摘要雙足機(jī)器人步行腿具有多個(gè)自由度，落足點(diǎn)是離散的，故能在足尖點(diǎn)可達(dá)域范圍內(nèi)靈活調(diào)整行走姿態(tài)，并合理選擇支撐點(diǎn)，具有更高的避障和越障能力。對雙足機(jī)器人的行走典型步態(tài)進(jìn)行必要的分析比較，選擇本次畢業(yè)設(shè)計(jì)雙足機(jī)器人的設(shè)計(jì)。對腿關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)是使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)還是使用傳統(tǒng)的連桿機(jī)構(gòu)（四桿機(jī)構(gòu)、五桿機(jī)構(gòu)、六桿機(jī)構(gòu)等）驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行比較，同時(shí)對機(jī)構(gòu)的自由度進(jìn)行分析，選擇一個(gè)自由度的斯蒂芬森型機(jī)構(gòu)作為雙足機(jī)器人的行走結(jié)構(gòu)，并且引用了已經(jīng)運(yùn)用成熟的腿機(jī)構(gòu)?？紤]到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的安裝，選擇一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)，減少了電動(dòng)機(jī)的數(shù)目，減輕了雙足機(jī)器人的負(fù)載，減少對腿關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的影響。本畢業(yè)設(shè)計(jì)通過蝸輪蝸桿傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，設(shè)計(jì)出了蝸桿二級減速器，第一級減速為蝸桿蝸桿減速，第二級減速為齒輪減速。并對關(guān)鍵零部件進(jìn)行必要計(jì)算和校核，從而得到雙足機(jī)器人穩(wěn)定步行所需要的速度，最終實(shí)現(xiàn)了雙足機(jī)器人的步行。關(guān)鍵詞：雙足哺乳動(dòng)物；雙足機(jī)器人；機(jī)器人步態(tài)；行走結(jié)構(gòu)；蝸桿二級減速器AbstractWalkinglegsofquadrupedrobothasmultipledegreesoffreedom，pointsofthefootarediscrete，itcanbeflexiblyadjustedwalkingposturewithinthegamutreachforthetoepoint，andareasonablechoiceoftheanchor，itgetsahigherobstacleandavoidanceability.Itisnecessarytoanalysisandcomparetypicalgaitofquadrupedwalkingrobot，trottinggaitisselectedtobethisgraduationprojectquadrupedrobotgait.Tocomparethedrivingarticulationthatthelegjointsstructureisdrivenbythemotorortheuseoftraditionalarticulationlinkage(fouragencies，fiveagencies，sixinstitutions，etc.)，whilethedegreeoffreedommechanismisanalyzed，tochooseonedegreeoffreedomstructureStephensontypemechanismaswalkingquadrupedrobot，andreferstoalreadyisusedofmaturelegmechanism.Takingintoaccounttheinstallationofthedrivesystem，tochooseamotordrivemechanismofquadrupedwalkingrobot，bytimingbeltdrivefourlegs，thenumberofmotorisreduced，itreducestheloadonthefour-leggedrobot，itreducestheimpactonthemovementofthelegjoints.Twowormreducerisdesignedbydesigningwormgearandgearinthegraduationdesign，thefirststagereductionisawormandwheelreducer，thesecondstagereductionisagearreducer.Anditisnecessarytocarryoutcalculationsandcheckofkeycomponents，andtogetspeedrequiredofquadrupedrobotwalkingisstable，ultimately，walkingofquadrupedrobotisachieved.Keywords:quadrupedmammal；quadrupedrobot；gait；walkingstructure；twowormreducer目錄TOC\o"1-3"\h\u1.引言 [8]。平鍵連接的強(qiáng)度條件為，輕微沖擊，查表得，圓頭平鍵蝸桿上的平鍵校核：蝸桿上的平鍵尺寸為所以，滿足強(qiáng)度條件。蝸桿軸上的平鍵尺寸分別為所以，滿足強(qiáng)度條件。，滿足強(qiáng)度條件。，滿足強(qiáng)度條件。輸出軸上平鍵的尺寸分別為所以，滿足強(qiáng)度條件。，滿足強(qiáng)度條件。

