已閱讀5頁,還剩52頁未讀, 繼續(xù)免費閱讀
版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡介
摘 要 在微小型履帶機(jī)器人方面美國走在了世界的前列,代表機(jī)器人有 我國微小型機(jī)器人的研究和開發(fā)晚于西方的一些發(fā)達(dá)國家,我國是從20世紀(jì) 80年代開始機(jī)器人領(lǐng)域的研究的。其中具有代表性的有中國科學(xué)院研制的復(fù)合移動機(jī)器人“靈晰 排爆機(jī)器人,“龍衛(wèi)士 3B 反恐機(jī)器人”,“ 爆機(jī)器人”等。 此設(shè)計的目的設(shè)計結(jié)構(gòu)新穎,能實現(xiàn)過坑、越障等動作。通過在機(jī)器人機(jī)架上加裝其他功能的模塊來實現(xiàn)不同的使用功能,本研究的意義是 為機(jī)器人提供一個動力輸出平臺,為開發(fā)各種功能的機(jī)器人提供基礎(chǔ)平臺。 此設(shè)計移動方案的選擇是采用了履帶式驅(qū)動結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)整體使用模塊化設(shè)計,以便后續(xù)拆卸維修,可以適應(yīng)于各種復(fù)雜的路面,并可主動控制前后兩側(cè)搖臂的轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)機(jī)器人的運動姿態(tài),從而達(dá)到輔助過坑、越障等動作。經(jīng)過合理的設(shè)計后機(jī)器人將具有很好的環(huán)境適應(yīng)能力、機(jī)動能力并能承受一定的掉落沖擊,此設(shè)計的移動機(jī)構(gòu)主要由四部分組成:主動輪減速機(jī)構(gòu)、翼板轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)、自適應(yīng)路面執(zhí)行機(jī)構(gòu)、履帶及履帶輪運動機(jī)構(gòu)。 關(guān)鍵詞: 履帶機(jī)器人 ;履帶移動機(jī)構(gòu) ;模塊化設(shè)計 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 2 n of in of in on of in 980 s to in of of by of of B 3B , 901 , is of in to of is to a of of of is of of of in to be to on of to s so as to a of of is of 文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 3 目 錄 摘 要 . 1 1 引言 . 4 2 履帶機(jī)器人的現(xiàn)狀及發(fā)展 . 5 3 履帶機(jī)器人的運動特性 . 8 4 本研究采用的行走機(jī)構(gòu) . 11 走機(jī)構(gòu)的選擇 . 11 帶機(jī)器人的功能、性能指標(biāo)與設(shè)計 . 12 要機(jī)構(gòu)的工作原理 . 13 5 機(jī)器人越障分析 . 14 越臺階 . 14 越溝槽 . 15 坡運動分析 . 16 6 機(jī)器人移動平臺主履帶電機(jī)的選擇 . 18 器人在平直的路上行駛 . 18 器人在 30坡上勻速行駛 . 19 器人的多姿態(tài)越階 . 20 7 移動機(jī)構(gòu)的分析及其選擇 . 22 型移動機(jī)構(gòu)分析 . 22 研究采用的移動機(jī)構(gòu) . 26 8 履帶部分設(shè)計 . 27 帶的選擇 . 27 定主從動輪直徑 . 30 率驗算 . 37 步帶的物理機(jī)械性能 . 37 帶主從動輪設(shè)計 . 38 履帶部分設(shè)計 . 41 9 履帶翼板部分設(shè)計 . 46 帶翼板的作用 . 46 帶翼板設(shè)計 . 46 10 計算履帶裝置的重心及其各部件重心 . 48 履帶的重心計算 . 48 履帶的重心計算 . 53 履帶及其搖臂也就是副履帶總部分的重心計算 . 54 總 結(jié) . 55 致 謝 . 56 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 4 參考文獻(xiàn) . 56 1 引言 隨著社會的發(fā)展,我們面 臨的自身能力、能量的局限越來越多,所以我們創(chuàng)造了各種類型的機(jī)器人來輔助或代替我們完成任務(wù)。 