第1章 新型多用途反恐防暴机器人 1
（第一届全国大学生创新年会“我最喜爱的10个项目”，排名第一，2008年） 1
1.1作品研究的背景及意义 1
1.2作品概述 2
1.2.1研究内容概述 2
1.2.2技术指标 4
1.3关键技术 4
1.3.1结构造型技术 4
1.3.2机器人视觉技术 9
1.3.3铅酸动力电池组技术 14
1.3.4控制与无线通信技术 19
1.3.5机器人研发实验 30
1.4主要创新点及取得的成果 33
1.4.1作品主要创新点 33
1.4.2作品取得的成果 33
1.5总结与展望 33
1.5.1作品研发工作总结 33
1.5.2作品应用范围及前景分析 35
参考文献 35
第2章 新型特种搜救机器人 36
（第二届全国大学生创新年会“我最喜爱的10个项目”，排名第三，2009年） 36
2.1作品研究的背景及意义 36
2.2作品概述 38
2.2.1研究内容概述 38
2.2.2技术指标 40
2.3关键技术 40
2.3.1结构造型技术 40
2.3.2机器人视觉系统 43
2.3.3电源系统控制技术 48
2.3.4运动控制技术 52
2.3.5无线通信技术 60
2.4主要创新点及取得的成果 62
2.4.1作品主要创新点 62
2.4.2作品取得的成果 63
2.5总结与展望 63
2.5.1作品研发工作总结 63
2.5.2成果应用范围及前景分析 64
参考文献 64
第3章 新型轮腿式机器人 66
（第三届全国大学生创新年会“我最喜爱的10个项目”，排名第五，2010年） 66
3.1作品研究的背景及意义 66
3.2作品概述 68
3.2.1研究内容概述 68
3.2.2技术指标 69
3.3关键技术 70
3.3.1机器人结构设计 70
3.3.2机器人步态分析 74
3.3.3机器人控制系统设计 78
3.3.4机器人运动仿真与样机实验 87
3.4主要创新点及取得的成果 91
3.4.1作品主要创新点 91
3.4.2作品取得的成果 92
3.5总结与展望 92
参考文献 93
第4章 新型节肢机器人 94
（第四届全国大学生创新年会“我最喜爱的10个项目”，排名第一，2011年） 94
4.1作品研究的背景及意义 94
4.2作品概述 95
4.2.1研究内容概述 95
4.2.2技术指标 98
4.3关键技术 98
4.3.1结构设计技术 98
4.3.2控制系统与多轴运动控制技术 102
4.3.3步态控制理论与技术 108
4.3.4传感探测技术 110
4.3.5无线通信技术 112
4.3.6电源管理技术 113
4.3.7软件程序开发技术 114
4.4主要创新点及取得的成果 116
4.4.1作品主要创新点 116
4.4.2作品取得的成果 117
4.5总结与展望 117
参考文献 122
第5章 新型仿生六足机器人 123
（第五届挑战杯首都大学生课外学术科技作品竞赛一等奖，2009年） 123
5.1作品研究的背景及意义 123
5.2作品概述 124
5.2.1研究内容概述 124
5.2.2技术指标 125
5.3关键技术 125
5.3.1典型昆虫观测实验 125
5.3.2机器人结构设计 133
5.3.3机器人运动学分析 137
5.3.4机器人控制系统 144
5.3.5机器人传感探测技术 151
5.3.6机器人原理样机实验 164
5.4主要创新点及取得的成果 170
5.4.1作品主要创新点 170
5.4.2作品取得的成果 171
5.5总结与展望 171
5.5.1作品研发工作总结 171
5.5.2作品应用范围及前景分析 172
参考文献 172
第6章 新型工业焊接机械臂 174
（第八届“世纪杯”北京理工大学课外学术科技作品竞赛一等奖，2011年） 174
6.1作品研究的背景及意义 174
6.2作品概述 174
6.2.1研究内容概述 174
6.2.2技术指标 176
6.3关键技术 176
6.3.1机械结构设计 176
6.3.2嵌入式控制系统设计 180
6.3.3运动控制算法设计 187
6.3.4上位机软件设计 207
6.3.5运动控制算法实验 216
6.4主要创新点及取得的成果 225
6.4.1作品主要创新点 225
6.4.2作品取得的成果 226
6.5总结与展望 226
6.5.1作品研发工作总结 226
6.5.2展望 227
参考文献 227
第7章 边缘救援平台 229
