關(guān)于舞蹈機器人研究

1、智能機器人結(jié)課論文華北科技學(xué)院智能機器人結(jié)課論文關(guān)于舞蹈機器人的研究學(xué)院（系）：電子信息工程學(xué)院專業(yè)班級：學(xué)生學(xué)號：學(xué)生姓名：成績：1智能機器人結(jié)課論文目錄摘要 .4Abstract.51 緒論 .62 機器人設(shè)計的內(nèi)容與要求.62.1智能機器人設(shè)計的內(nèi)容 .62.2智能機器人設(shè)計的數(shù)據(jù)與要求 .63.舞蹈機器人的設(shè)計 .73.1機械部分 .73.2底盤機構(gòu)的設(shè)計 .73.3彎腰機構(gòu)的設(shè)計 .83.4轉(zhuǎn)身機構(gòu)的設(shè)計 .103.5手臂與頭部機構(gòu)的設(shè)計 .11參考文獻.132智能機器人結(jié)課論文3智能機器人結(jié)課論文摘要本文研究舞蹈機器人的主要作用與應(yīng)用，主要作用是供人觀賞，為人解憂。論文主要研究了舞

2、蹈機器人的功能及工作要求，控制對象舞蹈機器人的工作原理、動作過程，與一些簡單的舞蹈動作與相應(yīng)的機構(gòu)設(shè)計。×××××××××××××× ××××××××××。研究結(jié)果表明：舞蹈機器人具有較好的實際應(yīng)用性，機器人學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為一門綜合運用機械、電氣、計算機、產(chǎn)業(yè)與制造業(yè)等多種工程學(xué)科基礎(chǔ)知識與創(chuàng)造能力的舉足輕重的學(xué)科。并且具有很好的觀賞價值。本文的特色在于：比較

3、詳細(xì)的解釋了舞蹈機器人的設(shè)計，以及舞蹈機器人的實用價值。關(guān)鍵詞： 舞蹈機器人；應(yīng)用；觀賞；價值4智能機器人結(jié)課論文AbstractThe main function and Application Research of dancing robot, the main role is for people to watch, as the people who.This paper mainly studies the functions and requirements of dancing robot, working principle, control object dance rob

4、ot movement process, and some simple dance movements and the corresponding mechanism design.The results show that: the dance robot has practical application of good, robotics has already developed into an integrated use of mechanical, electrical, computer, industrial and manufacturing a variety of e

5、ngineering disciplines of basic knowledge and ability of the subjects play a decisive role. And has good ornamental value.The characteristic of this paper is: a more detailed explanation of the design of dancing robot, and practical value of dancing robot.Key Words：Dance robot; application; ornament

6、al value;5智能機器人結(jié)課論文1 緒論機器人技術(shù)作為20 世紀(jì)人類最偉大的發(fā)明之一，自20 世紀(jì) 60 年代初問世以來，經(jīng)歷 40 余年的發(fā)展已取得長足的進步。未來的機器人是一種能夠代替人類在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下從事危險、復(fù)雜勞動的自動化機器，是集機械學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、控制論、計算機、人工智能與系統(tǒng)工程等多學(xué)科知識于一身的高新技術(shù)綜合體。走向成熟的工業(yè)機器人，各種用途的特種機器人的多用化，昭示著機器人技術(shù)燦爛的明天3 。2 機器人設(shè)計的內(nèi)容與要求2.1 智能機器人設(shè)計的內(nèi)容隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，機器人技術(shù)已廣泛應(yīng)用于人類社會生活的各個領(lǐng)域，特別是舞蹈機器人具有人類外觀特征、可愛的外貌、

