一种仿人腕关节机构设计开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

仿人机器人技术作为机器人领域的前沿方向，其最终目标是创造出能够完全模拟人类运动和行为的机器人。

而在实现这一目标的过程中，仿人腕关节作为连接手臂和手掌的关键部位，其灵活性、稳定性和承载能力直接影响着整个机器人系统的性能。

本课题以设计一种高性能仿人腕关节机构为目标，旨在解决现有仿人腕关节机构在运动范围、承载能力、控制精度等方面的不足，提升仿人机器人的操作能力、环境适应能力以及人机交互能力，具有重要的学术价值和应用前景。

2. 本选题国内外研究状况综述

仿人腕关节机构的设计一直是机器人领域的研究热点之一，国内外学者在该领域取得了一系列重要成果。

1. 国内研究现状

国内学者在仿人腕关节机构设计方面取得了一定的进展，例如，哈尔滨工业大学研制了一种基于串联结构的仿人腕关节，实现了腕关节的俯仰和偏转运动；上海交通大学提出了一种基于并联机构的仿人腕关节设计方案，该方案结构紧凑，承载能力强。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本研究将针对现有仿人腕关节机构存在的不足，设计一种新型仿人腕关节机构，并对其进行运动学、动力学分析和控制系统设计，最终研制出样机并进行性能测试。

1. 主要内容

1.仿人腕关节结构设计:分析人体腕关节的解剖结构和运动规律，提取关键设计参数。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、仿真模拟和实验研究相结合的方法，逐步开展以下研究工作：
1.文献调研与需求分析：查阅国内外相关文献，了解仿人腕关节机构的研究现状、发展趋势以及关键技术，分析仿人腕关节机构的设计需求，明确研究目标和技术指标。

2.仿人腕关节机构设计：基于人体腕关节的解剖结构和运动机理，分析现有仿人腕关节机构的优缺点，提出一种新型仿人腕关节机构设计方案，并利用solidworks等三维软件进行机构建模和运动仿真，验证设计的可行性和合理性。

3.仿人腕关节控制系统设计：选择合适的控制系统硬件平台，搭建控制系统电路，编写控制系统软件程序，设计基于位置、速度、力等信息的控制算法，实现对仿人腕关节运动的精确控制。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.仿人腕关节机构设计：提出一种新型仿人腕关节机构设计方案，该方案在运动范围、承载能力、控制精度等方面具有一定优势，能够更好地满足仿人机器人的应用需求。

2.仿人腕关节控制算法：针对仿人腕关节机构的特点，设计基于位置、速度、力等信息的控制算法，提高仿人腕关节运动的控制精度和响应速度。

3.仿人腕关节性能测试：搭建仿人腕关节性能测试平台，对仿人腕关节样机进行全面的性能测试，为仿人腕关节机构的设计和优化提供数据支撑。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1. 王鹏飞, 刘宏昭, 谭斐, 等. 仿人机器人腕部机构设计与运动仿真[j]. 机械设计与制造, 2022, no.11(11): 261-265.

2. 孙立宁, 马越, 张博. 机器人机构拓扑设计研究进展[j]. 机械工程学报, 2017, 53(19): 1-17.

3. 丁宁, 谢涛, 徐天添, 等. 仿人机器人欠驱动手爪机构设计与分析[j]. 机械工程学报, 2020, 56(13): 14-23.