了解的并不透徹，如機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、材料力學(xué)等知識(shí)在運(yùn)用時(shí)就顯得十分的生疏，基本上做幾步會(huì)卡一下，特別是在進(jìn)行各種各樣的分析時(shí)會(huì)搞不清楚各個(gè)部分之間的關(guān)系，進(jìn)行具體零部件的設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)不清楚該使用設(shè)么樣的公式，需要在網(wǎng)上或電子版的教科書(shū)上進(jìn)行查找，而且需要一遍又一遍的翻閱，這也是消耗了我大量的時(shí)間于精力。這也讓我下定決心一定要將這些基礎(chǔ)知識(shí)吃透，養(yǎng)成自己良好的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)。除此之外還有對(duì)于設(shè)計(jì)軟件的使用不熟練繪制過(guò)程緩慢，有一些基礎(chǔ)功能以前使用過(guò)但是卻忘記了，還需要在網(wǎng)上查找軟件的使用方法。對(duì)于許多工件繪制的方法也沒(méi)有牢牢地掌握，在繪制時(shí)許多地方都沒(méi)有進(jìn)行清晰地表達(dá)，經(jīng)過(guò)老師的多次指導(dǎo)進(jìn)行改進(jìn)才完成圖紙的繪制。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次大檢驗(yàn)，讓我明白自己還需要繼續(xù)努力磨練自己的本領(lǐng)，雖然我已經(jīng)快畢業(yè)了，但并不意味著以后不需要進(jìn)行學(xué)習(xí)，相反以后的求學(xué)之路還很長(zhǎng)，以后更應(yīng)該在工作、生活之中學(xué)習(xí)，努力提高自己使自己成為一個(gè)對(duì)社會(huì)、國(guó)家有所貢獻(xiàn)的人，為中國(guó)的機(jī)械制造業(yè)盡自己的一份綿薄之力，用自己的所學(xué)去繪制祖國(guó)的美好藍(lán)圖。
以下是我在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中具體所做的各項(xiàng)工作：三月初拿到老師下發(fā)的任務(wù)書(shū)，在第一周第二周對(duì)相關(guān)的資料進(jìn)行了查找，找到了20篇相關(guān)的參考文獻(xiàn)，其中有15篇中文文獻(xiàn)、5篇外文文獻(xiàn)，充分了解國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，在這個(gè)過(guò)程中我對(duì)所需要設(shè)計(jì)的機(jī)器人有了一定的了解，有了大致的設(shè)計(jì)思路。第三周根據(jù)所查找的文獻(xiàn)、資料等確定了設(shè)計(jì)的原理方案，并完成了開(kāi)題報(bào)告與開(kāi)題ppt。第三周時(shí)老師進(jìn)行了開(kāi)題答辯，確定了我所設(shè)計(jì)的原理方案可行，可以繼續(xù)進(jìn)行后面的工作。第四周到第八周進(jìn)行了總體結(jié)構(gòu)與主要零部件的設(shè)計(jì)工作，具體的內(nèi)容有四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、同步帶輪的設(shè)計(jì)、電動(dòng)機(jī)的選型、軸的設(shè)計(jì)以及最后鍵的選取，這部分的工作是對(duì)我所學(xué)知識(shí)的一次檢驗(yàn)，在進(jìn)行這部分工作時(shí)我遇到了許多困難，許多主要部分的設(shè)計(jì)方法不清楚，經(jīng)過(guò)在網(wǎng)上長(zhǎng)時(shí)間的查找與對(duì)電子版教科書(shū)的鉆研我才搞懂了設(shè)計(jì)方法，并按照步驟一步一步進(jìn)行設(shè)計(jì)與計(jì)算，這讓我充分認(rèn)識(shí)到了自己在基礎(chǔ)知識(shí)方面的不足之處。除此之外還進(jìn)行了裝配草圖的繪制，圖中所繪制的零件的尺寸與論文中所計(jì)算的尺寸要完全一致，這也為我的繪制工作增加了一些難度，因?yàn)樾枰鶕?jù)具體的尺寸對(duì)原有尺寸進(jìn)行修改，這個(gè)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)與其他零部件的干涉等，還需要對(duì)其他部分進(jìn)行修改，使我的工作進(jìn)度較為緩慢。第九周進(jìn)行了中期答辯，老師看過(guò)我的論文與草圖后為我指出了一些錯(cuò)誤，提出了修改意見(jiàn)。論文方面的總體結(jié)構(gòu)沒(méi)有問(wèn)題，但有些小章節(jié)需要進(jìn)行修改或合并。