7、又兼有技術(shù)含量，極受青少年的喜愛。本課題要求設(shè)計一具有簡單人體功能的、模擬舞蹈動作的類人型機器人，完成簡單人體舞蹈的基本動作：可以前進后退，左右側(cè)行，左右轉(zhuǎn)彎與前后擺動手臂，行走頻率為每秒兩步，舉手投足、轉(zhuǎn)圈、頭部動作靈活、并具備的語音功能。通過語音識別技術(shù)，可以對小機器人進行語音控制， 通過發(fā)出語音命令， 控制機器人的。 機器人包括底座、 頭部、上身、下肢、以及電路控制板，分別控制手臂、頭部與底盤運動的電機及傳動機構(gòu)等。通過電路控制與機械傳動，可使機器人動作。知識范圍涉及機構(gòu)學(xué)、力學(xué)、電子學(xué)、自動控制、計算機、人工智能等。2.2 智能機器人設(shè)計的數(shù)據(jù)與要求1、機器人身高 80120 ，表演時

8、機器人隨音樂翩翩起舞，動作協(xié)調(diào)、靈活；2 、表演各種舞蹈的基本動作，具體動作可自行設(shè)計。涵蓋行進、轉(zhuǎn)圈、舉手投足、頭部等動作；3、整套動作持續(xù)4 分鐘左右；4、機器人結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，重量輕；5、靈活的多功能機器手臂：活動空間大，可360 度旋轉(zhuǎn)。6、采用電機驅(qū)動，運動準(zhǔn)確可靠。6智能機器人結(jié)課論文3. 舞蹈機器人的設(shè)計3.1機械部分機械部分包括： 底盤機構(gòu)的設(shè)計、 彎腰機構(gòu)的設(shè)計、 轉(zhuǎn)身機構(gòu)的設(shè)計、 手臂機構(gòu)的設(shè)計、轉(zhuǎn)頭機構(gòu)的設(shè)計。3.2 底盤機構(gòu)的設(shè)計（ 1）行走式簡圖如下圖 3.2 行走機器人簡圖行走式，能夠在平地上、凹凸不平的地上步行，能上下臺階，其粗糙路面性能較好，好的關(guān)節(jié)，穩(wěn)定好的

9、牽引力。它的缺點是不能原地轉(zhuǎn)動，速度慢，控制復(fù)雜，移動困難，操縱性差，機械復(fù)雜，電機性能要求嚴(yán)格，價格昂貴。（ 2）移動方式為履帶式簡圖如下履帶驅(qū)動輪從動輪導(dǎo)向輪圖 3.3 移動方式圖履帶式移動方式的特點是運動平穩(wěn)， 適合爬坡度比較大的地方， 這是輪式所做不的。但缺點是加工制作比較麻煩，履帶一般是需要到市場上購買的，且摩擦力很大、能量損耗大。（ 3）前輪偏轉(zhuǎn)后輪驅(qū)動移動式簡圖如下7智能機器人結(jié)課論文圖 3.4 底盤移動方式可以實現(xiàn)車體任意的定位與定向，可以做到零回轉(zhuǎn)半徑。特別是能通過將輪向正交速度方向?qū)崿F(xiàn)急停。車底盤、四輪、驅(qū)傳動裝置、舵機與控制盒的行走信道共同組成行走系統(tǒng)。但由于前后啟動慣性

10、不一樣，導(dǎo)致機器人的不平衡，特別是重心高的機器人。（ 4）輪式差速驅(qū)動驅(qū)動輪萬向輪圖 3.5 底盤移動方式采用兩個驅(qū)動輪，兩個萬向輪，萬向輪用于平衡。機構(gòu)簡單，容易制造及裝配；能在原地旋轉(zhuǎn)以獲得不同的方向。因此它是比較適合的一種底盤機構(gòu)。3.3 彎腰機構(gòu)的設(shè)計腰部的設(shè)計思路是，作為人形機器人的腰部，主要做要是承接了上部的重量，設(shè)計的時候腰部能做到水平的轉(zhuǎn)動最好，如果不能將會極大地影響整個機器人的平衡；所以盡量減少可變的環(huán)節(jié)， 故在腰部轉(zhuǎn)動的設(shè)計中不采用電機再經(jīng)傳動其他機構(gòu)最后帶動腰部的轉(zhuǎn)動方式，而是直接使用電機實現(xiàn)彎腰。(1) 齒輪機構(gòu)簡圖如下圖 3.6 齒輪傳動方式齒輪機構(gòu)的優(yōu)點是平穩(wěn)，自鎖

