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哈爾濱理工大學 畢業(yè)設計(論文) 開 題 報 告 學生姓名 張增生 學 號 1630060332 專 業(yè) 機械設計制造及自動化 班 級 機械16-3班 指導教師 趙金濤 2020年3月20日 課題題目及來源： 題目：步行四邊形機器人結構設計 題目來源： 自擬 課題研究的意義和國內外研究現狀： 1.1課題研究的意義 近年來機器人領域發(fā)展迅速，機器人也不再局限于工業(yè)生產，各種各樣的機器人融入到我們的生活中?，F在最廣泛被人們使用的是輪式機器人以及履帶式機器人，多用于倉庫存儲、物資運輸等地面較為平坦且環(huán)境簡單的地方，例如某快遞倉庫所使用的輪式機器人。但是輪式機器人與履帶機器人無法適應復雜環(huán)境，在野外等環(huán)境工作效率大大降低。因此，相比于輪式和履帶式機器人，足式機器人對非結構環(huán)境具有更強的適應性，能夠在復雜的陸地和淺灘地面環(huán)境下實現穩(wěn)定的行走。 足式生物因其強大的機動能力與靈活性而遍布全世界的大陸，這種能力也足以支撐其在多種復雜環(huán)境之下行動自如。步行四邊形機器人則是模仿自然界中靈活性較強的四足生物而來，如典型的犬型機器人，可在山地、叢林、建筑廢墟中活動自如，進行物資運輸、偵查、搜救等工作。其次，在同等體積的情況下步行機器人的穩(wěn)定性要強于輪式、履帶式機器人，在出錯的情況下也具有很強的自我調整能力。步行四邊形機器人的結構決定了其質量、靈活度、運動能力等多種重要參數，所以步行四邊形機器人機構設計可以優(yōu)化機器人的各種性能，使其更加適應地形、降低運動時的錯誤率，從而提高其工作效率，對人類社會進步和發(fā)展有著重大意義。 1.2 國內外研究現狀 1.2.1 國內研究現狀 我國對于機器人的研究要晚于美國、德國等技術基礎較強的發(fā)達國家，而步行機器人復雜程度較高，所以近十幾年來我國步行機器人技術才有所發(fā)展。我國最初的一些四足機器人，例如由上海交通大學開發(fā)的四足機器人Baby Elephant，如圖1-1所示。該機器人配備有線性位移傳感器和壓力傳感器，位于作為執(zhí)行器的液壓缸上，主體上的陀螺儀和腿尖上的接觸傳感器。機器人的平衡和恒定的高度通過控制身體和擺動腿的軌跡來保證。 由于步行機器人在某些特定的重要壞境中有著巨大的作用，以及此領域有著巨大的發(fā)展空間與潛力，我國多個知名高校對此項技術進行了研究并取得了巨大的成果。例如，2017年5月，浙江大學與南江機器人聯合展示了名為“赤兔”的四足機器人，拿下全球學生設計評價最具含金量的Top1桂冠，如圖1-2所示。赤兔機器人重約60公斤，高約0.5米，可以實現小跑、小跳等動作，一般運行速度相當于成年人的步行速度，還可以做出爬樓梯、越過障礙物等相對復雜的動作。 同樣是浙江大學，2018年自主研發(fā)出了“赤兔”機器人的升級版“絕影”。在機器人“赤兔”的基礎上增加了高效的識別裝置，可以識別減速帶、臺階、防護欄桿等多種常見障礙物，還可以識別雪地、草地等高度差不均衡的地形，并通過傳感系統自動調整落地動作，加強自身的連貫性與平衡性。如圖1-3所示。 圖1-1上海交通大學四足機器人 圖1-2“赤兔”機器人 圖1-3“絕影”機器人 圖1-4鄭州大學四足機器人 在設計步行機器人最主要的部分是設計腿部結構，腿部結構決定了機器人的運動方式，也決定了其主要功能。近些年國內很多研宄機構和院校對于機器人腿部結構創(chuàng)新研究的成績非?？捎^。例如，中國鄭州大學機械工程學院研制出一種新型混合式四足機器人，如圖1-4。此機器人腿部采用液壓驅動桿式聯動裝置，這種結構更接近于四足動物的腿部結構，其中連桿與人腿部大腿肌的工作方式十分相似，起支撐、調節(jié)作用，進一步提高了機器人的穩(wěn)定性。 重慶大學設計了一種電機整周轉動驅動腿部實現擺轉跨步動作方案，具有切比雪夫機構、五桿機構組成的２自由度雙曲柄復合連桿機構的機器人腿部結構，如圖1-5。其中切比雪夫機構是一種常見的機器人足式結構，運行動作類似于步行，可使機器人腳部抬離地面，大大加強了機器人的越障能力。五桿機構則優(yōu)化了具體運動軌跡，增強了運動時的穩(wěn)定性。 天津大學機構理論與裝備設計教育部重點實驗室近期設計研制了一種新型下肢康復機器人機構，該機構的結構模型是兩自由度的五桿機構，并在此基礎上進行改性，使機構運動軌跡可調，如圖1-6。該機構在不同人使用時進行小幅度的微調即可符合使用者的具體要求，并且運行幅度較小、穩(wěn)定性好，其運動軌跡符合人體腿部運動軌跡。 