两足行走机器人行走控制部分设计开题报告.doc

毕业设计(论文)开题报告 学 生 姓 名： 学 号： 专 业： 机械工程及自动化 设计(论文)题目： 两足行走机器人 —行走控制部分设计 指 导 教 师: 开题报告填写要求 1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2．开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量（不包括辞典、手册）； 4．有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 7408—94《数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法》规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。  毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000字左右的文献综述： 文 献 综 述 摘要 两足行走机器人是当前机器人研究领域最活跃的研究方向之一，引起了许多科研工作者的注意。本文介绍了两足行走机器人与其他移动机器人相比的主要优点，对国内外两足行走机器人的研制工作做了综述，并对将来的研究方向和工作重点做出了展望。 关键词 机器人 智能控制 两足行走 1 两足行走机器人的一般情况 两足机器人是模拟人类用两条腿走路的机器人。两足步行机器人适于在凸凹不平或有障碍的地面行走作业，比一般移动机器人灵活性强，机动性好。1972年，日本早稻田大学研制出第一台功能较全的两足步行机器人。美国、南斯拉夫等学者也研制出各种两足走行机器人模型。两足步行模型是一个变结构机构，单脚支撑为开式链，双脚支撑为闭式链。支撑点的固定靠摩擦力来保证，质量分布和重量大小都直接影响静态和动态的稳定性。为保证行走过程中姿态的稳定性，对行走步态应加严格的约束。图中示出了具有11个动力关节的两足步行模型的自由度分配。这些关节以旋转轴的方向分为纵摇轴、横摇轴和偏航轴。纵摇轴实现前进方向的重心移动，横摇轴实现左右方向的重心摆动，偏航轴转换方向。在行走过程中，通过纵摇轴的髋关节、膝关节和踝关节的协调动作，在前进方向上移动重心；通过上驱体关节使上身左倾或右倾，移动上身塔载调节重心；通过偏航轴的腰关节转换方向。关节的驱动能源主要有气压、液压和电动三种。气压式重量轻、安全便宜，但因空气的可缩性，在变负载情况下，稳定性差。液压式输出功率大、快速性好，但需配备动力组件。例如，日本早稻田大学加藤一郎教授研制的WD-10RD,是具有12个自由度的液压驱动机器人。电动式结构简单、控制容易。但功率密度低、价格较高。 (1)手臂 手臂是机器人的一部分。该部位由手（手爪）、手臂（手的姿势）和手腕组成。手臂通过各关节来实现动作的完成。 (2)操作机构 该部位是驱动机械人关节的驱动机构。被用于关节部位的操作机构几乎都是带有减速器的伺服电动机，但是对于可以放入手腕和腿中的小型高扭矩的直接驱动式电动机的要求则较高。 (3)传感器 传感器作为用来检测视觉、触觉、动作姿势控制等部位，包括用于测定手腕位置和速度等的内置传感器和用于识别机器人作业对象的外部传感器。 (4)移动机构 移动机构就机器人的脚，它是用来移动的部位，以实现机器人的抬腿跨步，以及关节的旋转摆动，从而完成一些较为复杂的动作。 (5)控制器（控制装置） 控制器是用来控制一系列动作的部位[8]，[9]。为了使机器人的手腕和腿部位活动起来，需要控制器（控制装置）来向安装在这些部位的操作机构和传感器发送信号指令，使其接受位置信号。控制器会把人类所要求的作业命令记录起来，通过开始质量那个让其激活，再把必要的动作指令传送给手腕和腿部位。 (6)操作机构的驱动源 操作机构的驱动源主要有液压式、电动式和启动式。 3 两足行走机器人的特性体现 (1)两足行走机器人能适应各种地面且具有较高的逾越障碍的能力，能够方便的上下台阶及通过不平整、(2) 两足行走机器人的能耗很小，因为该机器人可具有独立的能源装置，因此在设计时就应充分考虑其能耗问题。机器人力学计算也表明，足式机器人的能耗通常低于轮式和履带式[7～9]。 (3) 两足行走机器人具有广阔的工作空间。由于行走系统的占地面积小，而活动范围很大，所以为其配置的机械手提供了更大的活动空间，同时也可使机械手臂设计得较为短小紧凑。 (4)两足行走是生物界难度最高的步行动作。但其步行性能却是其