8.三維建模及平衡校核8.1三維建模本畢業(yè)設(shè)計(jì)運(yùn)用SolidWorks2011軟件進(jìn)行三維建模，繪制了蝸桿、齒輪、軸、平鍵、套筒、上箱體、下箱體、連桿等關(guān)鍵零件的模型。并且運(yùn)用SolidWorks2011軟件建立工程圖，從零件的三維模型生成零件的二維工程圖。但是由于一些參數(shù)設(shè)計(jì)無法修改以及設(shè)計(jì)尺寸過大，3D建模在裝配時(shí)出現(xiàn)了零件之間的干涉，比如在設(shè)計(jì)2個(gè)齒輪之間的中心距小了一點(diǎn)，導(dǎo)致2個(gè)端蓋裝配發(fā)生了干涉。不過可以改變端蓋結(jié)構(gòu)，把干涉的部分切除再安裝就不影響裝配了。由于對SolidWorks2011軟件的掌握程度和運(yùn)用程度不夠，3D運(yùn)動(dòng)仿真未能成功，這也是本畢業(yè)設(shè)計(jì)的不足。8.2平衡校核雙足機(jī)器人在行走過程中保持重心平衡是非常重要的。平衡原理圖如下圖所示。圖8.2.1平衡原理圖平衡公式：或者。對雙足機(jī)器人進(jìn)行平衡校核，包括軸向平衡校核和縱向平衡校核。重心位置設(shè)在機(jī)體的中心，通過計(jì)算進(jìn)行必要的配置使重心位置保持在機(jī)體的中心。軸向平衡校核：機(jī)體關(guān)于重心是對稱的，主動(dòng)軸和從動(dòng)軸也關(guān)于重心對稱。故只需要計(jì)算中間軸、蝸桿、蝸桿、齒輪、電動(dòng)機(jī)、支撐板、墊板的平衡即可。質(zhì)量，為密度，為體積。中間軸質(zhì)量，蝸桿質(zhì)量，蝸桿質(zhì)量，大齒輪質(zhì)量，小齒輪，已知電動(dòng)機(jī)質(zhì)量，支撐板質(zhì)量，墊板的質(zhì)量未知設(shè)為，需計(jì)算。根據(jù)平衡原理有：計(jì)算出?？v向校核：套筒質(zhì)量可以忽略不計(jì)，縱向需要設(shè)計(jì)一個(gè)配重塊設(shè)為，使縱向平衡。配重塊的位置與齒輪的位置對稱。所以。腿結(jié)構(gòu)的應(yīng)力強(qiáng)度校核，為了保證拉壓桿在工作時(shí)不致因強(qiáng)度不夠而破壞，桿內(nèi)的最大工作應(yīng)力不得超過許用應(yīng)力，即要求，腿結(jié)構(gòu)受到的力為機(jī)體自身的重力，機(jī)體總質(zhì)量約為。即最小截面面積已知，滿足強(qiáng)度。

9.結(jié)論9.1論文完成的主要工作雙足機(jī)器人步態(tài)的選擇與設(shè)計(jì)，對4種典型的步態(tài)進(jìn)行比較分析，選擇符合畢業(yè)設(shè)計(jì)的步態(tài)——小跑步態(tài)，并對小跑步態(tài)設(shè)計(jì)，引用現(xiàn)成的設(shè)計(jì)方案。行走機(jī)構(gòu)的選擇，從傳統(tǒng)的連桿機(jī)構(gòu)中選擇使用比較成熟的斯蒂芬森型機(jī)構(gòu)作為雙足機(jī)器人的腿機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇，選擇蝸桿蝸桿傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的組合形式，對蝸桿蝸桿、齒輪、軸進(jìn)行了計(jì)算和校核。使用SolidWorks2011軟件進(jìn)行繪制三維，但是運(yùn)用插件生成蝸桿時(shí)候，一些參數(shù)無法修改，導(dǎo)致裝配配合出現(xiàn)了干涉的問題。9.2結(jié)論雙足機(jī)器人步態(tài)選擇是合理的，使用一個(gè)電動(dòng)機(jī)通過同步帶實(shí)現(xiàn)了小跑步態(tài)，同時(shí)電動(dòng)機(jī)的數(shù)量少，增加了雙足機(jī)器人的承載能力。行走機(jī)構(gòu)的選擇是合理的，在行走過程中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)以及跨越一定的高度，符合畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇是合理的，通過蝸桿蝸桿以及齒輪，獲得了設(shè)計(jì)需要的速度。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿傳動(dòng)，經(jīng)過蝸桿蝸桿以及齒輪傳動(dòng)，輸出軸獲得了需要的速度，再通過同步帶傳動(dòng)，最后實(shí)現(xiàn)了雙足機(jī)器人的行走。謝辭感謝指導(dǎo)老師，感謝同學(xué)。首先，感謝指導(dǎo)老師——?jiǎng)⑷A東老師。從最初的畢業(yè)設(shè)計(jì)方案，遇到不懂的，指導(dǎo)指導(dǎo)老師會耐心解答，同時(shí)關(guān)注畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的進(jìn)度，到最后的提出畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的修改和二維工程圖紙的細(xì)節(jié)修改。其次好好感謝自己。自從我拿到畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書開始，仔細(xì)閱讀相關(guān)的要求，按照進(jìn)度填寫了《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告》，對畢業(yè)設(shè)計(jì)整體設(shè)計(jì)方案有了一定的了解。首先是雙足機(jī)器人行走結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，選擇連桿機(jī)構(gòu)，選擇斯蒂芬森型機(jī)構(gòu)作為雙足機(jī)器人的行走結(jié)構(gòu)；其次是雙足機(jī)器人傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，選擇蝸桿蝸桿二級減速器，實(shí)現(xiàn)雙足機(jī)器人的傳動(dòng)；最后考慮雙足機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，選擇電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過同步帶實(shí)現(xiàn)一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)雙足機(jī)器人的兩條腿。