双足步行机器人机构创新设计及试验01西安建筑科技大学.doc

西安建筑科技大学 “国家大学生创新性试验计划”项目结题报告书 项目名称 双足竞步与舞蹈机器人创新实验研究 项目负责人 李泽 项目负责人所在院（系） 机电工程学院 项目结题时间 项目组成员 刘交凤 赵超锋 毋英凯 赵文博 指导教师 贺利乐 创新工程办公室制 年 月 日填表说明 报告书填写内容必须与事实相符，表述准确； 二、报告书中“项目结题报告”文字不少于2千字；报告内容必须包括以下基本内容： 1、项目组成员分工、参与完成情况 2、项目立项与研究的目的、意义 3、项目研究的基本内容 4、项目研究过程与方法（包含研究方法、研究过程、资料与数据来源等方面的简介） 5、项目成果及价值（意义） 6、项目成果的特色与创新 7、项目研究工作的自我评价分析与结论 8、项目研究存在的问题、建议（可根据具体情况作部分变动和加页） 三、 要求用计算机打印，纸张为A4大小，正文字体使用五号字、宋体，文中小标题使用小四号，宋体，加黑。 一、项目组成员分工及完成情况 序号 学生姓名 主要负责内容 完成情况考核 1 李泽 绘图、计算机仿真 良好 2 刘交凤 舞蹈机器人电路设计及焊接 良好 3 赵超锋 双足机器人电路设计与焊接 良好 4 毋英凯 双足机器人程序编写与调试 良好 5 赵文博 绘图及舞蹈机器人程序编写 良好 二、项目立项与研究的目的、意义 中国机器人大赛暨RoboCup公开赛来自全国162所高校的近千支队伍将进行包括Robocup足球机器人比赛、Robocup救援组比赛和空中、水中及舞蹈机器人比赛等12个大类共89个比赛项目是中国目前最具影响力，最权威的机器人技术大赛，基本覆盖了中国现有最高级别的机器人专家和众多知名机器人学者，是当今中国机器人尖端技术产业竞赛和人才汇集的活动之一，涉及电子信息、通讯网络、装备制造、人工智能等前沿技术领域。自1999年起，中国机器人大赛已在广州等地成功举办了十一届。 Robocop公开赛立项，旨在解决在实际比赛中遇到的问题，例如，如何将双足竞步机器人在快速行走的情况下保证其稳定性，如何使舞蹈机器人更具观赏性。依靠教育部资助资金，通过软件的仿真分析，将理论分析与实践相结合，综合对比各个方案的优缺点，将最优的方案进行进一步拓展研究。 通过程序调节配合结构设计提高双足步行机器人的稳定性缩短行走时间。舞蹈机器人则是通过设计拉杆式编程器，使得设计复杂更复杂的动作更加便利直观，提高了舞蹈机器人的观赏性与技术难度，为今后比赛奠定了技术基础。 通过解决这些问题来提升比赛竞争力，使得在日后的比赛中能够取得优异的成绩，同时也锻炼了学生自主研究，自主设计，发现及解决问题的相关能力。并且为相关领域提供一定价值的参考依据。 三、项目研究的基本内容 （1）总结以往经验对利用思维导图对双足机器人进行行走因素分析 通过多次参加全国机器人大赛暨Robocop公开赛双足机器人的比赛观察得到在保证机器人行走稳定的前提下，各个参赛队伍制作的机器人结构各异，但根据腿部长短大致可分为两大类，其一，大腿长小腿短即大腿舵机相对固定小腿。其二，大腿短小腿长，即小腿舵机相对固定。在进行腿部长短比较之后，我们提出了一种新的试验方案，即将腿部固定部分改为可调节形式。 经过粗略分析后，就其中具有较大影响的因素进行理论验证与软件仿真 经过综合比对，经我们发现，在舵机转速相同的情况下腿部的长短对稳定性的影响是十分剧烈的，直接关系到惯性力的大小，通过软件对其行走状态的仿真，得出运动轨迹和质心运动曲线。 选择最优方案，对其进行进一步实验研究，并作出实物 通过比较大腿固定式与小腿固定式的优缺点，我们最终采用小腿固定式进行结构制作，并且基于提高速度与稳定性的考虑，我们将大腿进行改进，改成可调节式伸缩结构，三维爆炸图与模型图如上所示，通过这样的结构设计可以配合程序调节速度与步幅。使得程序调节具有较高的灵活性。 针对观赏性特点对舞蹈机器人进行分析并自主研究 舞蹈机器人的观赏新分为两个部分，第一，外形观赏性，跟比赛经验外形制作的精巧程度对整个作品的影响是很大的，包括穿着的服饰、道具、背景等附加因素，因此针对这个特点配合我们所选择的歌曲设计出了如上图的花瓣机器人，因为结构件是纯手工剪裁制成所以比较看似比较单薄，但是不影响机器人完成预定动作。第二，动作观赏性，机器人的动作复杂程度也是影响比分的主要因素之一，因此我们在为了保证机器人稳定性的情况下，尽量加大了机器人动作的难度，即随着滑板的绕行，机器人可以进行模拟人类的挥手、转身、屈膝、左右滑