曲柄摇杆四足机器人实验教学平台设计

作     者：商德勇 樊虎 白龙 SHANG Deyong;FAN Hu;BAI Long

作者机构：中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)智慧矿山与机器人研究院北京100083 中国矿业大学(北京)煤矿智能化与机器人创新应用应急管理部重点实验室北京100083 北京信息科技大学机电工程学院北京100192 

出 版 物：《实验室研究与探索》 (Research and Exploration In Laboratory)

年 卷 期：2023年第42卷第1期

页      面：184-189页

学科分类：0401[教育学-教育学] 04[教育学] 080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 040102[教育学-课程与教学论] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(52174154) 国家自然科学基金创新研究群体项目(52121003) 中央高校基本科研业务费专项资金资助(2022YQJD21) 中国矿业大学(北京)本科课程教学改革项目(J210405) 

主　　题：曲柄摇杆 四足机器人 虚拟仿真 实验教学平台 

摘      要：为适应新工科人才培养的要求,针对机械类专业课程实践教学环节教学方法陈旧等问题,基于曲柄摇杆机构设计了一款四足机器人实验教学平台,用于机械原理、机械设计等主干课程的实践创新教学环节。该四足机器人的结构设计方案源于哺乳动物运动过程,分析了其运动方式及不同腿部结构对于运动过程的影响,确定机器人机构运动方案;以D-H矩阵变换为数学工具,建立了机器人运动学模型;考虑实验平台应满足较高的经济性和互换性要求,最大程度采用了标准件的数量。对机器人进行了虚拟仿真分析,完成直线与奔跑两种状态的步态规划,实现了四足机器人的整体协调运动,验证了设计的合理性。实践表明,该教学平台的成功设计,丰富了机械类核心课程实践教学内容,对于提高学生的动手实践能力和思维创新能力有着显著的效果。