人形機器人設(shè)計與制作實驗報告

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1、人形機器人的設(shè)計與制作結(jié)課報告姓名：鐘樂樂指導(dǎo)老師：羅忠文班級：040131學(xué)號：20131003495一．人形機器人簡介人形機器人：又稱仿人機器人，是具有人形的機器人。現(xiàn)代的人形機器人一種智能化機器人，例如ROBOT·X人形機器人，在機器的各活動關(guān)節(jié)配置有多達17個伺服器，具有17個自由度，特顯靈活，更能完成諸如手臂后擺90度的高難度動作。它還配以設(shè)計優(yōu)良的控制系統(tǒng)，通過自身智能編程軟件便能自動地完成整套動作。人形機器人可以隨音樂起舞、行走、起臥、武術(shù)表演、翻跟斗等雜技以及各種奧運競賽動作。人形機器人集機、電、材料、計算機、傳感器、控制技術(shù)等多門學(xué)科于

2、一體，是一個國家高科技實力和發(fā)展水平的重要標志，因此，世界發(fā)達國家都不惜投入巨資進行開發(fā)研究。日、美英等國都在研制仿人形機器人方面做了大量的工作，并已取得突破性的進展。中國的機器人事業(yè)也正處于蒸蒸日上的時期。二．人形機器人的硬件組成1.組裝機器人所需的零件列表與選用原則零件名稱圖片數(shù)量規(guī)格與備注馬達轉(zhuǎn)盤16使用任何4*2*4cm大小的（2頭SERVO（伺服機）都行，軸數(shù)也部）是暫定，功能越多軸數(shù)當然會越多L型支架21.6mm的鋁合金，這可輕易的使用鉆床自己動手做Servo架162mm或是1.6mm的鋁合金，這（2頭形狀比較復(fù)雜，可能得讓工廠部）制作U型1

3、4長度較短的，1.6mm鋁合金（1頭部）人形頂蓋1胸板連接專用件，1.6mm鋁合金人形腳底2腳部專用件，1.6mm鋁合金人形護甲2胸部專用件，1.6mm鋁合金11.6mm鋁合金直條型支架螺絲若干M2.5x10mm螺絲142M2.5x6mm螺絲87M3x8mm螺帽32M2.5螺帽87M3培林（軸153x8x3承）2.材料的選用：SERVO到底采用什么，看到底預(yù)算到哪里，當然，品質(zhì)越好的SERVO功能就越好，這部分使用普通有耳朵的SERVO（如下圖左）原因是—便宜，但這樣會犧牲重量，有兩邊耳朵的SERVO需要比較多的零件來固定，相對來講重量會比較重；使用沒耳

4、朵的SERVO（如下圖右），固定所需的零件會明顯比較少，重量會比較輕，很多表現(xiàn)會比較好，但相對這種SERVO的價格都明顯比較高，如何取舍就看的實際狀況來決定了。再來，機構(gòu)部分，使用鋁合金應(yīng)是最好的選擇，因為鋁比較輕，強度對于這種等級的機器人來說也夠，一般人若是不想去工廠加工，也可以買鋁板回來自己用線鋸和磨刀慢慢的加工一樣做的出來；有人想用薄的白鐵板作，理由是可輕易使用剪刀去剪形狀，個人比較不喜歡，因為白鐵明顯比鋁還重，做出來的機器人重量會重個上百甚至數(shù)百克，對于SERVO的負擔和耗電量都是一大考驗。有些對剛性要求不是很重要的地方，也可以考慮改用塑膠板，例

5、如上面零件列表里面的胸部專用件，這甚至可以利用熱風(fēng)槍和鍋子，來輕易的制作出曲面等比較特殊的構(gòu)型，然后再裁切和打磨成想要的形狀，作出個人的特色。螺絲部分在設(shè)計時要詳細的考慮，筆者特愛2mm或是1.4mm直徑的螺絲，相對比3mm要明顯輕，但因為這種螺絲相對比較小，鎖的深度不夠的時候，容易脫落。一般的機器人比賽因為都是比較溫和的行進動作，使用小又短的螺絲就差不多能勝任；但對于機器人格斗來說，因為所實施的動作相對比較激烈，若是還使用2mm以下的螺絲設(shè)計，很容易一陣激烈運動以后，發(fā)生螺絲脫落導(dǎo)致機器人的零件掉落。雖然有些組裝者會想要使用螺絲膠來固定，筆者并不建議這

6、樣，因為機器人使用的時候，SERVO或是機構(gòu)零件難免會壞，若是使用螺絲膠固定螺絲，會容易在損壞的時候增加拆裝或更換零件的困難度，反而造成不必要的麻煩。鎖螺絲還要考慮和機構(gòu)間的密合問題，因為采用的機構(gòu)是1~2mm（看使用的位置受力程度來決定厚一點或是薄一點），這種厚度的機構(gòu)，若是鉆孔直接攻牙，要鎖2mm或以下的螺絲會很不穩(wěn)定，容易因為激烈運動而脫落。解決方式有幾種，常用的方式是直接把SERVO的螺絲先拆下，然后把機構(gòu)和SERVO并在一起鎖上，這種情況其實是利用到SERVO螺絲的攻牙孔，因為比較深（通常至少有5mm），螺絲的抓取力會比較足夠，日本的KONDO

7、的KHR系列機器人或是臺灣的鐵蛋機器人都是這樣做的，如下所示：另外的做法就是利用螺母，把機構(gòu)和馬達固定在一起，這樣也可以很穩(wěn)固，但這樣做多了螺絲和螺母的額外重量，雖然沒多重，但一整臺機器人可能用上一兩百顆螺絲，這種重量的增加就很明顯了。3.組裝步驟建議得先在紙上或是繪圖軟體里面把機器人的概圖先畫好，先模擬自己的機器人想要作出怎樣的動作，需要多少維度，每個關(guān)節(jié)想要往哪個方向動多少度，還要記得把SERVO能做出的運動角度考慮進去（通常SERVO只能中間點往左右各移動60~75度），不同的SERVO能做出的角度也會有所不同，必須先測試清楚再來規(guī)劃，免得組裝好以

8、后才發(fā)現(xiàn)想要的某個動作會卡到，若是干擾到別的部分的運動空間（機構(gòu)間的干涉問題），