变形金刚机器人素描

篇一：“变形金刚”机器人的设计与实现

“变形金刚”机器人的设计与实现

摘 要：本项目参照人体骨骼结构并综合考虑运动中模块间的碰撞、结构变化步数以及车型状态等因素，为机器人设计精确构型。基于机器人结构设计，详细探讨本项目变形机器人人车变形过程，具体展示不同构型的特点及相互之间的转换和衔接，打破变形机器人研究局限，推进本领域关键技术的突破。

关键词：“变形金刚”机器人；设计；实现

0 引言

随着机器人技术不断发展，机器人的应用越来越广泛，几乎渗透到所有的领域，使人类的生活发生了显著的改变。

美国和日本多年来引领国际机器人的发展方向，代表着国际上机器人领域的最高科技水平。第一台可变形机器人样机就诞生于1988年，由美国卡内基·梅隆大学机器人研究所研制的可重构模块化机械手系统（RMMS）。自此，变形机器人系统不断完善，各种可变形机器人层出不穷。

我国在某些关键技术上有所突破，但未掌握整体核心技术，具有中国知识产权的变形机器人较少。目前我国机器人技术相当于国外发达国家20 世纪80 年代初的水平。特别是在制造工艺与装备方面，不能生产高精密、高速与高效的关键部件。总而言之，国内产业缺乏可变形机器人的制作技术。

综合国内外机器人的发展状况，可见机器人的研究已经取得了一定的成绩。但是，由于某些机器人因机械结构的限制，很难适应工作环境和任务的变化，因此迫切需要一种能够灵活地根据周围环境调整运动姿态的机器人，以适应更为复杂的任务。

变形机器人是机器人领域中新兴起的一个研究方向，同时也是当前机器人学研究领域的一个热点和难点。变形机器人又称可重构机器人，是一种具有较强环境自适应能力的机器人，它可以根据环境变化和任务要求而改变自身的构形来完成不可预知的作业任务。目前已经开发的变形机器人系统根据其能否实现自动重组，一般分为两类：静态变形机器人和自变形机器人。但目前这两种机器人大多还处于原理样机研究阶段，其移动与变形速度比较缓慢。本项目所设计的变形机器人，由许多功能简单并具有一定感知能力的模块机器人有机联接而成，有效地解决了上述机器人移动和变形速度缓慢的问题。变形机器人通过变形获得不同的形态，实现机器人在不同的环境情况下采取不同的运动步伐或机器人关节的运动导致本体的某些部分相对位置的变化而呈现一种新的作业构形，以适应环境的要求，从而发挥不同的作用。

1 “变形金刚”机器人的设计

本项目对变形机器人进行合理的优化，在保证机器人整个拓扑连接关系不发生变化的前提下，通过机器人关节的运动导致本体的某些部分相对位置的变化而重新呈现一种新的作业构形，完成给定的任务。其次，通过汲取美国孩之宝公司推出一系列级别的变形金刚玩具构思，改进本项目变形机器人的形态和构形的整体协调运动形式。最后，通过3D-MAX等三维图解对机器人在变形过程中进行形象的运动过程进行分析，为机器人的设计与实现提供了实质性的参考依据。

1.1 机器人的结构设计

变形机器人的设计不同于一般人形机器人的设计。为了实现人形状态的完备功能，机器人的构型需要依照人类运动关节的构造而设计。本项目变形机器人采用了19个舵机实现其完整的功能。首先是变形机器人人形基本结构的设计（如图1）。腿部由10个舵机来实现人形的基本功能，保证变形机器人处于人形状态下能够自由行走，并且能够实现劈叉、侧走等多个功能。手部应用了6个舵机，能够实现手部的前举、上举、侧举等功能。另外是头部的设计。在变形机器人处于人形状态时，用舵机替代变形机器人的头部，而头部的挡板转至胸前，作为机器人的胸板；在变形机器人处于车型状态时，挡板转动覆盖住头部舵机，作为机器人车型的车头结构。为保证车型机器人（如图2）的实现，在机器人膝关节处加装了一对360度舵机并配有防滑轮作为主动轮，而在机器人的肩部加装了一对防滑轮作为从动轮，由主动轮带动从动轮实现机器人的自由前进。同时，在变形构型设计上既要考虑在变形过程中模块间的碰撞、一次结构改变的步数以及确保模块集合可以到达必要的位置，又要精确设计车型四轮的安装位置，以及其他构型对其变形过程所造成的影响。

