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編號：
畢業(yè)設計開題報告
題 目： 四足機器人結構設計
院 （系）：
專 業(yè)：
學生姓名：
學 號：
指導教師單位：
姓 名：
職 稱：
題目類型：¨理論研究 ¨實驗研究 t工程設計 ¨工程技術研究 ¨軟件開發(fā)
1．畢業(yè)設計的主要內(nèi)容、重點和難點等
1 主要內(nèi)容：四足機器人作為仿生機器人的一種形式，在國內(nèi)外得到了廣泛的研究。四足機器人步行腿具有多個自由度, 落足點是離散的, 故能在足尖點可達域范圍內(nèi)靈活調(diào)整行走姿態(tài), 并合理選擇支撐點, 具有更高的避障和越障能力。本任務要求從模仿四足哺乳動物行走的角度思考，設計出四條腿具有相應自由度的四足機器人。
2 重點：掌握機械設計原則及機器人機構設計方法；了解四足機器人運動機構的運動學特征；設計出四條腿具有相應自由度的四足機器人機械機構。
3 難點：機器人結構的設計；機器人的運動學特征；機器人結構的自由度；相關設計計算和機械設計圖。
2．準備情況（查閱過的文獻資料及調(diào)研情況、現(xiàn)有設備、實驗條件等）
1 查閱文獻資料
[1] 張錦榮,趙茜. 四足機器人結構設計與運動學分析[J]. 現(xiàn)代制造工程. 2009(08):146-149.
[2] 孫群,桑春蕾,林寶龍. 四足機器人機械系統(tǒng)虛擬設計及轉(zhuǎn)彎機構理論分析[J]. 機械設計與制造. 2009(08):183-185.
[3] 何冬青，馬培蓀，曹曦等. 四足機器人對角小跑起步姿態(tài)對穩(wěn)定步行的影響[J]. 機器人，2004，26（6）：529～532
[4] 黃博，王鵬飛，孫立寧. 基于行為模式的復合運動方式四足機器人研究［J］.中國機械工程，2007，18（18）：2159～2162
[5] 陳學東，郭鴻勛，渡邊桂吾. 四足機器人爬行步態(tài)的正運動學分析［J］. 機械工程學報，2003，39（2）： 8～12
[6] 聞邦椿.機械設計手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2010.
[7] 秦大同,謝里陽.現(xiàn)代機械設計手持[M].化學工業(yè)出版社,2011.
[8] 張軒，王停戰(zhàn)，郭旭偉. AutoCAD 2007機械制圖基礎與工程范例[M].北京：清華大學出版社，2008.
[9] 鄭文緯，吳克堅主編.機械原理（第七版）[M].北京：高等教育出版社，1997.
[10] 張建民.機電一體化系統(tǒng)設計（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2007.
[11] Siegwart, R., Nourbakhsh, I.R.: Introduction to Autonomous Mobile Robots[M]. Cambridge: The MIT Press, 2004.
2 調(diào)研情況：20世紀60年代，四足步行機器人的研究工作開始起步。隨著計算機技術和機器人控制技術的研究和應用，到了20世紀80年代，現(xiàn)代四足步行機器人的研制工作進入了廣泛開展階段。清華大學所研制的一款四足步行機器人，它采用開環(huán)關節(jié)連桿機構作為步進機構，通過模擬動物的運動機理，實現(xiàn)比較穩(wěn)定的節(jié)律運動，可以自主應付復雜的地形條件，完成上下坡行走，越障等功能。四足機器人是一門集仿生學，機械學及控制工程學等多學科融合交匯的綜合性的學科。不僅涉及到線性，非線性，基于多種傳感器信息控制以及實施控制技術，而且還囊括了復雜機電系統(tǒng)的建模，數(shù)字仿真技術及混合系統(tǒng)的控制研究等方面的技術。其發(fā)展往往代表一個國家的科技實力和機電一體化的最新產(chǎn)品。在人類社會中，存在人類無法到達的地方和可能危機人類生命的特殊場合，如工地，防災救援現(xiàn)場等許多領域，對這些復雜環(huán)境的不斷探索和研究往往需要有機器人的介入。與輪式或履帶式機器人相比，由于足式機器人的立足點是離散的點，可以在可能到達的地面上選擇最優(yōu)的支撐點，足式機器人對崎嶇路面也具有很好的適應能力。
3 現(xiàn)有設備、實驗條件：計算機一臺；相關軟件（AutoCAD2007、CAXA電子圖板2013-機械版）
3、實施方案、進度實施計劃及預期提交的畢業(yè)設計資料
1 實施方案：
1） 在機械設計基礎上，了解和掌握四足機器人結構設計方法。
2） 傳動機構方案，初步選擇電機驅(qū)動、齒輪傳動、同步帶傳動。
3） 步行機構方案，縮放機構、瓦特型機構、斯蒂芬森型機構等可以作為步行機構。
4） 步態(tài)方案，對角小跑步態(tài)（trot步態(tài)）、單側(cè)小跑（pace步態(tài)）等。
2 進度實施計劃：
（1） 第1周：搜集整理并認真閱讀課題相關的中文及外文文獻；撰寫開題報告；（2） 第2-3周：學習計算機和AutoCAD 和CAXA電子圖板2013-機械版軟件，熟悉機械零件的三維建模以及二維零件的繪制；
（3） 第4周—第6周：確定四足機器人結構設計的方案，完成四足步行機器人 的結構設計，完成四足機器人的步態(tài)規(guī)劃與仿真；
（4） 第7周—第8周：運用軟件繪制四足機器人的裝配圖及其主要零 件圖；
（5） 第9周—第10周：編寫和整理畢業(yè)設計論文；
（6） 第11周：修改、完善并打印裝配圖、零件圖及畢業(yè)設計論文，提交畢業(yè)設 計；
（7） 第12周：準備畢業(yè)答辯。
3 預期提交的畢業(yè)設計資料
（1） 二萬字左右的畢業(yè)設計說明書（論文）；在畢業(yè)設計說明書（論文）中必須包括詳細的300-500個單詞的英文摘要；
（2） 完成與課題相關，不少于1萬字符的指定英文資料翻譯（附英文原文）；
（3） 相關設計計算及機械設計圖，繪圖工作量折合A0圖紙3張以上；
指導教師意見
指導教師（簽字）：
年3月8日
開題小組意見
開題小組組長（簽字）：
年3月8日
院（系、部）意見
主管院長（系、部主任）簽字：
年3月8日
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