少林十八铜人阵机电系统设计.doc

课程设计说明书 课题名称 “少林十八铜人阵”机电系统设计 　　 2011年 12月 5日 至 2011年12月23日共 3 周 院 　系 机械工程学院 班 级 机电0801 学 号 7 姓 名 指导教师 目录 绪论-------------------------------------------------------------------------------- 课题任务书----------------------------------------------------------------------- 详细设计-------------------------------------------------------------------------- 机械机构设计-------------------------------------------------------- 电气驱动设计------------------------------------------------- ------ 动作分配设计-------------------------------------------------------- 程序设计-------------------------------------------------------------- 课题感想-------------------------------------------------------------------------- 参考资料-------------------------------------------------------------------------- 绪论 近年来科学技术迅猛发展，特别是在机械自动化控制这一领域，于是许多基于自动控制设计生产玩具（如电子狗，遥控车，遥控飞机）家庭清机器人，工业机器人等等。无一不展现了这一技术的优越性和广阔的市场前景。在电子产品高度活跃的今天，电子自动化产品为我们带来了无尽的财富，越来越多的产品进入我们的视线，成为我们生活中不可或缺的部分。最近十来年旅游业蓬勃发展，但是纵观各大历史古迹，风景名胜，除了一些手工简易的纪念品意外，还没有很好的做出真正高价值，高技术含量，高纪念意义的电子产品。今天，我们将为嵩山少林寺设计一款机器人“少林十八铜人”来展现中华武术的魅力。 此款机器人主要由18个仿人机器人组成，每个“铜人”将实现一套完整的武术动作，18个“铜人”将组成一个阵法以及阵势的变化。输入指令，这套“铜人”系统将自行完成武术动作和阵势变化。带给人们强烈的视觉冲击与震撼！在高端市场具有广阔前景！ 课题任务书 课题名称：“少林十八铜人阵”机电系统设计 设计要求：每四人一个小组设计单个“铜人”，使“铜人”实现3到4个武术动作。 主要内容： 系统总体设计：系统的运动，机构设计，动作分配，控制系统方案设计。 机械设计：机构设计，结构设计和零件设计。 控制系统设计：电路设计，程序设计。 机械部分设计和硬件选择 1.1整体设计 因为本次设计的是玩具型机器人，而且由十八个同样的机器人组成。所以机器人的重量和体积将是很重要的考量。考虑到作为一种景区纪念品，需要外形美观（此处不设计），便于携带。故将机器人外部参数设置如下表 重量 身高 臂长 腿长 头部 躯干 两髋距离 两肩距离 5Kg 500mm 200mm 300mm 50mm 150mm 100mm 100mm 1.2材料的选择 因为机器人重量小并且是只完成动作，不用考虑到因重物而带来的强度问题。故选用铝合金材料，它重量轻，密度小，强度符合要求。 1.3驱动电机选择 目前在机器人的运动控制中较为常用的电机有直流伺服电机、舵机和步进电机，对它们的特性、工作原理与控制方式有分类介绍，下面总结如表1.11所示： 电机类型 主要特点 构造与工作原理 控制方式 步进电机 直接用数字信号控制，与计算机接口简单，没有电刷，维修方便，寿命长。缺点是能量转换效率低，易失步，过载能力弱。 按产生转矩的方式可分为：永磁式，反应式和混合式。混合式能产生较大转矩，应用广泛。 永磁式是单向励磁，精度高，但