图1 机器人人形结构设计图

图2 机器人车型结构设计图

1.2 机器人的运动模式及运动姿态设计

本项目机器人变形过程中，脚踝上360度舵机、膝盖舵机、腰部舵机照指令旋转，促使变形机器人身体部位前倾，根据惯性，机器人身体部位向前转动落于腿部、腰部部位接触地面、腿部呈现折叠状态。这时，变形机器人腿关节处装有的车轮便与地面接触，使其变成车型机器人的车轮，从而实现人形到车型的状态。接着，根据指令，轿车形态的机器人开始运动。

在实现轿车形态与双足形态的转换时，利用机器人的车门即手来做定点支撑，腿部伸直，脚板贴地，利用舵机的力度，使机器人缓缓撑起，从而得到双足的状态。（如图3）

图3 机器人变形过程图

2 “变形金刚”机器人的实现

变形机器人所有模块的运动都基于一套几何学的原理，并通过程序算法控制机器人的运动动作，实现机器人能够在不同的地面和环境情况下采取不同的运动步伐或机器人关节的运动导致本体的某些部分相对位置的变化而呈现一种新的作业构形。采用通用的权限算法和操作步骤，支持变形机器人处于双足状态时具备人形机器人舞蹈、格斗、行走等多种功能。

2.1 机器人基本部件

本项目所涉及的变形机器人采用舵机来实现机器人各部件的衔接，其中腿部为串联机构，共有12个舵机，单条腿上由5个180度舵机和1个360度舵机组成，具有6个自由度、6个旋转关节、4个轮子和多个连杆。

2.2 人形机器人转换成车型机器人

此转换过程是“变形金刚”的主要功能体现之处。机器人的驱动系统由左右2个电机构成，分别带动其对应的一侧车轮转动，从而实现机器人平台的前进、后退和转向等动作。车轮直径为200mm，正常行驶下采用轮式行进。机器人接收到操作员发出的信号，可以实现前进、转弯、后退等作业。当遇到高于轮子半径且低于250mm高的障碍时，通过前后腿协调摆动来实现越障；当遇到高于250mm的障碍时，可实现差速转向。轮腿之间的角度可以调节，进而调整机器人的横滚角，在遇到左右高度不同的地形时，可以通过调整轮腿之间的角度来保持机器人的平稳。当机器人接收到无线遥柄发出的信号时，机器人从站立的姿势开始，机器人的头部、胸部关节舵机先收起，然后其腿部关节、腰部关节以及肩部关节舵机按照指令进行旋转，直到手臂盘旋着贴近背部，随之双膝弯曲，类似于“扎马步”。根据惯性，变形机器人的重心往前倾，在此过程机器人的2个驱动轮和2个滚向轮落地。再者，脚板处的舵机向上收起，呈现折叠状态，作为车型状态下机器人的尾翼。而位于身体一侧的手部挡板则作为“车门”，可以实现“车门”的打开与关闭等动作，此时，背部的挡板作为车身的主体部位。由此实现了人形机器人（如图4）到车型机器人（如图5）之间的转换。

图4 该研究项目机器人变形人形状态的结构图

图5 该研究项目机器人变形车型状态的结构图

2.3 车型机器人转换成人形机器人

车型机器人转换成机器人是变形机器人在实际操作过程中的一个重难点。其结构左右分别对称，主要由“头部”、2只“手”、2条“腿”和“身体”构成。其中，对可变形机器人的单腿串联机构进行了运动学分析，构建了可变形移动机器人腿部的运动学模型。在结构上，单腿是由5个舵机通过U形构件连接而成，使得机器人能够保持平稳和正常行走，甚至具备舞蹈、越障等能力；单手由3个舵机构成，能够向360度“伸手”，实现多种功能。在站起的过程中要充分考虑机器人重心的问题，使之在整个变形过程中找到平衡点。在实现轿车形态与双足形态的转换时，利用机器人的车门即手来做定点支撑，腿部伸直，脚板贴地，利用舵机的