圖1-5連續(xù)電驅動腿部五桿機構 圖1-6下肢康復機器人機構 1.2.2 國外研究現狀 國外對于步行機器人的研究始于19世紀70年代，首臺步行機器人是由美國公司Mosher研發(fā)的“Walking Truck”，用來在一些復雜的地形中協助搬運物資。但在那個時期步行機器人的研發(fā)受到技術、社會環(huán)境等多方面制約，其性能與近十幾年的步行機器人相差甚遠，并且沒有形成一個完善的體系。美國波士頓動力公司于2005年研發(fā)了以汽油為燃料的四足機器人“BigDog”，如圖2-1。其單足運動主要由三個旋轉副和一個移動副完成，整體結構具有12或16個主動自由度，由液壓驅動裝置提供動力。 圖2-1四足機器人“BigDog” 圖2-2四足機器人“Cheetah” 同樣是波士頓公司，于2015年研發(fā)了四足步行機器人“Cheetah”，如圖2-2。 “Cheetah”與前幾代步行機器人最大的優(yōu)點是其速度遠高于前幾代機器人，平均時速可達16km/h，最大時速達到48km/h，高于人類速度的極限。在此基礎上還可以在奔跑時進行穩(wěn)定的轉彎、急停等動作?！癈heetah”的結構以及運動方式參考了自然界中速度最快的動物獵豹，其動力來源不同于之前的液壓驅動裝置，而是采用電擊的方式作為動力來源，其不同之處在于這種方式反應更加的迅速敏捷。而“Cheetah”能達到高速的最重要原因是其對于每次奔跑時力量的控制，“Cheetah”可通過激光感應器辨別障礙物的屬性，通過算法計算得出輸出力的大小，增強了其奔跑時的穩(wěn)定性。 除了四足步行機器人，還有許多根據人體下肢結構研發(fā)的雙足機器人。例如波蘭的波茲南理工大學控制機器人和信息工程學院研制的仿哺乳動物機器人腿部結構設計，如圖2-3。Marco Ceccarelli等人提出的一種以平面四連桿機構為基礎的機器人腿部模型，如圖2-4。這類機器人機構相對于四足步行機器人較為簡單，成本低且易于操控，但在穩(wěn)定性、運行速度以及承載能力上要遜色于四足步行機器人?，F階段對于此類機器人的應用并不廣泛，但可預測其未來在服務業(yè)等領域有很大前景。 圖2-3波蘭機器人腿部機構 圖2-4平面四連桿機構腿部機構 課題研究的內容，擬解決的主要問題： 2.1 課題研究的主要內容 研究對象：步行四邊形機器人結構設計 研究內容： 1、闡述課題背景，對國內外相關研究現狀進行總結和分析； 2、根據主要技術指標，在分析國內外研究現狀的基礎上制定總體設計方案，并闡明方案制定依據； 3、選定步行四邊形機器人的結構方案，確定整體結構。按照擬定的功能要求，選定各對應的功能單元； 4、根據擬定方案確定技術參數，設計主要零部件，并校核； 5、利用校核后的數據，加以設計繪制裝配圖，并依據實際需要，隨時改善。 6、得出設計結論。 2.2課題擬解決的主要問題 步行機器人的腿部結構直接影響了其運動性能以及功能的可行性，因此腿部的結構、腿的數量與腿的布局是設計時最重要的部分。一般滿足使用條件的機構不易太復雜，并且腿的數量不易過多，否則會限制機器人腿部的運動軌跡，機器人的整體質量也會隨之增大，因此其主要問題有以下幾點。 1、 機器人步態(tài)規(guī)劃，包括靜步態(tài)規(guī)劃、動步態(tài)規(guī)劃； 2、確定機構傳動方式，在多種傳動方式中尋找最優(yōu)解； 3、確定機器人的腿部機構。 2.3基本原理及相關參數 基本原理：步行機器人實現步行動作的主要結構是曲柄搖桿機構，由一臺伺服電機進行驅動，并且采用對角線原則來保證運動的平穩(wěn)性與一致性。運動傳遞為電機帶動軸運動，軸帶動曲柄搖桿機構，曲柄搖桿機構帶動足部運動實現步行運動。 相關參數：此步行機器人定位是微小型步行機器人，長寬高均不超過0.5m，可在平坦地面或較為崎嶇的地面穩(wěn)定行走，也可以進行爬坡。腿的數量初定為六條。四腿在運動時兩條腿抬起兩條腿支撐，穩(wěn)定性不足；八腿會導致整體結構過于復雜，在運動時機動性也會下降并且重量增大，加大電機負擔。 研究的步驟、方法及措施： 3.1研究的步驟 1、依據功能需要，確定最佳功能解及總體方案； 2、進行功能元分析，憑借現有設定和掌握的技術參數，利用動力學反問題求解的方法，完成各個對應功能單元的選擇問題； 3、借上述求解方案，完成總體結構設計，安排各個單元的初步排布，設定主要零件的技術尺寸，并進行剛度和強度校核； 4、通過經校核后確定的技術參數，按照一定比例完成初步裝配圖，確定總體結構尺寸； 5、待初步轉配圖完成后，進行軸承、減速器等壽命的驗算，ANSYS 等力學分析，完成裝配圖的細化出圖工作； 6、得出設計結論。 