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宁波大学科学技术学院本科毕业设计（论文）系列表格（5-1页）宁波大学科学技术学院本科毕业设计(论文)开题报告题目大型仿生爬行机器人设计指导教师梁冬泰学院理工学院专业机械设计制造及其自动化班级11机械三班学生姓名刘圣斌学号114174330开题日期2014.12.4一、研究的背景：我国近年来加大对空间技术和自然界环境探索的投入，首先，为了能在月球,火星等外星地表的不确定环境下正常探索,这项艰巨的必须由对复杂环境适应能力很强的仿生爬行机器人来完成。其次，为了更有效地接收更全面的的信息，也为了不被凹凸面较大的地形所限制。机器人的体型要求一定要大，这样机器人的拍摄面积不仅更加广泛，而且更为轻易的从凹凸面较大的地面顺利通过，所以大型仿生爬行机器人以其良好的适应性，多功能性，必将适合这一条件。二、研究的意义：由于轮式和履带式机器人受地形限制很大，无法在复杂恶劣的太空环境下工作。而仿生爬行机器人却具有轮式和履带式机器人所没有的优点：第一，仿生爬行机器人足所具有的大量的自由度可以使机器人的运动更加灵活，通过各种可以相调整可以较易地跨过比较大的障碍（如沟、坎等），所以对凹凸不平的地形环境的适应能力更强。第二，仿生爬行机器人的立足点是离散的，跟地面的接触面积较小，可以在可达到的地面上选择最优支撑点，即使在表面极度不规则的情况下，通过严格选择足的支撑点，也能够行走自如。因此，仿生爬行机器人的研究无疑对促进科技的发展和人类探索太空的进程有重大的现实意义，是当今科技发展的一种必然趋势。而且仿生爬行机器人技术的发展是衡量一个国家的科技水平是否先进的重要标准。四、研究的基本内容与拟解决的主要问题：1.研究的基本内容1.1查找大型仿生爬行机器人相关资料，明确大型仿生爬行机器人的大小和设计要求。此次设计的大型仿生爬行机器人仿照八足蜘蛛的特点：能够完成前进、后退、转弯、越障等任务。该机器人有八只足，每只足具有3个自由度，共计24个自由度。其中宁波大学科学技术学院本科毕业设计（论文）系列表格（5-2页）六只足用来爬行，2只前足用来工作。横向爬行，每次着地4足。1.2确定大型仿生爬行机器人的主要技术参数。最快速度和最慢速度，精度，重量，及惯性。完成大型仿生爬行机器人结构的设计。每个足需要功率，负载情况，驱动力等。1.3根据八足蜘蛛机器人的每个足需要功率，负载多少等情况，估计所需驱动力的大小，据此查找和确定合适的伺服电机产品型号；将之作为大型仿生爬行机器人驱动装置，将汽油作为机器人的驱动能源。1.4完成大型仿生爬行机器人机械结构装配图，零件图。2.研究难点分析大型仿生爬行机器人的研究一般都涉及到自由度的问题，此次我设计的大型八足爬行机器人，根据仿生学的原理，结合八足蜘蛛行走方式设计的八足爬行机器人。由于机器人有八条腿，所以在控制方面的话有一定的难度。大型八足爬行机器人每条腿上有3个电机，两个使身体向上拉，当拉到一定位置的时候，另外一个电机作业使身体向前移动，实现运动的功能。另外，机器人身上有探测器，可以探测前面的路线是否可行，如不可行，便会转弯，走其他的路线。机器人的转向是由左右两边腿的不对称移动实现的，转弯半径会设定在一定的范围内。机器人共有1个传感器，传感器可测量前进路线上是否有障碍物，如果有，便转弯，或者执行其他的运动。此次设计分为两个部分，一个是机械方面的设计，主要是腿部结构的设计。另一个控制方面的设计，主要是处理器和其他元件的相互匹配性。一、研究的总体安排与进度：（1）第1周：搜集整理并认真阅读课题相关的中文及外文文献；（2）第2周：对设计过程制定确切的计划，撰写开题报告；（3）第3周——第4周：学习Solidworks软件和温习Autocad软件，熟悉机械零件的三维建模以及二维零件图的绘制；（4）第5周——第6周：完成大型仿生爬行机器人的结构设计，确保此机器人能按照预期要求正常运行工作；（5）第7周——第8周：运用三维绘图软件绘制大型仿生爬行机器人的装配图及其宁波大学科学技术学院本科毕业设计（论文）系列表格（5-3页）主要零件图；（6）第9周——第10周：编写和整理毕业设计论文；（7）第11周：修改、完善并打印装配图、零件图及毕业设计论文，提交毕业设计；（8）第12周：准备毕业答辩。二、研究的方法与技术路线：1.研究方法：作为一种大型仿生爬行机器人的设计，我的研究方法就是设计并计算大型仿生爬行机器人的结构，使它能够爬行完成前进、后退、转弯、后转弯、越障等功能。2.技术路线：（1）查找大型仿生爬行机器人相关资料，明确大型仿生爬行机器人的大小和设计要求。（2）对大型仿生爬行机器人进行结构设计及计算。（3）确定合适的伺服电机产品型号。（4）运用三维制图软件绘制大型仿生爬行机器人的装配图。（5）绘制大型仿生爬行机器人的主要零件图。（6）撰写毕业设计说明书。（7）修改机械图，零件图和毕业设计说明书（8）提交设计说明书。三、主要参考文献：1.李明东，奚汉达.一种形状记忆合金SMA驱动的微型六足机器人[J].上海交通大学出版社,2004:7-92.金晓怡.仿生扑翼飞行机器人飞行机理及其翅翼驱动方式的研究[J].