力度，使机器人缓缓撑起，从而得到双足的状态。

3 结束语

“变形金刚”机器人采用适当的优化方法确定最优的装配构形，通过机器人关节的运动导致本体的某些部分相对位置的变化而重新呈现一种新的作业构形，以适应环境的要求，完成各种给定的工作。“变形金刚”机器人是由许多功能简单并具有一定感知能力的模块机器人有机联接而成。变形机器人通过变形可以获得不同的形态，即通过人工操作无线手柄根据变化的环境和任务调整自己的结构，实现机器人能够在不同的地面和环境情况下采取不同的运动步伐或机器人关节的运动导致本体的某些部分相对位置的变化而呈现一种新的作业构形。变形机器人突破了单一形态机器人特定的运动方式的限制，直观具体展现不同形态机器人各自特征以及相互之间转换与衔接，更易理解机器人各关节运动对机器人动作运动的影响，其核心是智能技术。再者，机器人人车自由转换这一特点不仅可以完成不同性质的任务，还大大地节约了资源，降低了成本。

参考文献：

[1] 刘金国，王越超，李斌等.链式可重构模块化机器人变形机理与实现[J].农业机械学报，2005（9）：101-105

[2] 李斌，董慧颖，白雪.可重构机器人研究和发展现状[J].沈阳工业学院学报，2000（4）.

[3] 王永甲，可重构模块化机器人构型设计理论与运动学研究[D].南京：南京理工大学，2008：2-3.

[4] 刘明尧，谈大龙，李斌等.基于多Agent可重构机器人控制方法的研究.中国机械工程，2002（20）.

[5] 郑浩峻，汪劲松，李铁民.可重构机器人单元结构设计及组合特征分析[J].机械工程学报，2003（7）：34-37.

[6] Schmitz Donald，Khosla Pradeep，Kanade Takeo.TheCMU reconfigurable modulai manipulator system[C].Proceedings of the International Symposium and Exposition on Robots.1988，473-4

88.

[7] C.J.J.Paredis，H.B.Benjamin，P.K.Khosla. A Rapidly Deploya

ble Manipulator System[C].IEEE Robotics & Automation，Aptil 1996：1434-1439.

。

篇二：变形金刚所有机器人的名字

变形金刚所有机器人的名字 Optimus Prime 擎天柱

Blaster 录音机

Perceptor 感知器

Ironhide 铁皮

Hound 探长

Jazz 爵士

Prowl 警车

Ratchet 救护车

Wheeljack 千斤顶

Bluestreak 兰霹雳

Mirage 幻影

Sideswipe 横炮

Trailbreaker 开路先锋

Sunstreaker 飞毛腿

Grapple 吊车 Hoist 滑车

Inferno 消防车 Red Alert 红色警报 Smokescreen 烟幕 Tracks 轮胎 Skids 刹车 Bumblebee 大黄蜂

Cliffjumper 飞过山

Gears 变速箱

Brawn 大汉

Beachcomber 巨浪

Cosmos 宇宙飞碟

Huffer 鲁莽

Powerglide 滑翔机

Seaspray 浪花

Warpath 战戟

Windcharger 充电器

Skyfire 天火

Omega Supreme 大力金刚

Grimlock 钢锁

Sludge 淤泥

Slag 铁渣

Swoop 飞标

Snarl 嚎叫 Superion 大无畏 Silverbolt 银剑 Slingshot 弹弓 Skydive 俯冲 Airraid 空袭

Fireflight 飞火

Defensor 守护神

Hot Spot 热点

First Aid 急救员

Streetwise 大街

Blades 刀刃

Groove 车辙

Elita One 艾丽塔

Chromia 克劳莉娅

Moonracer 月娇

Firestar 火翼星

Alpha Trion 钛师傅

Defcon 敌无双

Rodimus Prime 补天士

Ultra Magnus 通天晓

Kup 杯子

Blurr 罗嗦 Arcee 阿尔茜 Blaster 录音机 Steeljaw 钢钳 Ramhorn 犀牛 Rewind 发条

Eject 喷射

Springer 弹簧

Sandstorm 沙漠风暴

Broadside 排炮

Sky Lynx 天猫

Metroplex 猛大帅

Wreck-Gar 营救车

Pipes 管子

Tailgate 挡板

Outback 腹地

(来自:www.sMHaiDa.com 海 达范文网:变形金刚机器人素描)