3.2方法及措施 1、在ADAMS下建立機器人動力學模型，并進行步態(tài)仿真； 2、使用皮帶傳動連接相鄰兩桿件，保持運動的一致性； 3、使用常見的曲柄連桿機構，結構簡單且運動規(guī)律滿足要求。 工作進度安排： 第1-2周：查閱資料，完成開題報告； 第3周： 完成總體方案設計、論證和選擇； 第4-6周：完成總體結構設計； 第7-8周：完成主要零部件的設計； 第9周： 完成外文翻譯（不少于3000字）并準備期中答辯材料； 第10-12周：繪制總體結構裝配圖和主要零件圖（至少折合A0圖紙2.5張）； 第13周： 驗證設計方案，并完成論文初稿； 第14-16周：完善畢業(yè)設計相關資料，準備答辯。 課題研究所需的參考文獻： [1] 韓碩．四足步行機器人的平面八桿腿機構設計與步態(tài)規(guī)劃研究[D]．山東大學，2019. [2] 張金山．四足步行機器人的3-5R并聯腿機構設計與步態(tài)規(guī)劃[D]．山東大學，2019. [3] 張洪賓．雙足步行機器人的步態(tài)規(guī)劃與神經網絡控制[D]．華南理工大學，2016． [4] 王帥帥．四足并聯腿步行椅機器人運動規(guī)劃與控制系統設計[D]．燕山大學，2016． [5] 劉明敏,徐方.四足機器人靜步態(tài)連續(xù)行走策略[J].??機械設計與制造，2018, 卷缺失(7): 263-265. [6] 范大川．并聯腿式六足步行機器人的運動學分析和步態(tài)設計[D]．長春工業(yè)大學，2019. [7] 李巖．四足步行機器人結構設計分析[J]．山東工業(yè)技術，2019卷缺失(10): 138. [8] 于千源．一種新型步行機器人用混聯腿運動學研究[D]．鄭州大學 ，2019. [9] 唐新星，范大川等．六足并聯步行機器人工作空間[J]．重型機械，2019，卷缺失(2): 34-37. [10] 曾顯武， 雙足機器人設計及步態(tài)規(guī)劃仿真[D]．山東大學，2019. [11] 濮良貴等．機械設計[M]．高等教育出版社，2015. [12] 左其波，王春玲，歐陽常童．兩足步行機器人設計[J]．數字技術與應用，2018，36(09):104-105. [13] 牛建業(yè)．基于串并混聯機構的四輪足步行機器人研究[D]．燕山大學，2018。 [14] 魏可心．雙足機器人上樓梯動作仿真與設計[D]．石家莊鐵道大學，2017. [15] 孔瑞祥．四足機器人軌跡規(guī)劃與運動學仿真分析[D]．華北水利水電大學，2017. [16] Y，Yavin.Modelling and control of a walking four link robot[J]， Mathematical and Computer Modelling，2002，35(3). [17] Duysens Jacques，Forner-Cordero Arturo.Walking with perturbations: a guide for biped humans and robots，[J]， Bioinspiration & biomimetics，2018，13(6). [18] WANG Hongbo，SANG Lingfeng.Kinematics and Dynamics Analysis of a Quadruped Walking Robot with Parallel Leg Mechanism[J]．Chinese Journal of Mechanical Engineering，2013, 26(5): 881-891. [19] ZHUANG HongChao.A review of heavy-duty legged robots[M]．Science China(Technological Sciences)，2014. [20] Hudyjaya Siswoyo，Jo1Nazim Mir-Nasiri.Development of Minimalist Bipedal Walking Robot with Flexible Ankle and Split-mass Balancing Systems[J]．International Journal of Automation and Computing，2013, 10(5): 425-437. 指導教師審查意見： 1、論題具有（較強的、一定的）現實意義和學術價值；論點（鮮明正確有新意、清楚），表現出一定的獨創(chuàng)性。 2、該生對課題查閱了一定技術文獻，學習態(tài)度端正，論文涉及面廣，難度適中，工作量適度。 