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机器人创意设计与实践 主讲人：Vivian 机器人创意设计的几个关键因素 一、设计者的灵感、创新思维 灵感来源于认知的积累。 二、基本知识 1、机器人躯干----机械设计 2、机器人动力----电气系统 3、机器人感知----传感系统 4、机器人能源----供电系统 5、机器人灵魂----控制系统 创新主要的特性 1、创造性 创造性思维是创新的起点，创新是创造性思维的结果。 ①好奇心 ②独立思考，充分运用自己的智慧能动思维。 ③信心和意志。 2、综合性 创新是科技知识综合、智力综合、体力综合的产物。 创新主要的特性 3、实践性 创新始终与实践活动密不可分。创新不同一般的发明或创造。实践是检验创新成功与否的标志。 4、风险性 创新活动涉及诸多环节，使创新结果呈现不确定性。 机器人大赛中机器人的设计流程（简化） 机器人的创意、设计过程与任何一件新产品研发一样，需要按照一个步骤循序渐进的。 灵感和要求的统一，形成机器人的初步方案。根据初步方案，对方案的可行性进行分析，经过分析可以进入仿真和模型验证环节。验证过后，根据修正产生机器人设计的初步设计和备选方案。 机器人的机械部分 机械原理 1、连续运动?间断运动 槽轮 2、快速（慢速）? 慢速（快速） 变速 3、转动（直线运动）? 直线运动（转动） 齿轮齿条 4、正向运动?反向运动 换向器 5、转动?往复（活塞式） 曲柄滑块 6、水平运动?垂直运动 凸轮 7、转换转动方向 斜齿轮 8、其他 * * 工程训练中心 机器人大赛中机器人的设计流程（完整） 机器人比赛，首先是比赛的总体规划和规则的制订。 熟悉和理解比赛的规则，从中寻找比赛中应该注意的技术关键点。 根据对比赛规则的理解和自身对机器人知识的掌握，提出机器人的初步提案。 在初步提案中，一般采用“头脑风暴”的讨论方式，让所有参与讨论的人解放自己的思想，所有的人不对任何人的任何想法，立刻提出批评性的评价。 有利于引导队员产生智慧的火花。 机器人大赛中机器人的设计流程（完整） 根据初步提案的最终版本，制定机器人的初步设计。初步设计主要包括：整体的方案、功能等定型。 详细设计，该阶段，就是将初步设计中提及的各种想法，具体的通过机械设计，软件等实现的方法和决策。 制作、组装、调试，是方案的实施阶段，在该阶段，要求制作者能不断地改进方案，便于实施和简化设计。 试运行、实战演习是作为对机器人设计方案的一种最直接的检测手段，在这个过程中，可以发现机器人的缺点和不足。想办法弥补机器人的缺陷。 初步设计 实际上就是将头脑中的抽象构思逐渐具体化、形象化的过程。 1、功能 2、主要尺寸 3、机构 4、驱动器 5、动力传递系统 6、静强度 7、动特性 8、传感及控制 9、供电电源 如何评价一个方案是否具有创意 1、广阔的想象空间，丰富的想象力。 2、独具匠心的系统构思。 3、正确理解和巧妙利用规则到极致。 4、独到的战略策略的应用和战术配合。 5、独树一帜的布局与造型。 6、机械设计的奇思妙想，元件功能的独辟蹊径的运用。 方案中常常涉及的问题 1、电机的选择。 负载估算方法：有效力的估算、无效力的估算、惯性力的计算。 2、材料、构件与轻量化设计。 材料与型材、金属材料和非金属材料。 3、传感器与控制系统 控制对象、测量对象、选择传感器、控制方法与控制系统。 *