而圖紙方面問(wèn)題比較大，需要對(duì)一些地方進(jìn)行修改，如軸承部分需要重新進(jìn)行選型，一些需要剖視的地方?jīng)]有進(jìn)行剖視，一些標(biāo)準(zhǔn)件的畫(huà)法也有錯(cuò)誤等。從第十周開(kāi)始到第十二周便一直對(duì)圖紙進(jìn)行修改，在此過(guò)程中趙老師一次次的提出修改意見(jiàn)，十分耐心的為我解答疑問(wèn)，再次感謝趙老師在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)我的幫助。第十三周開(kāi)始進(jìn)行論文終稿的撰寫(xiě)，在完成內(nèi)容后還需要對(duì)格式進(jìn)行修改，其中包括字體、行間距、段前段后等都需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，完成后又進(jìn)行了查重工作，并根據(jù)查重報(bào)告對(duì)論文進(jìn)行降重。在此期間老師也多次查看我的論文，提出許多自己沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤。到了第十四周畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近了尾聲，完成了收尾工作，將答辯所需的論文圖紙等提交給老師，老師在6月6日進(jìn)行了最終的答辯，至此畢業(yè)設(shè)計(jì)工作告一段落。
畢業(yè)設(shè)計(jì)中我學(xué)習(xí)到了知識(shí)，培養(yǎng)出了獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了對(duì)自己工作能力的信心，雖然我的設(shè)計(jì)做的不夠好，還有許多不足之處，但設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的一些無(wú)形的東西是我這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲與財(cái)富，使我終身受益。
學(xué)生姓名：張?jiān)錾? 日期：2020.6.6
指導(dǎo)教師簽名：趙金濤 日期：2020.6.6
步行四邊形機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 姓名：張?jiān)錾彰簭堅(jiān)錾嗉?jí)：機(jī)械班級(jí)：機(jī)械16-316-3學(xué)號(hào)：學(xué)號(hào)：16300603321630060332指導(dǎo)教師：趙金濤指導(dǎo)教師：趙金濤2020年年3月月 21 日日國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)對(duì)于機(jī)器人的研究要晚于美國(guó)、德國(guó)等技術(shù)基礎(chǔ)較強(qiáng)的發(fā)達(dá)國(guó)家，而步行機(jī)器人復(fù)雜程度較高，所以近十幾年來(lái)我國(guó)步行機(jī)器人技術(shù)才有所發(fā)展。我國(guó)最初的一些四足機(jī)器人，例如由上海交通大學(xué)開(kāi)發(fā)的四足機(jī)器人Baby Elephant，如圖1-1所示。該機(jī)器人配備有線性位移傳感器和壓力傳感器，位于作為執(zhí)行器的液壓缸上，主體上的陀螺儀和腿尖上的接觸傳感器。機(jī)器人的平衡和恒定的高度通過(guò)控制身體和擺動(dòng)腿的軌跡來(lái)保證。主要研究?jī)?nèi)容和方法主要研究?jī)?nèi)容和方法研究?jī)?nèi)容：1、闡述課題背景，對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)和分析；2、根據(jù)主要技術(shù)指標(biāo)，在分析國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上制定總體設(shè)計(jì)方案，并闡明方案制定依據(jù)；3、選定步行四邊形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)方案，確定整體結(jié)構(gòu)。按照擬定的功能要求，選定各對(duì)應(yīng)的功能單元；4、根據(jù)擬定方案確定技術(shù)參數(shù)，設(shè)計(jì)主要零部件，并校核；5、利用校核后的數(shù)據(jù)，加以設(shè)計(jì)繪制裝配圖，并依據(jù)實(shí)際需要，隨時(shí)改善。6、得出設(shè)計(jì)結(jié)論。原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5
哈爾濱理工大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
開(kāi) 題 報(bào) 告
學(xué)生姓名 張?jiān)錾?