3、該生能熟練的綜合運用所學理論和專業(yè)知識；能較全面的或深入地分析實際問題，表現出較強的獨立進行研究的能力。 4、開題報告格式（符合要求、基本符合有要求、存在少量格式錯誤），所選題目與專業(yè)培養(yǎng)目標（基本）吻合。 5、根據該生的現有基礎，通過課題工作期間的努力可以（較好地）完成課題任務。 同意該學生繼續(xù)進行畢業(yè)設計工作。 指導教師簽字： 　　　 2020年 月 日 指導委員會審核意見： 該生的論文選題（較好、一般），具有（較高的、一定的）理論和實踐價值。論文研究工作量（充實、適中、較少），研究方法（合理、比較合理），研究的重難點（明確、比較明確）。開題報告格式（正確、基本正確、存在少量錯誤需要修改）。經過評審和表決，評審小組成員一致同意通過該篇開題報告，同意學生繼續(xù)進行畢業(yè)設計工作。 組長簽字： 　　　2020年 月 日 機械工程系畢業(yè)設計指導教師指導記錄 指導教師：趙金濤 學生姓名 張增生 指導方式 網絡 地 點 指導記錄（對學生的進度、存在問題、改進方面、接下來的工作安排進行記錄和總結） 周數 時間 畢業(yè)設計進度及完成情況、指導內容 1 3.2 3.6 1、 下發(fā)畢業(yè)設計任務書 2、 明確“步行四邊形機器人結構設計”的設計任務、設計依據、設計難點、設計節(jié)點以及結題要求 2 3.9 3.13 1、 完成外文文獻翻譯、國內外研究現狀分析以及研究內容分析，完成電子版開題報告； 2、 進度符合任務書要求，開題報告在內容、格式等方面存在不足，需要重新整改 3 3.16 3.20 1、 明確整體結構方案 2、 此設計為在現有市場播種機基礎上的改進，方案經過答辯審核，可進行進一步設計 4 3.23 3.27 1、 規(guī)劃總體結構、整體布局 2、 對于四邊機器人的步態(tài)形式需要進一步明確 5 3.30 4.3 1、 總體布局完成，總體結構合理 2、 按照節(jié)點要求完成總體結構設計，傳動方案設計布局基本合理 6 4.6 4.10 1、 設計關鍵部位局部方案 2、 基于運動速度，施加力大小，進行結構設計 7 4.13 4.17 1、 基于設計計算重新設計軸系、關鍵承載部件以及電機安裝等部位 2、 設計計算存在依據不清晰，不明確現象，重新明確設計計算依據，再次進行設計計算，并基于此對關鍵部位重新布局 8 4.20 4.24 1、 軸承選型有問題，需要重新選取 2、 帶輪與軸之間配合沒有體現 9 4.27 5.1 1、帶輪、曲柄軸定位要注意 2、非標零件設計要做好提前設計 10 5.4 5.8 1、裝配圖要注意剖切面以及剖面線 2、裝配應注意順序 11 5.11 5.15 1、螺栓標準件的繪制需要按照標準 2、零件圖尺寸等的標注要符合國標 12 5.18 5.22 1、裝配圖標題欄需要符合標準 2、裝配圖中的標注樣式要保持一致 13 5.25 5.29 1、論文行間距需要進行修改 2、圖紙有些細節(jié)需要注意修改 14 6.1 6.5 1、周末進行答辯，要注意答辯材料的提交 2、認真修改論文以及圖紙 哈爾濱理工大學本科生畢業(yè)論文(設計) 中期檢查表（學生用表） 機械工程 院、系 檢查時間 2020 年 4 月 20 日 論文題目 步行四邊形機器人機構設計 指導教師 趙金濤 學生姓名 張增生 專業(yè)班級 機械16-3 學號 1630060332 目前 已完 成的 任務 論文初稿與轉配圖 是否符合任務書要求的進度 是 尚需 完成 的任 務 零件圖與修改論文 能否按期完成任務 能 存在 的問 題及 擬采 取的 辦法 存在的問題 裝配圖一些地方表達不不清晰，一些零件的畫法有錯誤 擬采取的辦法 將該表達的地方表達清楚并上網查詢相關零件的畫法 指導 教師 意見 指導教師（簽名）： 年 月 日 中期檢查 小組意見 成績： 良 檢查組長（簽名）： 年 月 日 備注：1.此表由學生填寫，中期檢查時攜帶，可續(xù)頁。 哈爾濱理工大學畢業(yè)設計（論文）任務書 學生姓名：張增生 學號：1630060332 學 院：榮成學院 專業(yè)：機械設計制造及其自動化 任務起止時間： 2020年 3 月2日至 2018 年6 月 6 日 畢業(yè)設計（論文）題目：步行四邊形機器人結構設計 畢業(yè)設計工作內容： 1. 查閱資料，完成外文翻譯（不少于3000字）外文翻譯內容要與畢業(yè)設計內容相關 及開題報告 第1-2周 2. 完成總體方案設計、論證和選擇 第3周 3. 完成總體結構和主要零部件的設計 第4-8周 4. 完成論文初稿、裝配草圖并準備中期答辯材料 第9周 5. 完成裝配圖及零部件圖 第10-12周 6. 完成論文終稿 第13周 7. 