### 研究方案 #### （一）硬件改造方案 1. **轮腿结构设计** - **基于SolidWorks的三维建模**：通过收集小米CyberDog 2的腿部尺寸、关节活动范围、外壳拆卸接口等精确参数，导入SolidWorks软件。首先利用草图绘制功能，精准规划轮式模块的轮廓、安装孔位；再通过零件建模工具，构建轮毂、轮辐等部件的详细结构，确保与CyberDog 2腿部机械接口匹配。利用装配体功能进行虚拟装配，检查干涉问题，调整模型参数优化空间布局，避免影响腿部关节运动。 - **结构强度分析优化**：借助SolidWorks Simulation模块，对轮腿结构的关键部件（如连接轴、支撑臂）施加模拟载荷，分析应力分布与变形情况。通过仿真结果验证结构强度，反复优化设计，确保其在运动中满足强度要求。 2. **硬件系统集成** - **装配与电机调试**：完成轮式模块加工后，与CyberDog 2腿部实际装配。针对轮腿复合运动需求，调试自研CyberGear微电机的扭矩、转速等参数，确保轮式驱动与腿部关节驱动协调。 - **传感器布局优化**：重新布局激光雷达、视觉传感器等，调整安装位置与角度，提升对轮腿运动状态及环境信息采集的准确性，为控制算法提供可靠数据。 #### （二）控制算法开发方案 1. **多模态控制算法设计** - **算法开发与地形识别**：基于CyberDog 2开源SDK，在开发环境中集成UWB定位、视觉传感器数据。利用Python编写运动模式识别算法，通过卷积神经网络等机器学习模型分类地形（平坦、崎岖、障碍物）。制定决策规则，触发轮式或腿式运动模式控制指令。 - **运动控制逻辑实现**：开发轮式与腿式运动的具体控制算法。轮式运动设计速度闭环控制，确保直线行驶、转弯稳定；腿式运动优化关节轨迹规划，实现稳定行走、越障。 2. **动力学模型建立与优化** - **模型构建与验证**：利用MATLAB建立轮腿复合结构动力学模型，纳入轮式滚动摩擦力、腿部关节驱动力、质量分布等因素，推导动力学方程。将实测数据输入模型，对比预测与实测结果，调整参数优化算法，提升动态响应与稳定性。 #### （三）经济可行性探索方案 1. **供应链整合** - **零部件调研与成本统计**：调研国内供应链，以绿的谐波减速器等国产部件为基础，统计轮腿改造所需零部件（电机、传感器等）的采购成本。与供应商沟通定制部件（如轮式模块连接件）的工艺与价格，评估批量生产优势，建立成本数据库。 2. **开源技术利用** - **代码复用与开发规划**：研究CyberDog 2开源SDK架构，结合MIT迷你猎豹等开源项目的MPC代码库，复用成熟控制算法模块。制定软件开发计划，明确各模块开发负责人与时间节点，提高效率、降低人力成本。 ### 技术路线 #### （一）硬件改造技术路线 1. **数据收集与建模**：收集CyberDog 2机械结构参数，导入SolidWorks创建腿部三维模型。 2. **轮腿设计与仿真**：在SolidWorks中设计轮式模块，虚拟装配检查干涉，利用Simulation完成强度仿真，输出优化图纸。 3. **加工与装配**：通过3D打印或机械加工制作轮式模块，与CyberDog 2腿部装配，连接电机与传动机构。 4. **硬件测试**：测试轮式转动、关节活动，记录问题并调整优化。 #### （二）控制算法开发技术路线 1. **开发环境搭建**：配置CyberDog 2软件开发环境，集成开源SDK，连接UWB、视觉传感器等硬件。 2. **算法开发与仿真**：编写多模态控制算法，利用Gazebo搭建虚拟模型，输入地形场景仿真测试，优化算法参数。 3. **实测与优化**：将算法部署至实际机器人，在不同地形测试，采集数据优化算法，直至满足设计要求。 #### （三）经济可行性分析技术路线 1. **成本数据调研**：调研国内零部件市场，收集部件价格、供应商信息，统计定制部件开发成本，建立数据表格。 2. **成本分析与策略制定**：分析数据评估成本构成，制定优化采购、利用开源技术降本等策略，形成经济可行性分析报告。 写一个简洁的思维导图