（第四届全国大学生机械创新设计大赛一等奖，2010年） 229
7.1作品研究的背景及意义 229
7.2作品概述 230
7.2.1研究内容概述 230
7.2.2技术指标 231
7.3关键技术 232
7.3.1救援平台工作流程 232
7.3.2拖拽系统设计计算 233
7.3.3救援担架系统设计 238
7.3.4自平衡控制系统 241
7.4主要创新点及取得的成果 245
7.4.1作品主要创新点 245
7.4.2作品取得的成果 245
7.5总结与展望 246
参考文献 246
第8章 千足虫宠物机器人 248
（首都高校第六届机械创新设计大赛一等奖，2012年） 248
8.1作品研究的背景及意义 248
8.2作品概述 248
8.2.1研究内容概述 248
8.2.2技术指标 249
8.3关键技术 249
8.3.1机械结构设计 249
8.3.2运动仿真及步态设计 259
8.3.3控制系统硬件电路设计 263
8.3.4控制系统软件程序设计 273
8.4主要创新点及取得的成果 276
8.4.1作品主要创新点 276
8.4.2作品取得的成果 277
8.5总结与展望 277
8.5.1作品研发工作总结 277
8.5.2作品应用范围及前景分析 278
参考文献 278
第9章“外骨骼”智能健身与康复机器人 280
（第五届全国大学生机械创新设计大赛二等奖，2011年） 280
9.1作品研究的背景及意义 280
9.2作品概述 283
9.2.1研究内容概述 283
9.2.2技术指标 285
9.3关键技术 285
9.3.1人体解剖学与肢体运动机理分析技术 285
9.3.2机构设计技术 289
9.3.3控制与驱动系统 301
9.3.4安全保护装置 306
9.4主要创新点及取得的成果 308
9.4.1作品主要创新点 308
9.4.2作品取得的成果 309
9.5总结与展望 309
9.5.1作品研发工作总结 309
9.5.2展望与规划 310
参考文献 311
第10章 高处空间物品存放及管理系统 313
（首都高校第六届机械创新设计大赛二等奖，2012年） 313
10.1作品研究的背景及意义 313
10.2作品概述 315
10.2.1研究内容概述 315
10.2.2技术指标 316
10.3关键技术 316
10.3.1系统设计方案 316
10.3.2机械结构设计 318
10.3.3控制电路设计 328
10.3.4驱动程序设计 332
10.3.5系统软件开发 334
10.4主要创新点及取得的成果 344
10.4.1作品主要创新点 344
10.4.2作品取得的成果 345
10.5总结与展望 345
10.5.1作品研发工作总结 345
10.5.2作品应用范围及前景分析 345
参考文献 346
第11章 壁面清洁智能机器人 347
（首都高校第六届机械创新设计大赛一等奖，2012年） 347
11.1作品研究的背景及意义 347
11.2作品概述 348
11.2.1研究内容概述 348
11.2.2技术指标 348
11.3关键技术 349
11.3.1机器人结构设计 349
11.3.2履带吸盘式行走装置力学分析 357
11.3.3机器人控制系统设计 359
11.4主要创新点及取得的成果 362
11.4.1作品主要创新点 362
11.4.2作品取得的成果 362
11.5总结与展望 363
11.5.1作品研发工作总结 363
11.5.2作品应用范围及前景分析 363
参考文献 364
附录 365
附录A 轻型履带式机动平台减震悬挂装置专利 365
附录B 轻型履带式机动平台履带自动张紧装置专利 367
附录C 小型四履带移动机器人驱动装置专利 369
附录D 小型六履带全地形移动机器人专利 374
附录E 仿生多关节型机器人腿部驱动传动装置专利 383
附录F 多足式机器人足端压力传感器专利 386
附录G 一种适用于特种机器人的超声波测距系统专利 389
附录H 一种基于模块化的多关节链节式机器人专利 393
附录I 一种节肢机器人的轮腿式运动足设计专利 398
附录J 外骨骼穿戴式健身与康复机专利 404
附录K 穿戴式腰背部健身与康复机专利 415
附录L 室内高处空间物品存放及管理系统专利 422
附录M 履带吸盘式壁面清洁机器人专利 427
附录N 一种可用于爬壁机器人的履带吸盘组合式行走装置设计专利 433