11、性好，精度高。但加工比較困難，且不利于固定，造8智能機器人結(jié)課論文價也很高。（ 2）連桿機構(gòu)簡圖如下下腰部腿部電機圖 3.7 連桿傳動方式結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，更重要的是它的運動規(guī)律正好符合人體運動的原理。我們的舞蹈機器人就是采用這樣的機構(gòu)來實現(xiàn)彎腰的。(3) 連桿機構(gòu)簡圖二具體實現(xiàn)方式如下：先通過一根軸穿過鞠躬機構(gòu)與機器人上半身的兩只手臂固定，然后電機通過一個搖桿連接到彎腰機構(gòu)的一個長方形槽中，在電機轉(zhuǎn)動的過程中，帶動鞠躬機構(gòu)做以與手臂固定軸為中心的前后彎腰鞠躬動作，所需的零件包括一根軸，一個帶有與軸相同大小的孔與在孔同一側(cè)的開有長方形槽的鋁條。并且考慮在這個機構(gòu)上，能夠與手臂機構(gòu)相固定。機構(gòu)

12、如圖所示：手臂與頭部機構(gòu)側(cè)視效果固定用軸孔軸可前后搖動長方形槽搖桿零件正視圖機器人鞠躬機構(gòu)鞠躬機構(gòu)的裝配順序如下：(1) 取適當(dāng)長度的鋁條打軸孔與磨長方形槽，在上身支架兩端打相同的孔，軸穿過該鋁條后穿過兩個支架并固定好(2) 加工可固定于電機軸上的搖桿，一端可固定住電機，另一端固定搖桿的軸并與加工9智能機器人結(jié)課論文好的鋁條的長方形槽相結(jié)合(3) 將電機固定在上身左邊支架的一側(cè)(4) 為了防止彎腰機構(gòu)前傾，用兩根橡膠帶做一定的固定，以使電機拉住機構(gòu)向下彎腰時更加穩(wěn)定在彎腰機構(gòu)中，如果將機構(gòu)的位置與方向調(diào)換過來，動作就可變?yōu)榧绲淖笥覔u擺，因為設(shè)計水平有限，沒有將兩種動作結(jié)合在一起的機構(gòu)設(shè)計出來。

13、3.4 轉(zhuǎn)身機構(gòu)的設(shè)計(1) 連桿原理實現(xiàn)的轉(zhuǎn)身機構(gòu)轉(zhuǎn)身機構(gòu)的設(shè)計原理與彎腰機構(gòu)的設(shè)計原理差不多，在此就不做多的比較論證了。我們還是采用連桿機構(gòu)，但具體的設(shè)計又與前面稍微不同。上腰部電機圖 3.9轉(zhuǎn)身機構(gòu)(2) 電機做轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)身機構(gòu)手手電機軸承內(nèi)圓及固定孔軸承外圓滾動軸承安裝方向固定裝置腳腳正視圖頂視圖圖 3.10 機器人的腰部機構(gòu)機器人的腰部機構(gòu)用于實現(xiàn)機器人左右轉(zhuǎn)身的動作，主要部件包括一個滾動軸承、一個自行加工的可固定滾動軸承內(nèi)部圓的零件，以及必備的其它固定零件。滾動軸承的特點在于當(dāng)內(nèi)圓固定時，外圓可以轉(zhuǎn)動，反之亦然。機器人的腰部機構(gòu)10智能機器人結(jié)課論文正是從這個特點出發(fā)制作的，要實現(xiàn)機

14、器人腰部左右轉(zhuǎn)動，就讓滾動軸承內(nèi)部圓與可固定電機軸的傳動零件固定，同時該零件與機器人下身機構(gòu)固定，滾動軸承與機器人上身機構(gòu)固定，再將電機與傳動零件固定后又與上身機構(gòu)固定，這樣，在電機轉(zhuǎn)動的過程中，利用軸承的作用，機器人下身機構(gòu)不動時，由于上身機構(gòu)與軸承外圓固定，電機旋轉(zhuǎn)帶動了軸承外圓的旋轉(zhuǎn)，于是，機器人上身就繞著軸承中心作轉(zhuǎn)身運動。這種機構(gòu)的缺點是電機軸受力較大，電機容易損壞，同時要求電機有足夠的轉(zhuǎn)矩。3.5 手臂與頭部機構(gòu)的設(shè)計圖 3.11 手臂機構(gòu)手臂機構(gòu)的是機器人整體比較重要的環(huán)節(jié)，手臂自由度較多，機器人的很多動作都通過手臂體現(xiàn)出來。由于頭部機構(gòu)比較簡單，在此與手部一起畫出來，因為設(shè)計要