制造业自动化,2007:121-1233.林良明.仿生机器人的研究[J].北京理工大学出版社,机器人，2004:36-424.张涛，颜国正.微型仿生机器人系统关键技术研究[J].上海交通大学出版社，2006:46-475.苏军，陈学东，田文罡.仿生蟹的行走方式与自适应控制策略[J].南京理工大学出版社,2006:5-66.周忆,陈沛富,于今.一种轻型多足爬壁机器人的设计[J].机床与液压,2006,11-13宁波大学科学技术学院本科毕业设计（论文）系列表格（5-4页）7.王刚,孟庆鑫,陈东良,季宝锋,刘德峰.一种多足仿生机器人步行足关节结构研究[J].中国科技大学出版社,2008:21-228.徐轶群,万隆君.四足、八足步行放生机器人基本步态及时序研究[J].装备制造技术–2007:17-189.孙淑云孙士栋.新型爬壁式墙体抛光机器人模型的设计与研究[J].机电术.2008,31(1)1010.郝欣伟,孟庆鑫.八足仿生机器蟹运动协调与控制系统研究[J].机械电子工程.2004:3-411.徐亮,袁池,卫俊玲.八足步行机器人参数的仿真计算[M].哈尔滨理工大学出版社202005,22-2512.刘建辉;叶静.基于类蜘蛛仿生煤矿救灾机器人步态研究[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版）-2008,27(6)13.DPMiller.Multiplebehaviour-controlledmicro-robotsforplanetarysurfacemissions[C].ProceedingsoftheIEEEInternationalconferenceonsysterm,ManandCyberntics.USA:IEEE,1990：289-29214.OgrenPFiorelliE;Leonard.Cooperativecontrolofmobilesensornetworks[J].Adaptivegradientclimbinginadistributedenvironment2004(08)DOI:10.1109/TAC.2004.203-21215.ELENAGARCIA,MARIAANTONIAJIMENEZ.Theevolutionofroboticsresearch[J].RoboticsAndAutomation,2007,3(10):90—10216.K.Y.Pettersena,Ø.Stavdahla.Areviewonmodelling,implementation,andcontrolofsnakerobots[J].RoboticsAutonomousSyestems,2011,11(8):123-12717.KunWang,WeiWang,HouxiangZhang,AnalysisandDesignofAttachmentModuleBasedonSineVibratingSuctionMethodforWall-climbingRobot[J].ProcediaEngineering,Volume12,2011,Pages9-1418.A.GuidoM．D.Cortelazzo．Model—baseandimage—base3DsceRerepresentationforinterativevisualization[J].ComputerVisionandImageUnderstanding,2004，9(6)：269-27319.R.vodini,A.Gasparetto.Efficientforcedistributionandlegposturefor宁波大学科学技术学院本科毕业设计（论文）系列表格（5-5页）abio-inspiredspider[J].OriginalResearchArticleRoboticsandAutonomousSystems,2011,11(12)：Pages142-15020.ZHANGlong,WANGjing,LIUxiaohui.DesignandAnalysisofGecko-likeRobot[J].BeijingUniversityofScienceandandTechnology2010,12(16):21-2721.WANGJing,LIUYing,LIXiaohuGaitplanningoftheGecko-likerobottransitiontowall[M].UniversityofScienceandTechnologyBeijing,2010,6(11):17-1922.HyunwooYuk,JenniferH,Shin,SunghoJo.esignandControlofThermalSMAbasedsmallcrawlingrobotmimickingC.elegans[M].InternationalConferenceonIntelligentRobotsandSystems2010,10(9):18-22指导教师审核意见：指导教师签字年月日