學(xué) 號(hào) 1630060332
專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化
班 級(jí) 機(jī)械16-3班
指導(dǎo)教師 趙金濤
2020年3月20日
課題題目及來(lái)源：
題目：步行四邊形機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
題目來(lái)源： 自擬
課題研究的意義和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀：
1.1課題研究的意義
近年來(lái)機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展迅速，機(jī)器人也不再局限于工業(yè)生產(chǎn)，各種各樣的機(jī)器人融入到我們的生活中?，F(xiàn)在最廣泛被人們使用的是輪式機(jī)器人以及履帶式機(jī)器人，多用于倉(cāng)庫(kù)存儲(chǔ)、物資運(yùn)輸?shù)鹊孛孑^為平坦且環(huán)境簡(jiǎn)單的地方，例如某快遞倉(cāng)庫(kù)所使用的輪式機(jī)器人。但是輪式機(jī)器人與履帶機(jī)器人無(wú)法適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境，在野外等環(huán)境工作效率大大降低。因此，相比于輪式和履帶式機(jī)器人，足式機(jī)器人對(duì)非結(jié)構(gòu)環(huán)境具有更強(qiáng)的適應(yīng)性，能夠在復(fù)雜的陸地和淺灘地面環(huán)境下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的行走。
足式生物因其強(qiáng)大的機(jī)動(dòng)能力與靈活性而遍布全世界的大陸，這種能力也足以支撐其在多種復(fù)雜環(huán)境之下行動(dòng)自如。步行四邊形機(jī)器人則是模仿自然界中靈活性較強(qiáng)的四足生物而來(lái)，如典型的犬型機(jī)器人，可在山地、叢林、建筑廢墟中活動(dòng)自如，進(jìn)行物資運(yùn)輸、偵查、搜救等工作。其次，在同等體積的情況下步行機(jī)器人的穩(wěn)定性要強(qiáng)于輪式、履帶式機(jī)器人，在出錯(cuò)的情況下也具有很強(qiáng)的自我調(diào)整能力。步行四邊形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)決定了其質(zhì)量、靈活度、運(yùn)動(dòng)能力等多種重要參數(shù)，所以步行四邊形機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)可以優(yōu)化機(jī)器人的各種性能，使其更加適應(yīng)地形、降低運(yùn)動(dòng)時(shí)的錯(cuò)誤率，從而提高其工作效率，對(duì)人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步和發(fā)展有著重大意義。
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國(guó)對(duì)于機(jī)器人的研究要晚于美國(guó)、德國(guó)等技術(shù)基礎(chǔ)較強(qiáng)的發(fā)達(dá)國(guó)家，而步行機(jī)器人復(fù)雜程度較高，所以近十幾年來(lái)我國(guó)步行機(jī)器人技術(shù)才有所發(fā)展。我國(guó)最初的一些四足機(jī)器人，例如由上海交通大學(xué)開(kāi)發(fā)的四足機(jī)器人Baby Elephant，如圖1-1所示。該機(jī)器人配備有線性位移傳感器和壓力傳感器，位于作為執(zhí)行器的液壓缸上，主體上的陀螺儀和腿尖上的接觸傳感器。機(jī)器人的平衡和恒定的高度通過(guò)控制身體和擺動(dòng)腿的軌跡來(lái)保證。
由于步行機(jī)器人在某些特定的重要壞境中有著巨大的作用，以及此領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展空間與潛力，我國(guó)多個(gè)知名高校對(duì)此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了研究并取得了巨大的成果。例如，2017年5月，浙江大學(xué)與南江機(jī)器人聯(lián)合展示了名為“赤兔”的四足機(jī)器人，拿下全球?qū)W生設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)最具含金量的Top1桂冠，如圖1-2所示。赤兔機(jī)器人重約60公斤，高約0.5米，可以實(shí)現(xiàn)小跑、小跳等動(dòng)作，一般運(yùn)行速度相當(dāng)于成年人的步行速度，還可以做出爬樓梯、越過(guò)障礙物等相對(duì)復(fù)雜的動(dòng)作。
同樣是浙江大學(xué)，2018年自主研發(fā)出了“赤兔”機(jī)器人的升級(jí)版“絕影”。在機(jī)器人“赤兔”的基礎(chǔ)上增加了高效的識(shí)別裝置，可以識(shí)別減速帶、臺(tái)階、防護(hù)欄桿等多種常見(jiàn)障礙物，還可以識(shí)別雪地、草地等高度差不均衡的地形，并通過(guò)傳感系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整落地動(dòng)作，加強(qiáng)自身的連貫性與平衡性。如圖1-3所示。