完善畢業(yè)設計相關資料，準備答辯 第14-16周 資料參考文獻至少5篇，其中至少2篇為英文，格式按照畢業(yè)論文格式書寫，由于篇幅限制，此處行距已被修改為1.15倍行間距 ： [1] 曾顯武， 雙足機器人設計及步態(tài)規(guī)劃仿真[D]，山東大學，2019 [2] 濮良貴等．機械設計[M]．高等教育出版社，2015 [3] 左其波，王春玲，歐陽常童，兩足步行機器人設計[J]，數字技術與應 用，2018，36(09):104-105 [4] Y， Yavin， Modelling and control of a walking four link robot[J]， Mathematical and Computer Modelling，2002，35(3)， [5] Duysens Jacques，Forner-Cordero Arturo， Walking with perturbations: a guide for biped humans and robots，[J]， Bioinspiration & biomimetics，2018，13(6)， 指導教師意見： 簽名： 2018年3月2 日 系主任意見： 簽名： 年 月 日 教務處制表 哈爾濱理工大學榮成學院學士學位論文 原創(chuàng)性聲明 ?? 本人鄭重聲明： 所呈交的學位論文，是本人在指導教師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。 ?? 學位論文作者簽名： ? 日期： 2020 年 6 月 6 日 畢業(yè)設計周記 年級專業(yè)： 機械16-3 學生姓名： 張增生 學 號： 1630060332 指導教師： 趙金濤 起止時間：2020年3月02日—2020年6月06日 哈爾濱理工大學榮成學院 完成時間： 2020年 06 月 06 日 第（1）周 本周是畢業(yè)設計的第一周，大學四年終于迎來了最終的學業(yè)任務，我的設計題目是步行四邊形機器人結構設計，由于之前沒有接觸過步行機器人相關的知識，本周則著重進行查閱資料等工作，擴充自己關于步行機器人的相關知識。經過查找文獻、論文等相關資料，我了解到國內外步行機器人的相關知識和發(fā)展歷程，下圖為鄭州大學研發(fā)的四足機器人。 步行機器人相對于其他機械出世較晚，我國近十幾年才開始進行相關的研發(fā)，且目前市面上很少有相關的產品，本此設計可參考資料有限，增加了設計的難度。 日期：3月8日 第（2）周 本周主要進行了步行機器人內部動力傳動方案的設計，設計初期計劃使用兩臺伺服電機來驅動步行機器人，但在后續(xù)的設計中發(fā)現使用兩臺電機來驅動會導致內部傳動機構過于復雜，運行時還有可能發(fā)生相互干擾的情況，所以放棄了使用兩個伺服電機的方案改用一個電機來帶動軸運動。 解決了傳動問題后進行了步行機器人運動機構的設計，主要思路為利用曲柄連桿機構，將曲柄部分與軸相接，滑塊部分與腿相接，利用曲柄轉動時滑塊的運動軌跡來控制腿的運動，下圖為結構模型。 日期：3月15日 第（3）周 本周任務是完成整體的設計方案，以及確定完成畢業(yè)論文的步驟，經過多次查找資料、與同學進行溝通交流，最終得出了設計方案及步驟，具體如下。 1、依據功能需要，確定最佳功能解及總體方案； 2、進行功能元分析，憑借現有設定和掌握的技術參數，利用動力學反問題求解的方法，完成各個對應功能單元的選擇問題； 3、借上述求解方案，完成總體結構設計，安排各個單元的初步排布，設定主要零件的技術尺寸，并進行剛度和強度校核； 4、通過經校核后確定的技術參數，按照一定比例完成初步裝配圖，確定總體結構尺寸； 5、待初步轉配圖完成后，進行軸承、減速器等壽命的驗算，ANSYS 等力學分析，完成裝配圖的細化出圖工作； 6、得出設計結論。 日期：3月22日 第（4）周 本周為畢業(yè)設計的第四周，畢業(yè)設計也進入了新的階段，本周進行的任務量不大，主要對四桿機構進行研究，主要研究內容有：探究四桿機構存在的條件、四桿機構的急回特性和行程運動速比K的關系以及四桿機構的壓力角與回轉角。 四桿機構最重要的部分為曲柄搖桿機構部分，通過對以前知識的回顧以及在網上查找的知識，更加明確了關于曲柄搖桿機構的相關概念與特性。曲柄存在的條件是：第一：為短桿架桿或框架；第二：短桿、長桿的長度≤另外二根桿件的長度。 日期：3月29日 教師指導意見： 日期： 第（5）周 本周的主要任務是進行機器人的步態(tài)設計，因步行四邊形機器人結構相對簡單，且對其步行功能性要求不大，所以在設計時只設計一種步態(tài)即只設計一種運動模式。 