挑战杯大学生课外学术竞赛-轮腿智能机器人详解.doc

项目类别 项目批准号 C 河南科技大学 大学生研究训练计划（SRTP） 项目申请书 项目名称： 轮腿式机器人 申 请 人（主持人） 闫静辉 所在院系： 车动学院 专业年级： 热发081 联系电话： 指导教师: 张伏 职称 副教授 批准日期： 二○ 年 月 日 河南科技大学 大学生研究训练计划（SRTP）项目管理委员会 填 表 说 明 一、 填写立项申请书前，请先咨询指导教师或有关专业教师。申请书的各项内容要求实事求是，逐条认真填写。表达明确、严谨，一律要求用打印稿件。 二 、申请书为A4本，于左侧装订成册。一式三份（至少一份原件），由指导教师和学生所在院系审查并签署意见后报送学校SRTP项目管理委员会。 三 、“所在单位意见”一栏中，应注明研究人员、时间、条件、政策等方面的保证措施和意见。“项目类别”指A、B、C、D，A—学术论文社会调查类类实验和科技制作类类学术论文社会调查类类科学实验和科技制作类类 申请经费 3000元 起止年月 2010/4-2011/12 项 目 申 请 人 姓 名 闫静辉 性别 男 民族 汉 出生年月 1989、08 专业年级 热动081 院系 车动学院 前一学期平均学分绩点 兴趣爱好 思考动手 前一学期综合测评名次 电 话 指 导 教 师 主要教学 工作简历 时 间 授课名称 授课对象 学 时 授课单位 2007- 计算机辅助设计 本科生 32 车辆与动力工程学院 2007- 农业工程导论动态数据处理与技术烟涧育苗工场育苗大棚及其自动化设计与开发高效节能铲运部件CADCAE辅助开发 二、立项依据（项目的意义、现状分析） 腿式机器人其优点是不仅能在平坦地面上行走而且可以在崎岖地面上步行，可跨越沟壑，上下台阶，还可做无滑动的完整和单向运动，并为其上的传感器提供稳定的动态平台，因此具有广泛的适用性，但其存在缺点，即较难实现其稳定步态规划和稳定平衡控制，运动速度与能量的利用效率较低，另外，腿式机器人一般较重，且结构复杂。 轮式机器人优点是，自动操作简单，动作稳定，特别适合在平坦的地面上运动，有更大的运动速度和能量利用效率，是目前广泛使用的一类机器人。但是与腿式机器人相比，其对地形的适应性较差，很少可以跨越高度和爬楼梯。 此项目所要设计的轮腿式机器人，既维持了轮式机器人和腿式机器人各自的优点，同时，也弥补了轮式机器人和腿式机器人各自的缺点，具有各取所长，相互弥补的特点。 三、项目实施方案及实施计划 实施方案、实施办法、具体实施计划及可行性分析。 此项目所要设计的轮腿式机器人主要由以下三部分所组成:无线遥控发射与接收装置，传动装置与控制装置。无线遥控发射与接收装置功能是实现对机器人的远程控制；传动装置是由电池提供动力，带动轮腿关节的运动；控制装置可通过舵机控制器实现对轮腿的控制。 在实施计划当中，首先是完成四个轮腿的制作，先通过计算机绘图软件做出图纸，再根据图纸做出模型，最后加工出成品。 其次是传动装置，动力主要由电池提供，为四个轮腿里的电机提供动力的，带动四个轮腿的关节的活动，实现轮腿的运动。 再者是进行机器人动作的控制，最终达到的效果是实现四个轮腿的运动以及相互之间的协调，以完成预定动作。而对于无线发射与接收装置，，由人来操作遥控发射装置，每发出一条指令，机器人通过接收装置接收到后，可以做出一整套的或爬行或滑行或转弯的动作。 最后是调试阶段，通过调试使机器人更加协调，达到预期目标。 此项目已经做出第一代成品，并参加2011校挑战杯获得三等奖，已经有一定的基础，此次申请主要针对机械部分进行进一步的完善，实现深入恶劣环境中进行数据采集的平台作用。 四、预期成果 1.在第一代成品的基础上主要针对机械部分的进一步完善； 2.发表科研论文一篇。 五、本项目的特点与创新之处 本项目所要设计的机器人是通过四条腿上的水平连杆和垂直连杆的协调运动，可实现多种运动步态。机器人的轮滑运动原理是：左后、右后腿和滚轮的对称运动，由于滚轮的法向摩擦力大于切向摩擦力,左右滚轮侧滑力相互抵消，摩擦力合力即可推动机器人系统沿着滚轮确定的方向滑行。从图中可以发现机器人是由四个装有滚轮的机械腿和机器人本体构成。