Hubcap 的士

Wheelie 转轮

Hubcap 金飞虫

Computron 计算王

Scattershot 机关炮

Lightspeed 光速

Nosecone 钻探机 Afterburner 烙铁 Fortress Maximus 福特 Chromedome 郭文 Hardhead 费特 Highbrow 海隆

Brainstorm 里恩

Pointblank 布兰卡

Crosshairs 克罗斯

Sureshot 沙特

Punch-Counterpunch 双面人

Fastlane 浪子

Cloudraker 腾云

Doublecross 双头龙

Grotusque 剑齿虎

Repugnus 暴乱兽

Chase 追捕

Freeway 高速

Rollbar 路障

Searchlight 探照灯

Wideload 宽载

霸天虎:

Megatron 威震天 Starscream 红蜘蛛 Thundercracker 惊天雷 Skywarp 闹翻天 Soundwave 声波 Rumble 轰隆隆

篇三：暴帅变形金刚,机器人图

篇四：北京科技馆

北京科技馆

概述：

北京科技馆展览面积约4万平方米，设有“科学乐园”、“华夏之光”、“探索与发现”、“科技与生活”、“挑战与未来”5个主题展厅以及公共空间科普展示。主展厅加上特效影视和其他展教活动场地，面积可达到约6万平方米。拥有常设展项800多个，其中大部分展项可让观众动手操作或亲身体验，生动形象、妙趣横生，并有丰富的科技内涵。这些展项许多配有液晶播放互动设备，观众在参与互动科技项目时，可看到丰富生动的影像资料，也可从液晶屏上看到互动效果，达到寓教于乐的目的。各个展厅特色鲜明，每个展厅大都是国内外最新研制的科技展项。

简介：

据透露，每个展厅的展项花费都在数千万，这些充满高科技技术的展览项目将带给观众前所未有的观感。新馆还设置了球幕影院、巨幕影院、动感影院、4D影院共4个特效影院。其中，动感影院和巨幕影院将在20日首先对公众开放。

中国科技馆新馆作为2009年全国科普日活动的北京主场，将于9月16日举行开馆典礼，16日至19日期间会面向单位及有组织的团体开放，20日起向社会公众开放。

北京科技馆看点：

看点一：

侏罗纪恐龙“屹立归来”

魔方大厅位于新馆二层中心位置，直通顶层，高达28米，顶层条块纵横错落，酷似电子游戏“俄罗斯方块”的方块造型。走进这个白色为主色调的大厅，阳光从天顶的方块洒落，颇有魔幻的意味。云南捐赠科技馆新馆的三具珍贵的恐龙化石昨天已经在大厅组装完毕，侏罗纪的霸主恐龙“复活归来”。因为要等到16日才能揭幕，三条龙目前还在大幕里面“沉睡”，只有高达6.5米、长27米的阿纳川街龙忍不住“探出头”看看新家。个头较小的许氏禄丰龙、双脊龙则被完全遮盖，等待“苏醒”的那天。三条龙脚下的土是从它们的出土地——云南专程运来，并搭上了不少零碎的化石。一旁的电梯直梯幕墙上，贴着三层楼高的巨幅画卷，上面画着恐龙时代的各种恐龙和远古的生活环境，与一旁“复活”的三条龙构成一种别样的视觉冲击。

看点二

机器人会现场画素描

科技与生活主题展厅根据社会关注和人类关心的科技与生活内容，在“机械之巧”展区的“仿人机器人”展项里，展示我国最先进的仿人机器人技术，不少机器人都有自己的绝活。

记者看到两个1米多高，如同变形金刚般的机器人正在调试。据技术人员介绍，这两个机器人颇为智能，对话、打太极、写书法，本领不同凡响。当然并不是所有的话它们都能听懂，只有在它们记忆库中的“人话”才会激起它们的反应。