我在設計步態(tài)時采用的是對角線原則，即對角線上的腿步態(tài)一致。因本步行機器人設計的腿數為6條腿分為三對，采用對角線原則可使機器人在行走時保持穩(wěn)定性。在此基礎上相對的兩條腿的位置狀態(tài)為當一條腿上升到最高點時另一條腿處于最低點，這樣可使機器人運動速度穩(wěn)定，不會出現突進或停止狀態(tài)。 日期：4月5日 第（6）周 本周的任務是進行電動機的選型，只有先確定電動機才可以進行后續(xù)關于軸的計算。 選擇電機有以下幾個步驟： 確定機器人的運動速度； 根據機器人的速度選擇轉速合適的電機； 根據機器人的重量確定負載轉矩； 根據負載轉矩與轉速確定電機型號。 最終我們選用電機型號為160BL-4030H1-LK-B，電機額定功率為0.1KW，額定轉矩為7.62N.m，最高的轉矩是9N.m，額定的轉速是1500r/min。外形尺寸130x160，電機輸出軸徑為25mm。 根據電動機的參數可以在下周的設計中選擇合適的帶輪、皮帶以及軸等各種主要零件。 日期：4月12日 第（7）周 本周為畢業(yè)設計的第七周，上周進行了電動機的選擇目的就是為了計算帶輪、軸的各種參數。 首先進行的是帶輪的設計，其中包括小帶輪的齒數、確定帶輪節(jié)圓直徑、確定同步帶的節(jié)線長度L、計算同步帶齒數z、傳動中心距n的計算。其中還需要對帶進行選型，才能確定其中的一些參數。 設計好帶輪后進行軸的設計以及校核，主要進行軸徑的設計和校核，因步行四邊形機器人大小已擬定好，所以長度只需與其他零件進行匹配即可。 再此過程中我也遇到了許多的疑問與困難，但經過查找資料研究后也解決了許多問題，這讓我再次認識到學習的重要性。 日期：4月19日 第（8）周 本周是畢業(yè)設計的第八周，轉眼之間已經過去了兩個月，本周繼續(xù)上周的工作，在設計的帶輪與軸的基礎上進行了對應的軸承與鍵的選取。并對選取好的鍵進行校核，證明其滿足我的使用需求，確定了之前所研究的四桿機構的具體尺寸，并利用作圖法求其極位夾角、壓力角等證明了所設計的四桿機構的可行性。 至此完成了畢業(yè)設計的一個階段，畢業(yè)論文的撰寫基本完成，在下個階段將進行裝配圖與零件圖的繪制，這是整個畢業(yè)設計中的重中之重，希望自己可以再接再厲，努力完成任務。 日期：4月26日 教師指導意見： 日期： 第（9）周 本周是畢業(yè)設計的第九周，將從這周開始進行裝配圖的繪制，由于步行四邊形機器人的特殊性，直接使用二維軟件進行繪制有些困難，因此我先用三維軟件對機器人進行建模，再通過三維轉二維的方式得到二維圖。 繪制三維圖的步驟為：繪制自己設計的非標準件，再選取合適的標準件，最終使用合適的配合關系使其配合在一起。其中繪制的非標件有軸、帶輪、曲柄、短連桿、長連桿、軸套、腿、足、電動機與機器人的板。標準件有螺栓、螺母、銷軸、墊圈等。 并使用同軸、重合等方式進行裝配，完成裝配體。最終裝配圖如下： 日期：5月3日 第（10）周 上周進行了三維圖的繪制，本周則通過對三維模型進行投影得到所需的二維圖。因投影所得到的二維圖太過簡陋，不能充分的表達機器人的結構與工作原理，所以我在原有二維圖的基礎上進行了剖視，得到裝配圖。 得到裝配圖后指導老師進行了查看，并指出了一些不合理的地方，如軸承處表達不清晰需要重新繪制，帶輪處沒有限位會導致帶輪運動時出現竄動，軸末端突出會導致曲柄轉動時出現干涉等一系列問題。而后又根據指導老師意見進行了一些修改，將軸承處重新繪制，帶輪使用卡簧進行定位，軸末端進行了縮減防止進行干涉。 日期：5月10日 第（11）周 本周是第十一周，按照進度將進行中期答辯，上周將裝配圖大體繪制完成，這周進行零件圖的繪制，并且準備答辯所需資料。 步行四邊形機器人的結構較為簡單，并沒有復雜的零件，其中軸與帶輪算是兩個比較復雜的零件，需要進行較為詳細的標注，如帶輪的對稱度、軸鍵槽的對稱度等。其余零件圖只需按標準繪制，需要剖視的地方進行剖視 ，其中側板孔的數量與種類較多，按照老師的指導意見進行了階梯剖，將各種孔表達清楚。 中期答辯比較順利，機構并沒有太大原理上的問題，但還是有些細節(jié)需要進行修改。 日期：5月17日 第（12）周 本周是畢設的第12周，轉眼已經過去了三個月，距離答辯的日子越來越近，不自覺的有些緊張。 上周指導老師指出了我裝配圖與零件圖中的錯誤，一些標準、細節(jié)等問題處理的還不夠好，這周同樣的根據老師提出的意見對圖紙進行了修改工作，并對標注的字體等進行標準化，全部改為仿宋字體，標題欄等也進行了標準化。 修改完成后對論文進行了第一次查重，查重結果為重復率32％，距離合格的論文重復率還差一些，又對論文進行了降重，修改了許多直接引用的文獻，希望下次查重時可以達到20％以下。 