作品名稱：基于3D打印的雙足機器人
學校名稱：哈爾濱石油學院
參賽隊伍：夢想
參賽學生：范驍 馬平 唐偉
指導老師：李佳輝 王妍瑋
雙足機器人是機器人研究領(lǐng)域最前沿的問題之一，它是集機械計算機、仿生學、多傳感器融合技術(shù)及人工智能等多門學科于一體走方式具有最高的靈活性，特別適合于日常環(huán)境中與人類協(xié)作完成在危險環(huán)境作業(yè)領(lǐng)域內(nèi)具有廣闊的應用潛力。因此研究雙足機器人的學術(shù)價值和重要的實際應用。實現(xiàn)雙足的擬人穩(wěn)定行走是雙足機器人主要目標之一。從仿生角度出發(fā)，實現(xiàn)穩(wěn)定擬人運動步態(tài)行走具有重要作用，在此主要研究雙足機器人仿生機構(gòu)設(shè)計和機構(gòu)運動仿真分析。
分析國內(nèi)外雙足機器人研究領(lǐng)域內(nèi)的機械結(jié)構(gòu)，驅(qū)動方式，自功能特性，結(jié)合對人的腿部關(guān)節(jié)及肌肉運動的生理分析，模擬人類和肌肉運動形式，我們設(shè)計了二自由度的空間并聯(lián)機構(gòu)和單自由度的平面機構(gòu)，并用于雙足機器人仿生關(guān)節(jié)設(shè)計，同時建立了這兩種機構(gòu)的數(shù)求解這機構(gòu)運動學正解和逆解，以及分析關(guān)節(jié)輸入輸出的靜力學關(guān)規(guī)則設(shè)定雙足機器人各個桿件參數(shù)及關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)立關(guān)節(jié)坐標系，得到雙足機器人的運動學方程?；陔p足機器動的設(shè)計要求，結(jié)合人的步態(tài)形式，規(guī)劃了雙足機器人擬人運動步了在前向平面內(nèi)的擬人運動步態(tài)圖。對步態(tài)圖中關(guān)鍵姿態(tài)的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)據(jù)采集，采用樣條插值和多項式擬合的方法，得到單腿支撐相內(nèi)的在關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動空間內(nèi)的軌跡表達式，通過Solidworks軟件建立模型，對所設(shè)計的步態(tài)進行運動仿真，得到一組擬人步態(tài)。
而傳統(tǒng)的機器人笨重、材料價格高，我們這次采用3D打印作為基礎(chǔ)材料，從根本上解決了價格貴，運動笨重的缺點，3D打印的零件加工方便、造價低、來源廣、易加工，使其可以應用在各行各業(yè)中去。
鑒于國內(nèi)外發(fā)展趨勢，我國的雙足機器人研究起步較晚，有待近一步發(fā)展，特別在雙足機器人結(jié)構(gòu)上，基于連桿機構(gòu)設(shè)計的雙足機器人并不多。因此，這次作品主要從連桿機構(gòu)原理入手，研究雙足機器人的仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計，進而在此基礎(chǔ)上研究被動行走的雙足機器人，并利用solidworks軟件實現(xiàn)機器人的三維實體建模。