圖1-1上海交通大學(xué)四足機(jī)器人 圖1-2“赤兔”機(jī)器人
圖1-3“絕影”機(jī)器人 圖1-4鄭州大學(xué)四足機(jī)器人
在設(shè)計(jì)步行機(jī)器人最主要的部分是設(shè)計(jì)腿部結(jié)構(gòu)，腿部結(jié)構(gòu)決定了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式，也決定了其主要功能。近些年國(guó)內(nèi)很多研宄機(jī)構(gòu)和院校對(duì)于機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)創(chuàng)新研究的成績(jī)非?？捎^。例如，中國(guó)鄭州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院研制出一種新型混合式四足機(jī)器人，如圖1-4。此機(jī)器人腿部采用液壓驅(qū)動(dòng)桿式聯(lián)動(dòng)裝置，這種結(jié)構(gòu)更接近于四足動(dòng)物的腿部結(jié)構(gòu)，其中連桿與人腿部大腿肌的工作方式十分相似，起支撐、調(diào)節(jié)作用，進(jìn)一步提高了機(jī)器人的穩(wěn)定性。
重慶大學(xué)設(shè)計(jì)了一種電機(jī)整周轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)腿部實(shí)現(xiàn)擺轉(zhuǎn)跨步動(dòng)作方案，具有切比雪夫機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)組成的２自由度雙曲柄復(fù)合連桿機(jī)構(gòu)的機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)，如圖1-5。其中切比雪夫機(jī)構(gòu)是一種常見(jiàn)的機(jī)器人足式結(jié)構(gòu)，運(yùn)行動(dòng)作類(lèi)似于步行，可使機(jī)器人腳部抬離地面，大大加強(qiáng)了機(jī)器人的越障能力。五桿機(jī)構(gòu)則優(yōu)化了具體運(yùn)動(dòng)軌跡，增強(qiáng)了運(yùn)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性。
天津大學(xué)機(jī)構(gòu)理論與裝備設(shè)計(jì)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室近期設(shè)計(jì)研制了一種新型下肢康復(fù)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)模型是兩自由度的五桿機(jī)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改性，使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡可調(diào)，如圖1-6。該機(jī)構(gòu)在不同人使用時(shí)進(jìn)行小幅度的微調(diào)即可符合使用者的具體要求，并且運(yùn)行幅度較小、穩(wěn)定性好，其運(yùn)動(dòng)軌跡符合人體腿部運(yùn)動(dòng)軌跡。
圖1-5連續(xù)電驅(qū)動(dòng)腿部五桿機(jī)構(gòu) 圖1-6下肢康復(fù)機(jī)器人機(jī)構(gòu)
1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀
國(guó)外對(duì)于步行機(jī)器人的研究始于19世紀(jì)70年代，首臺(tái)步行機(jī)器人是由美國(guó)公司Mosher研發(fā)的“Walking Truck”，用來(lái)在一些復(fù)雜的地形中協(xié)助搬運(yùn)物資。但在那個(gè)時(shí)期步行機(jī)器人的研發(fā)受到技術(shù)、社會(huì)環(huán)境等多方面制約，其性能與近十幾年的步行機(jī)器人相差甚遠(yuǎn)，并且沒(méi)有形成一個(gè)完善的體系。美國(guó)波士頓動(dòng)力公司于2005年研發(fā)了以汽油為燃料的四足機(jī)器人“BigDog”，如圖2-1。其單足運(yùn)動(dòng)主要由三個(gè)旋轉(zhuǎn)副和一個(gè)移動(dòng)副完成，整體結(jié)構(gòu)具有12或16個(gè)主動(dòng)自由度，由液壓驅(qū)動(dòng)裝置提供動(dòng)力。
圖2-1四足機(jī)器人“BigDog” 圖2-2四足機(jī)器人“Cheetah”
同樣是波士頓公司，于2015年研發(fā)了四足步行機(jī)器人“Cheetah”，如圖2-2。