日期：5月24日 教師指導意見： 日期： 第（13）周 本周是畢設的第13周，下周就要進行畢業(yè)答辯了，本周將對論文與圖紙進行最終的修改。 論文方面上周按照查重報告對許多重復的地方進行了修改，這周主要進行格式上的修改，具體如字體大小，統一使用宋體小四；數字、字母等統一使用新羅馬字體；一些非單位的字母還需要改為斜體；公式有不標準的地方用公司編輯器重新進行編輯；圖片、表格等也按照論文模板進行處理；而且發(fā)展一個重大的錯誤，我的行間距與要求不同，因此對整篇論文逐段進行了修改。 論文格式修改后進行了二次查重，重復率為13％，可以正常進行畢業(yè)答辯。 日期：5月31日 第（14）周 本周進行了畢業(yè)設計答辯，答辯過程中我內心很緊張也很忐忑，生怕在回答時思路不清晰，由于今年疫情的影響學校采取了線上答辯的形式，在答辯時老師有些問題因為我的設備聲音有些小，耳朵貼近電腦也沒有聽清一些問題，但也按照大概意思進行了回答。 后來老師又提出了我論文、圖紙中存在的一些問題，論文格式上沒有錯誤，但有的地方出現了空白，后續(xù)還需要進行改進；圖紙在標注上有些簡單，特別是零件圖的標注缺少形位公差、尺寸公差等，也需要對其進行補充。 整體來講答辯過程還算順利，當結束答辯時整個人也感覺心里踏實了。 日期：6月6日 畢業(yè)設計（論文）總結 年級專業(yè)： 機械16-3 學生姓名： 張增生 學 號： 1630060332 指導教師： 趙金濤 起止時間：2020年3月02日—2020年6月6日 哈爾濱理工大學榮成學院 完成時間： 2020年 06 月 6 日 總 結 時間過得飛快，轉眼之間大學四年的生活已接近尾聲，當初剛進入大學時我還是一個懵懂的少年，如今經過四年大學生活的洗禮也長大了許多，也成熟了許多。隨著畢業(yè)日子的到來，我的畢業(yè)設計工作也已經接近了尾聲，經過長達三個多月的努力與奮斗我的畢業(yè)設計終于完成。在沒有做畢業(yè)設計之前我總覺得之前所學的知識很難在實際中使用到，而且各個學科之間的關系不是那么的密切，無法想象其在具體應用中是什么樣的情況。經過畢業(yè)設計后我才發(fā)現許多不同知識的運用與結合都是在無形之中的，如果掌握的不夠熟練在畢業(yè)設計中就會體現出來，會出現做一步卡一步的情況。而且畢業(yè)設計不僅僅是單純的檢驗之前所學習過的知識，更是讓我在其中深刻的體會到知識的運用，是對自己知識運用能力的一種提升。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己學習的知識還比較淺薄，許多地方有欠缺，自己需要學習的知識還太多，以前總是覺得自己對專業(yè)知識的了解很透徹，有些手高眼低。通過這次畢業(yè)設計也是讓我明白了學習是一個長期積累的過程，積累知識不是一朝一夕，在以后的工作、生活中應保持正確的態(tài)度不斷學習，目力提升自己的知識儲備與綜合素質。 我的畢業(yè)設計題目是步行四邊形機器人結構設計，在剛接到任務書時我有些茫然，一方面是經過一個假期很多知識都已經淡忘，更久以前的知識腦子里也只有一個概念，具體內容還需要進行復習。另一方面是以前沒有接觸過步行機器人這個方面，對所要設計的東西沒有概念，需要對其進行一定的了解才能進行設計工作，以至于我在最初的一段時間有些茫然無從下手。經過一段時間的仔細分析，我大致了解了所需要做的具體工作有哪些。首先是原理方案的設計，原理方案是機械設計過程中最重要的一環(huán)，它決定了機器人是通過哪種形式進行運動最終實現其功能。其次是各個主要機構、零部件的設計，需要設計出合適的尺寸以保證其滿足我的設計需求。最后是繪制二維裝配圖、零件圖，對步行四邊形機器人進行三維建模等。 在畢業(yè)設計期間，我通過請教老師、詢問同學、在網上查找文獻等方法加深自己對步行四邊形機器人的了解，充實我的設計內容。為了使我們更加順利地完成本次畢業(yè)設計，我們的指導老師趙金濤老師每周都會抽出寶貴的時間給我們開會，并給我們提出了許多寶貴的意見，趙老師一次次耐心精確的指導讓我感受到了那種誨人不倦的精神，在趙老師的指導下我們少走了許多彎路，經過趙老師的指導我也對論文、圖紙等進行了許多的修改，優(yōu)化了許多的不足之處。再此請允許我向您致以崇高的敬意，謝謝您趙老師。 通過這次畢業(yè)設計，我不僅復習了大學四年所學到的各種知識，還了解了進行設計時的各個步驟，為以后的工作打下了基礎。畢業(yè)設計對我個人能力的提升真的超乎了我原來的期望，比如學會了查找相關資料與各種各樣的標準，在以后的工作中也會經常進行資料的查閱，這是一種無形的財富。