在寫畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)候，對雙足機(jī)器人的步態(tài)進(jìn)行詳細(xì)的分析與對比，選擇符合雙足機(jī)器人平穩(wěn)步行的步態(tài)，最終選擇了小跑步態(tài)作為雙足機(jī)器人的步態(tài)，并對小跑步態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對傳統(tǒng)的連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，選擇符合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的連桿機(jī)構(gòu)類型，同時(shí)考慮到機(jī)構(gòu)的自由度，選擇一個(gè)自由度的機(jī)構(gòu)，最終選了連桿結(jié)構(gòu)中的蒂芬森型機(jī)構(gòu)作為雙足機(jī)器人的行走結(jié)構(gòu)，對該腿機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)特征分析和運(yùn)動(dòng)軌跡分析，當(dāng)然在計(jì)算上不夠精確，不擅長對數(shù)學(xué)建模的分析。在對蝸桿蝸桿二級減速器設(shè)計(jì)和計(jì)算校核上所花費(fèi)的時(shí)間是最長的，其中涉及到很多是計(jì)算公式和一些必要的數(shù)據(jù)是需要查對應(yīng)的表才可以得到，最后是完成了必要的校核計(jì)算，雖然校核計(jì)算很繁瑣，還是堅(jiān)持完成了。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不足之處：對行走機(jī)構(gòu)（退機(jī)構(gòu)）的運(yùn)動(dòng)特征分析和運(yùn)動(dòng)軌跡分析，主要是查閱相關(guān)的文獻(xiàn)資料，引用大量的公式，同時(shí)沒有直接運(yùn)用等仿真軟件進(jìn)行模擬運(yùn)動(dòng)軌跡的仿真。最后，感謝同學(xué)。在撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的時(shí)候也遇到很多不懂的，向同學(xué)尋求幫助，同學(xué)大方耐心解答，幫助我。在繪制工程圖的時(shí)候，也提供了幫助。參考文獻(xiàn)[1]鄭浩俊，張秀麗.足式機(jī)器人生物控制方法與應(yīng)用[M].北京:清華大學(xué)出版社，2011.[2]雷靜桃，高峰，崔瑩.多足步行機(jī)器人的研究現(xiàn)狀及展望[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2006.[3]王吉岱，盧坤媛，徐淑芬，雷云云.雙足步行機(jī)器人研究現(xiàn)狀及展望[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2009.[4]孫桓，陳作模，葛文杰等.機(jī)械原理（第八版）[M].北京:高等教育出版社，2013.[5]陳佳品，程君實(shí)，馮萍等.雙足機(jī)器人對角小跑步態(tài)的研究[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，1997（06）:18-19.[6]方亞彬，陳秉聰?shù)?雙足機(jī)器人遛蹄步態(tài)動(dòng)步行的研究[J].機(jī)器人，1995.[7]王松濤，姬慶茹等.基于SolidWorks雙足行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及動(dòng)畫模擬設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2009.[8]濮良貴，陳國定，吳立言等.機(jī)械設(shè)計(jì)（第九版）[M].北京:高等教育出版社，2013.[9]王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn)等.機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社，1996.[10]郝娜.蝸桿蝸桿傳動(dòng)的制造工藝[J].機(jī)械工程師，2012.[11]楊宇維.雙足步行機(jī)腿機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，1994.[12]張錦榮，趙茜.雙足機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J].現(xiàn)代制造工程.2009(08):146-149.[13]孫群，桑春蕾，林寶龍.雙足機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)虛擬設(shè)計(jì)及轉(zhuǎn)彎機(jī)構(gòu)理論分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2009(08):183-185.[14]黃博，王鵬飛，孫立寧.基于行為模式的復(fù)合運(yùn)動(dòng)方式雙足機(jī)器人研究[J].中國機(jī)械工程，2007，18（18）：2159～2162.[15]張軒，王停戰(zhàn)，郭旭偉.AutoCAD2007機(jī)械制圖基礎(chǔ)與工程范例[M].北京：清華