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目录
第1 章 作品的创新与特色 1
1.1 整体构造 1
1.2 采用伸缩式轮子过桥 1
1.3 平稳灵活的机械结构2
1.4 采用铰链四杆机构的机械手2
1.5 结构设计及其简单的撑杆机构2
第2 章 设计方案拟定3
2.1 方案要求3
2.2 行走机构方案的确定 3
2.3 过桥机构的方案的确定4
2.4 抓取机构方案的确定 5
2.5 机械臂运动方案的确定 6
2.6 抬盖子机构方案的确定 6
第3 章 动力与传动设计分析计算 7
3.1 驱动电机的选择7
3.2 传动7
3.2.1 行走机构的传动7
3.2.2 过桥机构的传动9
3.2.3 机械臂的传动9
3.2.4 抓取机构的传动 11
第4 章 动作执行机构的设计、计算与分析 11
4.1 行走机构 11
4.2 撑杆机构 12
4.3 抓取机构 13
I
第5 章 其他计算说明 13
5.1 平衡块 13
5.2 控制电路 13
第6 章 设计总结 15
参考文献 15
II
第1章 作品的创新与特色
1.1 整体构造
图1-1
车体尺寸为250 ×250 ×320，车体总重量约为6kg。可完成穿越
隧道、通过河道、成功救援被困目标。本设计采用电机驱动机械结
构完成各项预期目标。主要包含行走、过桥机构，机械臂及抓手机
构，为成功解救目标设计的撑杆机构
1.2 采用伸缩式轮子过桥
过桥机构采用螺旋机构、齿轮传动、同步带驱动结构完成可靠、
安全的过桥阶段。利用丝杆螺母螺旋运动，推动连接两个伸缩轮子
的推杆，完成内置在带轮中的轮子的伸出及缩回。通过电机驱动齿
轮，带动带轮旋转，利用车身的自身重量增大轮子和带轮之间摩擦，
1
同时利用伸出轮子与桥面的摩擦，达到在桥面安全、灵活的行走。
伸缩轮子直径为 36mm，采用优质材料，强度高，可靠，安全，操
作简单。
采用同步带驱动，行走平稳，转向平稳，过障碍、穿隧道。并
且可实现桥面的爬坡动作。
1.3 平稳灵活的机械臂结构
机械臂采用蜗轮蜗杆及齿轮齿条传动完成机械臂的 360 °的旋
转及臂身的前后移动。底部支架与车身相连固定，底部装置有蜗轮
轮蜗杆驱动，当电机驱动蜗杆的时候，机械臂不但以适中的速度360
度的转动，而且在抓取物体后又有一定的力矩转动，不会出现在抓
取过重的物体后机械臂无法转动的情况。
机械臂上面采用电机驱动，通过齿轮齿条传动实现前后移动，
臂后面用金属条固定，形成三角架，利用三角形的稳定性使机械臂
上面部分保持水平，在抓取物体后不会倾斜。
1.4 采用铰链四杆机构的机械手
机械抓手采用电机驱动一对齿轮副带动平行铰链四杆机构，通
过机构的连杆驱动抓手的抓紧和放松。爪手装有摩擦片增加摩擦，
使其抓的更牢。爪手选择全铝合材料，其易加工、耐久性好。爪手
重量约为0.5kg （不包含电机机），抓手最大张角可达到150mm 。
1.5 结构设计及其简单的撑杆机构
大扭矩电机转动，使撑杆转动，撑杆前端抬起盖子。两个电机
控制既可以增大扭矩，又可方便机械手的转动
2
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