[工学]浙江工贸职业技术学院论文——机器人解救人质.doc

前 言 本解救人质机器人从设计到研制出历时三个多月，在带队老师的辛勤指导下，经过我们课题组全体学生的不懈努力，终于圆满完成本项目的理论方案和模型制作等工作。 本机械设计方案书是根据浙江省大学生机械设计竞赛委员会对参赛队伍的要求而编写的。全书共五大部分，其主要内容为：本项目的创新与特色、本项目设计方案的拟订、本项目有关设计、计算与分析、设计总结、设计图纸、模型照片等。 本书为广大机器人爱好者提供了一个实际案例。本书可从事机器人和人员，可供高等院校专业的生参考。第一章 本项目的创新与特色简介 3 第二章 本项目设计方案的拟订 5 2.1 机器人过桥机构设计方案的拟订 5 2.2 机器人行驶机构设计方案的拟订 7 2.3 机器人手臂伸缩机构设计方案的拟订 8 2.4机器人驱动设计方案的拟订 11 2.5机器人手爪机构设计方案的拟订 12 2.5机器人手臂升降机构设计方案的拟订 12 2.6机器人手臂回转机构设计方案的拟订 13 第三章 本项目有关设计、计算与分析 14 *3.1 机器人过桥机构的设计 14 *3.2 小车行走机构设计计算与分析 19 *3.3手臂上下摆动的设计计算与分析 23 3.4手臂的设计计算与分析 25 3.5手臂的旋转机构设计计算与分析 28 3.6手爪的设计计算与分析 30 3.7机器人平衡性的计算与分析……………………………………………………………….34 第四章 设计总结 35 参考文献 36 附录（图纸、模型照片） 36 注：带*号的部分由赖丹弟同学设计 第一章 本项目的创新与特色简介 本用等，采用模块化设计对各个模块的设计， 图1-3 伸缩臂结构示意图 伸缩臂伸缩采用了绳传动，绳子绕法见图1-4所示。 图1-4 伸缩臂绳传动示意图 采用绳传动机构的好处在于此机构制造简单，传动稳定，控制方便，比其它机构轻了很多。 第二章 本项目设计方案的拟订 无论研制任何产品，成功与否很大程度上取决于是否有一个合理的设计方案。对于设计人员，在进行设计时，除了要考虑产品使用要求外，还要考虑其制造、使用及外观因素等。 我们在进行本项目机器人研发时，非常重视设计方案的探讨及确定。我们采取的办法一般是对能够实现预定功能等采用模块化设计 3、履带式 履带式实际是一种自己为自己铺路的轮式车辆。它是将环状循环轨道履带卷绕在若干滚轮外，使车轮不直接与地面接触。履带式的的优点是着地面积比车轮式大，所以着地压强小；另外与路面黏着力强，能吸收较小的凸凹不平，适于松软不平的地面。它的缺点是由于没有自位轮，没有转向机构，要转弯只能靠左右两个履带的速度差，所以不仅在横向，而且在前进方向也会产生滑动，转弯阻力大，不能准确地确定回转半径等。因此，履带式广泛用在各类建筑机械及军用车辆上。 图2-1 履带式过桥机构示意图 如图2-1所示，过桥机构由里外均有齿形的同步带（效果近似于履带）带动的摆臂和齿轮齿条伸缩机构构成。小车开到壕沟前伸出长约240mm左右的下面带车轮的齿条，小车往再前开一段能使齿条带小轮的那端搭到壕沟对岸10mm的距离即可，然后把同步带摆臂向后翻转180度，再启动小车就能完成过沟了。过沟之后把齿条缩回同步带摆臂摆到原来位置即可。 架桥式 即采用架桥机构与机器人小车分离的办法。如图2-1所示，架桥机构行驶由电机驱动，可以直走和转弯。其底版由上下两块底版组成，其中下底板在过桥时可以完全伸出，伸出后其前轮与上底版前轮之间距离要保证不小于280mm，这样就可以保证整个桥搭在壕沟两端。这样就完成了搭桥工作，上面的机器人小车就可以从桥上开过去，实现过桥动作。 图2-2 架桥式机构原理示意图 综合以上考虑，后两种方案实现较为容易，又由于本次比赛场地为光滑平整，非常适合车轮运动，因此本设计采用架桥式机构。 2.2 机器人行驶机构设计方案的拟订 要求机器人行驶时可以实现前进、后退、左转、右转四个动作，实现的方法可以用步行式、履带式以及轮式三种方式。 1、步行式（见上） 2、履带式（见上） 3、车轮式 图2-3 车轮行驶机构示意图 如图2-3所示，后面为两个驱动轮，前面为两个支撑轮。直走时两电机转向相同，转弯时两电机转向相反。为减轻重量，车轮本身采用铝或尼龙材料。为保证与地面始终接触并增加与地面的摩擦力，轮缘采用弹性较好的橡胶制造。 车轮式移动是最常见的一种地面行进方式。车轮式移动的优点是：适于平整硬质路面，能高速稳定的移动，能量利用效率高，机构和控制简单，转向灵活，而且技术比较成熟。 综合以上几种方案，考虑本次比赛场地为光滑地面，再者轮式机构实现容易，因此机器人行驶机构我们采用了轮式机构。 2.3 机器人手臂伸缩机构设计方案的拟订 根据大赛题目要求，机器人解救人质，其手臂必须能够在一定长度范围内伸缩。在选择设计方案时必须伸缩轻便灵活安全可