15、求沒有點頭動作，我們只要一個電機來達(dá)到頭部動作就可以了。手臂機構(gòu)就是機器人的兩只手臂，在本次設(shè)計中將機器人的手部的兩個電機與帶動機器人頭部轉(zhuǎn)動的電機固定在了同一個機構(gòu)上，同時，將該手臂與前后彎腰的機構(gòu)相固定，構(gòu)成機器人的上半身機構(gòu)的一部分，然后該整體又與機器人的左右支架與腰部機構(gòu)相結(jié)合，一起構(gòu)成機器人的上半身機構(gòu)。參看做的很好的機器人的例子，機器人的手臂是機器人復(fù)雜程度的重要標(biāo)志之一。手臂所具有的自由度越多，動作時活動的空間就越大，所做的動作就越精細(xì)，完成的任務(wù)就越復(fù)雜。本次設(shè)計機器人的手臂由一根橫桿構(gòu)成，左右兩端分別固定左右手的兩個電機，可做前后 360 度的旋轉(zhuǎn)，中間固定機器人的頭部電機，

16、可帶動頭部做 360 度的旋轉(zhuǎn)，其中手臂的機構(gòu)還可以繼續(xù)擴展，在肩部上與臂末端可再擴展兩個電機，實現(xiàn)三個自由度的動作。如圖所示：11智能機器人結(jié)課論文手臂電機安裝方向安裝方向安裝方向頭部電機固定用可擴展到多個自由度正視圖擴展設(shè)想機器人的手臂機構(gòu)同時，為了防止手臂旋轉(zhuǎn)過度使動作錯亂，同左右轉(zhuǎn)腰的機構(gòu)一樣，可在機器人手臂轉(zhuǎn)動限定角度內(nèi)裝上限位開關(guān)，以達(dá)到動作的一致性。裝配順序：(1) 選擇合適鋼性材料鉆好孔后將左右手兩個電機與頭部電機固定住(2) 將上述做好的機構(gòu)通過一塊鋼片鉆孔后用螺釘固定在前后彎腰的機構(gòu)上(3) 將兩個傳動桿固定到左右兩個手臂電機上，在傳動桿的另一端固定直徑大小適合的兩根鋼軸作

17、為機器人的手臂用(4) 將一個傳動桿固定在機器人的頭部電機的軸上，作為機器人可360 度轉(zhuǎn)動的脖子12智能機器人結(jié)課論文參考文獻參考文獻1 黃 冰 . 微機原理及應(yīng)用 M. 重慶：重慶大學(xué)出版社， 2001.2 蔡自興 . 機器人學(xué) M. 北京：清華大學(xué)出版社， 2000.9.3 周遠(yuǎn)清，張自興 , 許萬雍 , 賈培發(fā)等 . 智能機器人系統(tǒng) M. 北京：清華大學(xué)出版社，1988.4 計算機科學(xué)與技術(shù)百科全書 ( 選編本 )J. 清華大學(xué)出版社 .2002.5 侯朝幀 . 微機與單片機應(yīng)用基礎(chǔ) M ，北京：北京理工大學(xué)出版社， 1995.6 余永權(quán) . 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的功率接口技術(shù) M. 北京：北航出版社， 1991.7 羅宜晶 . 多媒體計算機軟件大全 J. 成都：電子科技大學(xué)出版， 1991.8 高海生等 . 單片機應(yīng)用技術(shù)大全 M. 成都：西南交大出版社， 1996.9 何立民 . 單片機應(yīng)用技術(shù)選編 1/2/3M. 北京：北航出版社， 1992.10 DALAS Sem