简易机器人的设计制作的研究 摘 要 技术设计与制作及实验是科学教育专业必修课，教材是高中《通用技术》，增设了“简易机器人制作”模块。随着教育制度的改革，机器人在教育领域占据一席之地。通过实验研究，利用实验室机器人套件，设计了简易机器人制作方案、结构设计以及程序编写。 关键词 通用技术 机器人 设计 制作 中图分类号：TP242.6 文献标识码：A DOI：i.kjdkx.2017.11.012 Abstract Technology design and production and experiment is a compulsory science education， textbooks are high school general technology， added a simple robot production module. With the reform of the educational system， robots occupy a place in the field of education. Through the experimental study， the use of laboratory robot kit， designed a simple robot production program， structural design and program preparation. Keywords general technology； robot； design； production 1 设计构想提出 贵阳学院科学教育专业开展了“简易机器人制作”课程，机器人制作就是该课程中的一个学习任务。通过查阅文献，了解到高中通用技术里面也开展得有机器人模块，确定研究方向。 2 机器人制作方案设计 2.1 提出制作方案 此次设计方案要求，机器人身体必须包含头部、躯干、四肢等基本特征，有明显的双足结构，必须具备两个手臂（每个手臂不少于3个动力关节）。机器人的底盘在场地上的投影尺寸应小于或等于240?？40cm的正方形。完整的机器人整体高度不低于400cm，重量不超过4kg，机器人的两条手臂肩关节顶部距地面的高度不低于300mm。?O计方案包括结构设计和动作设计，将会用到套件的一些材料如表1所示： 2.2 机器人结构方案设计 2.2.1 双足结构 本次设计要求机器人必须有明显的双足结构，有明显的活动关节，并能够实现滑步或者走路，对于人形机器人来说，要实现行走是很困难的。因为人形机器人比普通机器人的自由度更复杂，要实现走路，必须有陀螺仪来调节重心才能方便实现，由于没有陀螺仪，本次设计主要实现的是滑步。 2.2.2 躯干结构 机器人的躯干主要有控制器组成，由于控制器比较重，所以不适合放在很高的头部，将其放在机器人的胸部，与两只脚固定下来，尽量降低重心，这样就能够达到平衡。 2.2.3 手的结构 机器人的手设计也很严格，必须要实现敲锣、抱绣球等动作，设计中考虑到其抱绣球的稳定性，在手掌上加了两块弯曲的金属块，防止抱绣球时绣球脱落，经过多次实验并完善，终于完成了机器人手关节和手掌的设计。 2.3 机器人动作方案设计 人形机器人的动作设计是一个相当复杂的过程，要实现动作的连贯是极为困难的，因为它具有很大的主观性和不确定性。人形机器人会涉及到更多的自由度，随着自由度的增加，各个运动关节之间相互影响程度会越来越大。要实现复杂的动作，就需要花大量的时间去动作。如16自由度和8自由度机器人相比，设计动作时就要同时考虑16个关节，这16个关节之间往往有很多相互关联的动作，在确定其角度、位置等参数时较8自由度人形机器人的设计，问题复杂度几何倍数递增，本次研究的人形博创机器人的自由度在16个以上，没有科学有效的方法，动作设计与实现几乎是不可能完成的。 此次机器人动作设计主要用于舞台上表演展示，它将实现以下动作：自动上台、找到麦克风说话、找到绣球、把绣球抛下舞台、回到舞台中央、找到放绣球的柱子、把柱子推下台、找到铜锣、敲锣、再次回到舞台中央、表演一段武术、致谢、自己下台。在这过程中执行的每一个动
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