“Cheetah”與前幾代步行機(jī)器人最大的優(yōu)點(diǎn)是其速度遠(yuǎn)高于前幾代機(jī)器人，平均時(shí)速可達(dá)16km/h，最大時(shí)速達(dá)到48km/h，高于人類(lèi)速度的極限。在此基礎(chǔ)上還可以在奔跑時(shí)進(jìn)行穩(wěn)定的轉(zhuǎn)彎、急停等動(dòng)作?！癈heetah”的結(jié)構(gòu)以及運(yùn)動(dòng)方式參考了自然界中速度最快的動(dòng)物獵豹，其動(dòng)力來(lái)源不同于之前的液壓驅(qū)動(dòng)裝置，而是采用電擊的方式作為動(dòng)力來(lái)源，其不同之處在于這種方式反應(yīng)更加的迅速敏捷。而“Cheetah”能達(dá)到高速的最重要原因是其對(duì)于每次奔跑時(shí)力量的控制，“Cheetah”可通過(guò)激光感應(yīng)器辨別障礙物的屬性，通過(guò)算法計(jì)算得出輸出力的大小，增強(qiáng)了其奔跑時(shí)的穩(wěn)定性。
除了四足步行機(jī)器人，還有許多根據(jù)人體下肢結(jié)構(gòu)研發(fā)的雙足機(jī)器人。例如波蘭的波茲南理工大學(xué)控制機(jī)器人和信息工程學(xué)院研制的仿哺乳動(dòng)物機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖2-3。Marco Ceccarelli等人提出的一種以平面四連桿機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)的機(jī)器人腿部模型，如圖2-4。這類(lèi)機(jī)器人機(jī)構(gòu)相對(duì)于四足步行機(jī)器人較為簡(jiǎn)單，成本低且易于操控，但在穩(wěn)定性、運(yùn)行速度以及承載能力上要遜色于四足步行機(jī)器人?，F(xiàn)階段對(duì)于此類(lèi)機(jī)器人的應(yīng)用并不廣泛，但可預(yù)測(cè)其未來(lái)在服務(wù)業(yè)等領(lǐng)域有很大前景。
圖2-3波蘭機(jī)器人腿部機(jī)構(gòu) 圖2-4平面四連桿機(jī)構(gòu)腿部機(jī)構(gòu)
課題研究的內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題：
2.1 課題研究的主要內(nèi)容
研究對(duì)象：步行四邊形機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
研究?jī)?nèi)容：
1、闡述課題背景，對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)和分析；
2、根據(jù)主要技術(shù)指標(biāo)，在分析國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上制定總體設(shè)計(jì)方案，并闡明方案制定依據(jù)；
3、選定步行四邊形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)方案，確定整體結(jié)構(gòu)。按照擬定的功能要求，選定各對(duì)應(yīng)的功能單元；
4、根據(jù)擬定方案確定技術(shù)參數(shù)，設(shè)計(jì)主要零部件，并校核；
5、利用校核后的數(shù)據(jù)，加以設(shè)計(jì)繪制裝配圖，并依據(jù)實(shí)際需要，隨時(shí)改善。
6、得出設(shè)計(jì)結(jié)論。
2.2課題擬解決的主要問(wèn)題
步行機(jī)器人的腿部結(jié)構(gòu)直接影響了其運(yùn)動(dòng)性能以及功能的可行性，因此腿部的結(jié)構(gòu)、腿的數(shù)量與腿的布局是設(shè)計(jì)時(shí)最重要的部分。一般滿足使用條件的機(jī)構(gòu)不易太復(fù)雜，并且腿的數(shù)量不易過(guò)多，否則會(huì)限制機(jī)器人腿部的運(yùn)動(dòng)軌跡，機(jī)器人的整體質(zhì)量也會(huì)隨之增大，因此其主要問(wèn)題有以下幾點(diǎn)。
1、 機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃，包括靜步態(tài)規(guī)劃、動(dòng)步態(tài)規(guī)劃；
2、確定機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式，在多種傳動(dòng)方式中尋找最優(yōu)解；
3、確定機(jī)器人的腿部機(jī)構(gòu)。
2.3基本原理及相關(guān)參數(shù)
基本原理：步行機(jī)器人實(shí)現(xiàn)步行動(dòng)作的主要結(jié)構(gòu)是曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，由一臺(tái)伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并且采用對(duì)角線原則來(lái)保證運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性與一致性。運(yùn)動(dòng)傳遞為電機(jī)帶動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)，軸帶動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，曲柄搖桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)足部運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)步行運(yùn)動(dòng)。
