柴油机汽缸机械加工及夹具
mj033垂直多关节机器
仿人型机器人总体及臂手部结构设计
摘要：本文对仿人机器人构型的研究现状进行综述，分析了国内、外现有仿人机器人普遍采用的串联构型的特点；介绍了人体的结构，对关节、肢体构成与运动进行简化，建立人体的简化构型。提出了仿人机器人研究中存在的、需进一步研究的相关问题，针对问题提出了研究重点及未来发展方向。本课题设计的仿人机器人具有9个自由度，包括头部俯仰、肩关节转动与摆动、肘关节摆动和腕关节摆动。机器人关节是机器人的基础部件，其性能的好坏直接影响机器人的性能，本课题设计的仿人机器人关节处，利用步进电机经过一对直齿圆柱齿轮来传递动力，它具有结构简单、紧凑、传动稳定等优点。由于仿人型机器人的运动模型与人体的运动模型是不同的，所以捕获的人体的动作数据不能直接应用于仿人型机器人，需要通过运动学匹配将获取的人体动作数据转化为满足运动学约束的仿人型机器人运动数据。机器人上肢在空中运动，其运动学约束条件只包括关节范围及自由度的数目。该仿人机器人具有类似于人的各主要关节，能够完成步行和手臂简单舞蹈等基本动作功能。
关键词：仿人型机器人；结构设计；三维造型
The Design of Overall and Hand Arm Structure
of Humanoid Robot
Abstract :The current status and development of the mechanismarchitecture of humanoid robots are summarized and the characteristics of the serial architectures used universally in current humanoid robots at home and abroad are analyzed; The structures of human body is simply introduced and joints, the constitution of limbs and its movement are investigated and simplified. The humanoid robots can be applied in the occasion of robots service, popularization of science, entertainment and the research of humanoid robots, especially the biped robots, may be helpful to the intelligent prosthesis development in the future. The topics designed humanoid robot has nine degrees of freedom，including the head pitching，swinging and shoulder rotation，Swing elbow and wrist swinging．Robot joint robot is the basis of components, their performance will have a direct impact on the performance of robots, The topics designed humanoid robot joints，using stepper motor through a spur gear to transfer power, It is simple and compact structure, transmission and stability advantages. The kinematics and dynamics research of a humanoid robot are crucial problem, which must be solved. They affect the walking performance. As the humanoid robot motion model and the human body motion model is different, so capture the movements of human data can not be directly applied to humanoid robots, needs the human body movement data which will gain through the kinematics match to transform for satisfies the kinematics restraint to imitate the human robot movement data. Robot arm in the air campaign, the kinematic constraints only joint scope and the number of degrees of freedom. The humanoid robot is similar to that of the major joints, and walking to complete a simple dance arm basic motor function.
Key words:Humaniod Robot;Structural Design;3D Modeling
目录
1前言 1
1.1 仿人机器人的概念 1
1.2 课题来源 1
1.3 技术要求 1
1.4 国内外研究现状及发展状况 2
1.4.1 国内研究现状 2
1.4.2 国外研究现状 2
1.4.3 发展趋势 3
1.5 本课题要解决的主要问题及解决方案 4
2 总体方案设计 6
2.1 仿人机器人臂手部结构的确定 6
2.2 仿人机器人上身尺寸的确定 6
2.3 结构的设计 6
2.4 仿人机器人自由度的确定 6
2.5 电机的选择 7
3 机器人驱动装置的设计 8
3.1 肩部步进电机的选择 9
3.2 肘部步进电机的选择 9
3.3 腕部及头部电机选择 10
4.仿人机器人机械传动件的设计 11
4.1 齿轮的设计 11
4.1.1 肩部齿轮的设计与校核 11
4.1.2 肘腕部齿轮设计 13
4.1.3 头部齿轮的设计 14
4.2 轴的设计与计算 15
4.2.1 轴的结构设计 15
4.2.2 轴的强度计算 16
5. 仿人型机器人连接板的设计及校核 20
5.1 肩部连接板的设计与校核 20
5.2 电机支撑板的设计与校核 21
6. 仿人型机器人三维造型及运动仿真 22
6.1 仿人型机器人三维造型 22
6.2 仿人型机器人运动仿真 23
6.3 仿人型机器人舞蹈运动分析 23
6.4 仿人机器人重力分析 23
7 结论 25
参考文献 26
致 谢 27
附 录 28
参考文献
[1] 贾丁.仿人机器人概述[J]．机器人技术与应用,2002,（5）:6-7.
[2] 李允明.国外仿人机器人发展概括[J].机器人,2005.11,（6）:562-568.
[3] 徐锦康. 机械设计[M] .机械工业出版社 2004.4.
[4] 王旭，王积森. 机械设计课程设计[M] .机械工业出版社 2004.6.
[5] 钱志峰,刘苏. 工程图学基础教程[M] .科学出版社 2001.9.
[6] 成大先. 机械设计手册[M]. 化学工业出版社 2002.1.
[7] 徐灏. 机械设计手册[M]. 北京：机械工业出版社 2002.
[8] 周建方. 材料力学[M]. 机械工业出版社 2004.1.
[9] 龚振邦.机器人机械设计[M].北京:电子工业出版社 1995.11.
[10] 费仁元,张慧慧.机器人设计和分析[M].北京工业大学出版社 1998.9.
[11] 周伯英. 工业机器人设计[M]. 北京：机械工业出版社 1995.
[12] 蔡自兴. 机器人学[M].北京：清华大学出版社 1995.
[13] 赵晓军. 基于人体运动的仿人型机器人动作的运动学匹配[J]. 机器人,2005.7,（4）:358-361.
附 录
序号 图名 图号 纸张
1 总装图 LJJROB-00 A0
2 臂手部装配图 LJJROB-01-00 A0
3 手臂连接板 LJJROB-01-04 A4
4 固定挡板 LJJROB-01-08 A4
5 轴 LJJROB-01-09 A4
6 大臂电机盒 LJJROB-01-10 A3
7 肩部连接板 LJJROB-01-19 A3
8 轴 LJJROB-01-20 A3
9 电机支撑板 LJJROB-01-27 A4
10 前胸板 LJJROB-01-31 A2
11 三维造型 图册 A412
A35
