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第一课爬杆机器人

动力机械A段课程中，我们学习设计了多种形式的机器人腿部

结构，实现了仿生爬行、车形机器人做直线、圆周等效果。

这学期我们主要研究：多自由度的设计、触发装置的设计、多动作的

组合和复杂机械手的设计。通过学习，我们可以初步了解多自由度的

复杂机械手的设计以及简单的动作抓取物体。

设计任务

1、设计一个可以爬杆的机器人

2、要求电池盒需安装在机器人身体上

知识要点：

什么是自由度：

“自由度”（degreesoffreedom,df）是在统计学，学，工程机

械中的基本知识，通常用于抽样分布中。

空间机构自由度：

一个杆件（刚体），在空间上完全没有约束，那么它可以在3个

正交方向上平动，还可以以三个正交方向为轴进行转动，那么就有6

个自由度。

机械臂：

机械等机构要获得确定的、或者具有确定的位

置，必须满足条件：机构的自由度=原动件的数目。

与所有机构一样，机械的自由度数目同样是从1到5都

有。例如，手表上的指针可以看作最简单的，其自由度数目为

1；挖掘机的上如果有三个油缸，则自由度数目就等于3，如果

有四个油缸则自由度数目就为4。

任务分析：

1、两侧车轮转动方向相反，形成挤压的力，使机器人向上爬杆。

相邻两齿轮的转动方向相反。

2、蜗轮结构：，蜗杆和齿轮垂直咬合，改变齿轮的方向，并且

可以实现齿轮的，实现力量很大的轴向力。

3、结构稳定

由于爬杆机器人及电池盒质量较重，所以成功实现爬杆需要很

大的力量，因此在设计时要保证整体结构的坚固稳定，最好前

后同时加固。

工作原理：

通过蜗轮结构把马达的动力输出转化为平面齿轮的旋转。当两侧

平面齿轮都向内侧旋转时，带动齿轮下面的与杆产生向下挤，

这样就能带动整个结构向上爬行了。这是最简单的机械爬行方法。

课后思考：

你还有其他方法来设计爬杆机器人吗？