通過與同學交流分析方案、數據等，也是提高了自己與人溝通協作的能力，在以后的工作中也會與同事進行各種各樣的合作與交流，這也是為自己人生的下一階段打下了一些基礎。更重要的是提升了自己的設計能力，熟練掌握了許多公式、設計原理等，這是前人為我們后輩留下的寶貴財富，為我們現在的發(fā)展提供了許多的便利。同時，仍有許多課題需要我們以后進行努力的完善。 雖然在畢業(yè)設計中我獲得了許多能力的提升，但我認為其中最重要的部分還是讓我認識到了自己的不足之處。比如在查找資料是總是找不到關鍵點，有許多高價值的資料一開始看到也沒有意識到，于是就錯過去了，再看第二遍的時候才發(fā)現這個資料對我可能是有很大用處的，這一來一回就浪費了許多的時間與精力，這一方面也是我以后需要繼續(xù)進行提升的。還有就是對于本專業(yè)的各種知識了解的并不透徹，如機械設計、理論力學、材料力學等知識在運用時就顯得十分的生疏，基本上做幾步會卡一下，特別是在進行各種各樣的分析時會搞不清楚各個部分之間的關系，進行具體零部件的設計時會不清楚該使用設么樣的公式，需要在網上或電子版的教科書上進行查找，而且需要一遍又一遍的翻閱，這也是消耗了我大量的時間于精力。這也讓我下定決心一定要將這些基礎知識吃透，養(yǎng)成自己良好的專業(yè)素養(yǎng)。除此之外還有對于設計軟件的使用不熟練繪制過程緩慢，有一些基礎功能以前使用過但是卻忘記了，還需要在網上查找軟件的使用方法。對于許多工件繪制的方法也沒有牢牢地掌握，在繪制時許多地方都沒有進行清晰地表達，經過老師的多次指導進行改進才完成圖紙的繪制。這次畢業(yè)設計是對我大學四年所學知識的一次大檢驗，讓我明白自己還需要繼續(xù)努力磨練自己的本領，雖然我已經快畢業(yè)了，但并不意味著以后不需要進行學習，相反以后的求學之路還很長，以后更應該在工作、生活之中學習，努力提高自己使自己成為一個對社會、國家有所貢獻的人，為中國的機械制造業(yè)盡自己的一份綿薄之力，用自己的所學去繪制祖國的美好藍圖。 以下是我在畢業(yè)設計過程中具體所做的各項工作：三月初拿到老師下發(fā)的任務書，在第一周第二周對相關的資料進行了查找，找到了20篇相關的參考文獻，其中有15篇中文文獻、5篇外文文獻，充分了解國內外的發(fā)展現狀，在這個過程中我對所需要設計的機器人有了一定的了解，有了大致的設計思路。第三周根據所查找的文獻、資料等確定了設計的原理方案，并完成了開題報告與開題ppt。第三周時老師進行了開題答辯，確定了我所設計的原理方案可行，可以繼續(xù)進行后面的工作。第四周到第八周進行了總體結構與主要零部件的設計工作，具體的內容有四桿機構的設計、同步帶輪的設計、電動機的選型、軸的設計以及最后鍵的選取，這部分的工作是對我所學知識的一次檢驗，在進行這部分工作時我遇到了許多困難，許多主要部分的設計方法不清楚，經過在網上長時間的查找與對電子版教科書的鉆研我才搞懂了設計方法，并按照步驟一步一步進行設計與計算，這讓我充分認識到了自己在基礎知識方面的不足之處。除此之外還進行了裝配草圖的繪制，圖中所繪制的零件的尺寸與論文中所計算的尺寸要完全一致，這也為我的繪制工作增加了一些難度，因為需要根據具體的尺寸對原有尺寸進行修改，這個過程中可能會出現與其他零部件的干涉等，還需要對其他部分進行修改，使我的工作進度較為緩慢。第九周進行了中期答辯，老師看過我的論文與草圖后為我指出了一些錯誤，提出了修改意見。論文方面的總體結構沒有問題，但有些小章節(jié)需要進行修改或合并。而圖紙方面問題比較大，需要對一些地方進行修改，如軸承部分需要重新進行選型，一些需要剖視的地方沒有進行剖視，一些標準件的畫法也有錯誤等。從第十周開始到第十二周便一直對圖紙進行修改，在此過程中趙老師一次次的提出修改意見，十分耐心的為我解答疑問，再次感謝趙老師在整個畢業(yè)設計中對我的幫助。第十三周開始進行論文終稿的撰寫，在完成內容后還需要對格式進行修改，其中包括字體、行間距、段前段后等都需要進行標準化，完成后又進行了查重工作，并根據查重報告對論文進行降重。在此期間老師也多次查看我的論文，提出許多自己沒有發(fā)現的錯誤。到了第十四周畢業(yè)設計已經接近了尾聲，完成了收尾工作，將答辯所需的論文圖紙等提交給老師，老師在6月6日進行了最終的答辯，至此畢業(yè)設計工作告一段落。 畢業(yè)設計中我學習到了知識，培養(yǎng)出了獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，雖然我的設計做的不夠好，還有許多不足之處，但設計過程中所學到的一些無形的東西是我這次畢業(yè)設計的最大收獲與財富，使我終身受益。 學生姓名：張增生 日期：2020.6.6 指導教師簽名：趙金濤 日期：2020.6.6