相關(guān)參數(shù)：此步行機(jī)器人定位是微小型步行機(jī)器人，長(zhǎng)寬高均不超過(guò)0.5m，可在平坦地面或較為崎嶇的地面穩(wěn)定行走，也可以進(jìn)行爬坡。腿的數(shù)量初定為六條。四腿在運(yùn)動(dòng)時(shí)兩條腿抬起兩條腿支撐，穩(wěn)定性不足；八腿會(huì)導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，在運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)動(dòng)性也會(huì)下降并且重量增大，加大電機(jī)負(fù)擔(dān)。
研究的步驟、方法及措施：
3.1研究的步驟
1、依據(jù)功能需要，確定最佳功能解及總體方案；
2、進(jìn)行功能元分析，憑借現(xiàn)有設(shè)定和掌握的技術(shù)參數(shù)，利用動(dòng)力學(xué)反問(wèn)題求解的方法，完成各個(gè)對(duì)應(yīng)功能單元的選擇問(wèn)題；
3、借上述求解方案，完成總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，安排各個(gè)單元的初步排布，設(shè)定主要零件的技術(shù)尺寸，并進(jìn)行剛度和強(qiáng)度校核；
4、通過(guò)經(jīng)校核后確定的技術(shù)參數(shù)，按照一定比例完成初步裝配圖，確定總體結(jié)構(gòu)尺寸；
5、待初步轉(zhuǎn)配圖完成后，進(jìn)行軸承、減速器等壽命的驗(yàn)算，ANSYS 等力學(xué)分析，完成裝配圖的細(xì)化出圖工作；
6、得出設(shè)計(jì)結(jié)論。
3.2方法及措施
1、在ADAMS下建立機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型，并進(jìn)行步態(tài)仿真；
2、使用皮帶傳動(dòng)連接相鄰兩桿件，保持運(yùn)動(dòng)的一致性；
3、使用常見(jiàn)的曲柄連桿機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且運(yùn)動(dòng)規(guī)律滿足要求。
工作進(jìn)度安排：
第1-2周：查閱資料，完成開(kāi)題報(bào)告；
第3周： 完成總體方案設(shè)計(jì)、論證和選擇；
第4-6周：完成總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
第7-8周：完成主要零部件的設(shè)計(jì)；
第9周： 完成外文翻譯（不少于3000字）并準(zhǔn)備期中答辯材料；
第10-12周：繪制總體結(jié)構(gòu)裝配圖和主要零件圖（至少折合A0圖紙2.5張）；
第13周： 驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案，并完成論文初稿；
第14-16周：完善畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)資料，準(zhǔn)備答辯。
課題研究所需的參考文獻(xiàn)：
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指導(dǎo)教師審查意見(jiàn)：
1、論題具有（較強(qiáng)的、一定的）現(xiàn)實(shí)意義和學(xué)術(shù)價(jià)值；論點(diǎn)（鮮明正確有新意、清楚），表現(xiàn)出一定的獨(dú)創(chuàng)性。
2、該生對(duì)課題查閱了一定技術(shù)文獻(xiàn)，學(xué)習(xí)態(tài)度端正，論文涉及面廣，難度適中，工作量適度。
3、該生能熟練的綜合運(yùn)用所學(xué)理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)；能較全面的或深入地分析實(shí)際問(wèn)題，表現(xiàn)出較強(qiáng)的獨(dú)立進(jìn)行研究的能力。
4、開(kāi)題報(bào)告格式（符合要求、基本符合有要求、存在少量格式錯(cuò)誤），所選題目與專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)（基本）吻合。
5、根據(jù)該生的現(xiàn)有基礎(chǔ)，通過(guò)課題工作期間的努力可以（較好地）完成課題任務(wù)。
同意該學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。
指導(dǎo)教師簽字：
2020年 月 日
指導(dǎo)委員會(huì)審核意見(jiàn)：
該生的論文選題（較好、一般），具有（較高的、一定的）理論和實(shí)踐價(jià)值。論文研究工作量（充實(shí)、適中、較少），研究方法（合理、比較合理），研究的重難點(diǎn)（明確、比較明確）。開(kāi)題報(bào)告格式（正確、基本正確、存在少量錯(cuò)誤需要修改）。經(jīng)過(guò)評(píng)審和表決，評(píng)審小組成員一致同意通過(guò)該篇開(kāi)題報(bào)告，同意學(xué)生繼續(xù)進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。
組長(zhǎng)簽字：
2020年 月 日