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1、創(chuàng)新設計實訓 設計題目： 四 足 機 器 人 完成日期： 2 0 1 2年 4 月 學 院： 機 械 工 程 學 院 專 業(yè)： 機 械 工 程 及 自 動 化 指導老師： 武 剛 小組成員：課程成績評價表學號姓名年級專業(yè)工作分工成績程序編寫論文撰寫模型搭建造型設計模型搭建造型設計模型搭建造型設計模型搭建造型設計整體評價性能（70%）美觀與創(chuàng)意（30%）評語：目 錄一、樂高機器人簡述.4二、問題的提出和分析.52.1 實驗目標.52.2 功能分析.5三、方案的選擇和模型的搭建.53.1 行走功能.53.2 美感工作. .7四、設計小結.84.1 感想.84.2 感謝.8一、樂高機器人簡述上個世紀
2、的八十年代，稱為個人計算機（PC）的時代，把九十年代稱為Internet飛速發(fā)展的時代，那么本世紀的第一個十年，會是個人機器人（PR）的時代。隨著智能機器人技術的發(fā)展，智能機器人的教育走入中、小學校已經成為必然趨勢。智能機器人教育走進普通中、小學校的可能性和必然性估計會在今后的五年內得以實現(xiàn)。21世紀是全球科技經濟激烈競爭的世紀。參與激烈的競爭，擔負建設的重任，時代向新一代中國青少年提出了高標準、高要求，讓他們提高素質、發(fā)展?jié)撃?，適應當今這樣一個科學普及的信息化，現(xiàn)代化時期，他們才能成長為合格的祖國現(xiàn)代化事業(yè)的建設者和接班人。在這里，你可以了解到：樂高機器人發(fā)展史及發(fā)展方向、機器人的構成、機器
3、人的制作、操作、機器人的語言編程、機器的競賽規(guī)則、競賽技巧等。在這里，我們將破除青少年對機器人的神秘感，提高青少年的邏輯思維能力、動手協(xié)作能力和創(chuàng)造能力，讓青少年親手搭建制造一個屬于自己的夢想中的個人機器人。我們還會組織一些對個人機器人感興趣的青少年，參加多項國際性的機器人大賽，展現(xiàn)證明中國新一代的智慧和風采。 機器人教育是當今教育中“第一綜合”教育資源。 在美國麻省理工、塔輔茨大學、卡內基梅隆大學、哈佛大學、美國太空總署等等世界著名高等學府和科研機構應用樂高機器人在教育和科研項目的設計中，有許多教授使用樂高積木開展和研究各種課程，包括機器人、機械、計算機、設計與技術和創(chuàng)造性思維的促進等。他們
4、設計的這些教育方法和課程有適合大中小學的，也有適合研究生課題的。中國也有許多學校開始使用樂高積木來開展各種拓展性和創(chuàng)新性的科學技術類課程，促進學生的創(chuàng)造力、解決問題能力，以推進素質教育。每年，國際和國內的樂高機器人大賽更是吸引了很多的學生和家長愛好者的參與。 二、問題的提出和分析2.1 實驗目標四足機器人主要有一個實驗的目標：機器人穩(wěn)定的模擬人得兩條腿直立穩(wěn)定的行走。2.2 功能分析四足機器人必須具備一些主要的功能：行走功能。四足機器人的行走系統(tǒng)可由LEGO低速電機經齒輪傳動適當組合進行減速，驅動曲柄滑塊機構進行運動，模擬腿部的向前邁進，但是由于機器人腿部沒有膝關節(jié)，所以行進時不能保持平衡，因
5、此我們在設計是又安裝了一個支撐架。這過程需要兩個個電動機，用來給左右的兩個腿部提供動力，使其運動。 三、方案的選擇和模型的搭建我們在初步分析了上述需要實現(xiàn)的功能后，開始了我們方案的選擇和模型的搭建。3.1 行走功能。（1）骨架的搭建。首先，首先，我們要把機械人的骨架搭建好，骨架作為整個機器人的支撐其承載力必須要滿足要求，否則就不能支撐整個機器人的重量，所以我們選擇多列板作為底板并且選用單列板進行加強固定，機器人的腿部、支撐點和連接處更是重中之重，我們都選擇加強固定，反復試驗后終于抵抗住震動（為了提高抗震能力：增加了橡膠圈來減震）并且保持穩(wěn)定的行走。搭建結果如下圖所示。骨架的搭建（2）曲柄滑塊機
6、構和齒輪機構的安裝。骨架搭建好后，考慮的是怎么模擬人腿的向前邁進，我們選擇是曲柄滑塊機構，然后選擇齒輪機構把兩個電動機的動能傳遞到曲柄滑塊機構上。在安裝過程中，兩側必須保持完全一致，否則就會造成機構運行時的不穩(wěn)。（3）電動機的放置。接下來就是放置電動機了，電動機直接固定在多列板上，直接進行驅動兩個電動機，然后通過齒輪機構傳遞能量。這樣做優(yōu)點是減輕了機器腿壓力、提高穩(wěn)定性，缺點是造成了動能的損失和驅動力下降。3.2 美感工作。經過上面內容后，我們四足機器人的結構基本上就完整了。作為工科的學生，我們都把性能放在了第一位，在性能實現(xiàn)的基礎上，我們也對機器人進行了美化工作。 四、設計小結4.1 感想我
7、認為這次的創(chuàng)新設計實驗是非常有意義的，因為我們在學校大多數(shù)時間都是在和理論打交道。理論固然非常的重要，但是實踐卻也是不可或缺的，一個人即使理論再好，但是他的動手能力和臨場創(chuàng)新以及組織協(xié)商比較差，也會對自己以后的工作造成很大的麻煩。而且這次實驗讓我們充分的認識到了自己的不足，尤其是創(chuàng)新能力，所以在以后的學習中：我們不僅要牢固的掌握好理論基礎，而且也要關注前沿的與本專業(yè)有關的科技，與時俱進豐富自己的視野。這次實驗的編寫程序對于我們也是一個很大的挑戰(zhàn)，在老師講解下我們也初步了解編程，通過反復的實驗終于調好了自己的程序，完成了這些簡單程序編寫。4.2 感謝感謝學院開設這門課程，給我們一次真正實踐的機會，讓我們能夠把理論與實踐相結合，也學習到了樂高機器人的編程，給予我們知識上的很大提高，也了解了創(chuàng)新的重要性。特別感謝武剛老師在實驗過程給予我們指導和幫助，老師非常的耐心給我們講解設計的原理和程序的編寫，并且在調試程序時更是幫助我們去查找錯誤，修改不完善的程序指令，給予我們外觀創(chuàng)新設計的啟發(fā)，使我們順利的完成了設計和編程。
創(chuàng)新設計實訓兩足機器人
