人形机器人设计本科论文.doc

北京科技大学本科生毕业设计（论文）--摘要人形机器人是机器人研究领域最高研究成果的代表，是多学科交叉的综合高新技术领域，它预示着机器人技术未来的发展方向。它涉及到机械电子、计算机、自动控制、无线通讯和仿生材料等众多子学科的相关研究与综合应用。我国积极举办各类机器人大赛，普及机器人知识，以促进机器人技术的发展。本课题以2015年华北五省大学生机器人大赛为背景，自主开发和研究参赛的人形机器人，文中介绍了本届机器人比赛的规则、方案研究等相关内容。重点对人形机器人的机械、电控系统、运动学分析和动作设计等关键技术进行研究。论文第一章主要说明课题来源以及本届人形机器人大赛情况，同时阐明本课题的背景及意义。第二章重点介绍了人形机器人及其相关技术，和国内外人形机器人的发展概况，并结合本课题说明了人形机器人的发展趋势。第三章在分析本届比赛特点的基础上制定参赛方案，研究战术策略，以此确定人形机器人的主要功能及技术要求。第四章首先对机器人各个关节自由度进行了合理配置，共设置了16个自由度。并详细说明其机械结构的设计以及制作过程，最后选择合适的材料进行加工、装配，完成人形机器人的机械系统的搭建，并进行了可靠性分析。第五章阐述了人形机器人的电控系统，包括人形机器人舵机型号、舵机控制板和电池的选取，之后介绍了上位机控制软件及其编程要求，最后说明了用PS2手柄无线控制机器人动作的相关操作。第六章对机器人进行了运动学分析，基于ZMP点对人形机器人行走步态进行了分析，确保进行运动时机器人的稳定性。第七章着重介绍了人形机器人的动作实验，记录了拳击、舞蹈和静态步行的相关动作。本课题的研究为人形机器人的一些仿人动作提供了一个可行的技术参考，形成了一套实用的设计方案和实验方法，可作为人形机器人制作的技术参考。关键词：人形机器人；舞蹈机器人；动作编程；步态规划；舵机控制ThedesignanddevelopmentofhumanoidrobotAbstractThehumanoidrobotisrepresentativeofrobotresearchinthefieldofthehighestachievements,isamultidisciplinarycomprehensivehigh-techfields.Itindicatesthattheroboticsinthefuturedirectionofdevelopment.Itinvolvestherelatedresearchandintegratedapplicationofmechanicalandelectronic,computer,automaticcontrol,wirelesscommunicationandbionicmaterialsandmanysubdisciplines.Inordertopromotethedevelopmentofrobotics,differentkindsofrobotcompetitionhavebeenorganizedalloverthecountrytopopularizerobotknowledge.Thispaper,basedonfiveprovincesofNorthChinaUniversityRobotContest2015,mainlyfocusesondevelopinghumanoidrobotforthecompetition.Thepaperdescribesthestrategyandthekeytechnologiesofhumanoidrobot,mechanicalcontrolsystem,kinematicsanalysisandmotiondesignetc.inthiscompetition.Thepaperfocusesonthecontemporarysituationanddevelopmentofhumanoidrobotinthefirsttwochapters.Italsointroducesthesignificanceofthissubjectbasedonthecompetition.ChaptersIIImainlyanalyzestherulesofthecompetitionanddevelopsstrategiesaccordingtothecharacteristicsoftherules.ChaptersIVfocusesontheresearchofhumanoidrobot’smechenicalstructureandexplaintheprogressofdesign,manufacture,experimentandimprovementinde