还有两个不像人的机器人，可以现场为观众画素描。这两个机器

人实际上是一套机械系统，观众看到的是画画的机械手臂。当观众坐在凳子上，机器人首先识别人脸，然后系统指挥机械手臂在一个液晶屏上画出人脸的轮廓。

特色展品介绍

除去展厅中的展品，新馆的公共空间也有很多特色鲜明的展项，分布在新馆展厅地下一层至四层，独特的展品有：

小球阵列——位于一层西大厅天花板，由钢丝悬挂的805颗直径26厘米的小球组成长18米、宽12米的阵列；在计算机控制下，电机操纵着小球在空中上下直线运动，组成不同的几何图案。 生命螺旋——位于一层南大厅，由人体组成的巨大双螺旋雕塑造型（高47米），表现DNA是地球上所有生命的基础及其造型之美。

机械旋律——位于一层科普长廊，组合各种齿轮、连杆、气缸、活塞、凸轮、光圈、滑块、车轮和摆动结构等，以复杂机械装置及其联动关系和运转过程，表现机械及其金属材料本身的美感。 分子运动墙——位于一层南大厅，20多个半球形“分子滑块”自由运动、相互碰撞，在表现类似于布朗运动的微观粒子运动之美的同时，再现分子与分子之间的自由运动及相互碰撞的过程。

动态变形墙——位于二层北环廊。通过计算机控制的电磁阀带动数百个气缸杆伸缩运动，使墙面产生有规律的起伏变形，组成特定图案或字符等，并可对背靠墙面的观众产生推出的效果。

生命历程——位于地下通道。长达68米的艺术玻璃浮雕壁画自

西向东依次表现地球生命诞生、演化的历程，内含生命进化的思想以及生命进化与环境的关系。

时间之轮——位于三层北环廊。透明表盘显露出其内部复杂精巧的机械结构和零部件，通过钟表结构造型和机械运动，表现钟表内部复杂精巧的机械结构和运转过程。

篇五：变形金刚之组合型巨型金刚

变形金刚之组合型金刚

(火箭基地)大力金刚 VS (建筑队)大力神

(战机队)大无畏 VS (飞车队)飞天虎

(救护队)守护神 VS (战车队)混天豹

(神风队)计算王 VS (龙头队)求雨鬼

(宇宙船)天猫 VS (猛禽队)冲云霄

(恐龙队)修罗王 VS (海怪队)海底魔

(战斗堡垒)猛大帅 VS (攻击堡垒)铁甲龙

宇宙大帝----超级巨型机器人，可变形为一个具有吞噬能力的战斗行星。这是变形金刚故事中最庞大的机器人，可轻易捏碎任何飞机甚至小行星，因此列为第一名可谓名副其实。其缺点是过于庞大，对付一般灵活的金刚时显得力不从心，有点大象对付不了蚂蚁的味道。补天士等人就是钻入了其体内，弄瞎了他的眼睛，使其不败神话破灭。他的天敌是汽车人首领的“能源宝”，能源宝蕴藏的巨大能量是唯一可以炸毁其身体的武器。

猛大帅----变形为汽车人新基地“大都市”。猛大帅是一个真正威力强大的勇敢忠诚的斗士，是霸天虎基地“铁甲龙”的死敌。他有三个直属卫兵：(1)猛攻：头部和身躯变形成 移动堡垒模式的双炮，双腿为城市基地、移动堡垒模式的大炮或猛大帅的枪，也就是说，如果猛攻变成机器人状态，猛大帅只能赤手空拳。(2)蹦蹦跳：变形成一辆黑色的

小汽车。很遗憾它的手臂是插在车顶的，变形后拔下来，在插到身侧。变形的过程很好，非常有流贯性。(3)班房：就像擎天柱的小滚珠，没有金刚状态，平时为一辆白色的坦克，猛大帅基地模式时变形为一塔式建筑。

铁甲龙----变形为霸天虎移动式基地。这是个智能相对较低的机器人，

具有无穷的蛮力，庞大的身躯使其成为最合适的毁灭性武器。铁甲龙有两个直属卫兵：(1)全倾：变形成一辆紫色的小汽车。铁甲龙金刚状态时可嵌在其胸部。(2)冲击：平时为炮车状态，无金刚状态，可变形为铁甲龙两种非金刚状态的炮台。

小学作文