履帶式機(jī)器人包括偵察機(jī)器人、巡邏機(jī)器人、爆炸處理機(jī)器人、步兵支援機(jī)器人以及復(fù)雜環(huán)境下搜救機(jī)器人等,用來代替我們進(jìn)入危險環(huán)境下完成一些如偵查、搜集資料、救援等工作,從而減少了我們工作的危險系數(shù),在我們未來的生活與工作中起到非常重要的作用。民用履帶式機(jī)器人被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)等各種服務(wù)領(lǐng)域,如生產(chǎn)線傳輸、清掃、導(dǎo)盲和搜救復(fù)雜環(huán)境下的資料等各個方面。 但我國對機(jī)器人研究起步較晚,大多數(shù)尚處于某個單項研究階段,主要的研究項目有 :清華大學(xué)智能移動機(jī)器人于 1994 年通過鑒定,還有上海交通大學(xué)的地面移動消防機(jī)器人已投入使用。北京理工大學(xué)、南京理工大學(xué)等單位承擔(dān)的總裝項目“地面軍用機(jī)器人技術(shù)”研究是以卡車、面包車作為平臺的,是大型智能作戰(zhàn)平臺。中國科學(xué)院沈陽自動化研究所的國科學(xué)院自動化自行設(shè)計、制造的全方位移動式機(jī)器人視覺導(dǎo)航系統(tǒng),哈爾濱工業(yè)大學(xué)于 1996年研制成功的導(dǎo)游機(jī)器人等。 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 5 2 履帶機(jī)器人的現(xiàn)狀及發(fā)展 20 世紀(jì) 60 年代到 70 年代,想到工業(yè)機(jī)器人印入腦海的便是自動機(jī)械手。機(jī)器人移動功能的大力研究和開發(fā)是 20世紀(jì) 80年代以后才開始,現(xiàn)在作為移動機(jī)器人而研制的移動機(jī)械類型已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了機(jī)械手。尤其是履帶式機(jī)器人,不僅是生物體中沒見過的移動形態(tài),而且能夠在復(fù)雜的環(huán)境下行進(jìn)。 履帶式機(jī)器人因采用履帶式傳動而得名。其最大特征是將圓狀的循環(huán)軌道履帶套在若干車輪上,使車輪不與地面直接接觸,利用履帶緩沖地面帶來的沖擊,使機(jī)器人能夠適應(yīng)各種路面狀況。 目前六履帶擺臂式搜救機(jī)器人還是局限于單個或兩個自由度。其主要由機(jī)械本體、控制系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)等部分組成。六履帶擺臂式搜救機(jī)器人的研究涉及以下幾個方面,首先是移動方式的選擇,對于履 帶式移動機(jī)器人,可以是兩履帶式、四履帶式、六履帶式等。其次,考慮驅(qū)動器的控制,以使機(jī)器人達(dá)到期望的功能。再者,必須考慮導(dǎo)航或路徑規(guī)劃,如傳感信息融合,特征提取,避碰以及環(huán)境映射。最后,考慮擺臂角的原理,這方面需要重點考慮,通過控制搖臂的角度來改變自身高度以達(dá)到越障過坑功能是這種機(jī)器人的最大特點。對于這些問題可歸結(jié)為:機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計、運動學(xué)與動力學(xué)建模、導(dǎo)航與定位、多傳感器信息融合等。 下面是各國研發(fā)的一些履帶式可變形機(jī)器人: ( 1) 美國的 拆彈專家 : 如圖 2222示,這是 美國 一種較小型 “機(jī)器人,現(xiàn)服役于美國軍隊,它搭配了一個爆炸物感應(yīng)系統(tǒng),能有效地探測炸彈。 圖 2種 機(jī)器人是一種小型地面探測車,重量僅為 30 磅。 圖 2機(jī)器人配備了兩個全自動、自動裝彈、可遙控的 12 桿 機(jī)搶,重量為 250 磅。 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 6 圖 2 圖 2展情況 圖 2器人 圖 2器人 ( 2) 德國 爆機(jī)器人: 僅在一兩年前,德國公司出品了一款防爆機(jī)器人,現(xiàn)在 2006年的新一代機(jī)器人已經(jīng)上市了,其結(jié)構(gòu)比以前的更加輕便,體積更小。這款機(jī)器人依靠一個靈活的小型系統(tǒng)有了和一些大型機(jī)器人一樣的功能。 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 7 圖 2-5 走姿勢 圖 2緊湊姿勢 通過對國內(nèi)外六履帶擺臂式搜救機(jī)器人的分析,可以看出六履帶擺臂式搜救機(jī)器人今后的發(fā)展有以下幾個方面的趨勢: ( 1)結(jié)構(gòu)上,趨向小型、微型。 ( 2)運動上,趨向全方位,更靈活,更具自主性。(3)在用 途上,趨向于功能多功能化。 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 8 3 履帶機(jī)器人的運動特性 ( 1)平面運動及轉(zhuǎn)彎 平面運動及轉(zhuǎn)彎是最基本的運動方式,當(dāng)兩側(cè)的履帶同向等速運動時,則表現(xiàn)為直線行走,當(dāng)兩側(cè)履帶反向等速運動可實現(xiàn)原地零半徑回轉(zhuǎn),而不同速度同向運動可實現(xiàn)任意半徑轉(zhuǎn)向。 圖 3a)、圖 3b)為四擺臂履帶單元同時著地,使機(jī)器人與地面的接觸面積增大,可以使機(jī)器人適應(yīng)松軟、泥濘和凹凸不平等各種地形環(huán)境; 圖 3a) 圖 3b) 圖 3c)、圖 3d)、圖 3e)中當(dāng)遇到小坡度的斜坡時,可直接爬坡而不必采取其他動作,從而可減少對驅(qū)動控制系統(tǒng)要求; 圖 3c) 圖 3d) 圖 3e) 圖 3f) 為四擺臂單元向上擺到中間位置,可實現(xiàn)機(jī)器人小空間轉(zhuǎn)向運動。 圖 3f) 機(jī)器人爬坡時,姿態(tài)可以轉(zhuǎn)變成圖 3g)。當(dāng)坡度較大時,則圖 3h)和圖 3i)是較好的姿態(tài),這兩種方式可使機(jī)器人重心位于穩(wěn)定狀態(tài),從而保證機(jī)器人順利爬坡。 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 9 圖 3g) 圖 3h) 圖 3i) ( 2) 自撐起及涉水 機(jī)器人的主要控制系統(tǒng)和檢測元件則安裝在中間箱體中,為了避免在運動中被損壞,機(jī)器人可以通過 4 個擺臂單元向下擺動,抬高中間箱體的高度。且其以各自不同的擺動角度向下擺動時可使機(jī)器人變換成各種姿態(tài),從而使中間箱體在允許變化的高度范圍內(nèi)自由轉(zhuǎn)變,從而使機(jī)器人完成涉水的動作。 ( 3) 越障 機(jī)器人利用擺臂前攻角進(jìn)行越障,由于機(jī)器人擺臂能把車體抬起,所以可越過高于自身高度的障礙物。圖示( a) -( h)表示機(jī)器人越過高障礙物的一般過程。履帶利用齒形對障礙物的抓爬力來向上攀爬,同時后擺臂向下擺動以使車體抬高,當(dāng)擺到與地面垂直時后擺臂停止擺動。當(dāng)主履帶爬到障礙物上面時,前擺臂向前向下擺動支起車體,機(jī)器人繼續(xù)前進(jìn),直到其重心越過臺階。重心越過臺階后,前擺臂向前向上擺動直到與地面貼合,同時后擺臂向后向上擺動與車體成一后攻角為止,此時機(jī)器人已越上臺階。整個過程中,履帶始終向前爬行。 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 10 圖 3災(zāi)機(jī)器人越障過程 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 11 4 本研究采用的行走機(jī)構(gòu) 走機(jī)構(gòu)的選擇 本文履帶機(jī)器人移動系統(tǒng)采用的是履腿 式復(fù)合結(jié)構(gòu),總體設(shè)計方案如圖 2器人的車體的履帶作為履帶式移動機(jī)構(gòu),與前臂和后臂轉(zhuǎn)動相協(xié)調(diào),增加了機(jī)器人運動靈活性。 機(jī)器人前臂和后臂各有一個伺服電機(jī)驅(qū)動,通過控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合,實現(xiàn)前臂和后臂的靈活轉(zhuǎn)動,在機(jī)器人爬坡和越障時發(fā)揮更大作用。機(jī)器人前臂和后臂協(xié)調(diào)作用,穩(wěn)定性將更好。 機(jī)器人車體左右兩邊履帶各有永磁式直流電機(jī)驅(qū)動,通過控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合,控制前軸和后軸的速度、力矩,可實現(xiàn)原地 360轉(zhuǎn)向,前進(jìn)時的自由轉(zhuǎn)向,隨時調(diào)解爬坡時的力矩大小。在車體主履帶前端是慣性軸,與主動軸配合,保證機(jī)器人運動的平 穩(wěn)。 1 23 4 5 6 7 8 9買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 12 4. 減速器 5. 蓄電池 8. 主履帶 圖 4帶式機(jī)器人結(jié)構(gòu)組成 帶機(jī)器人的功能、性能指標(biāo)與設(shè)計 履帶機(jī)器人的主要設(shè)計性能參數(shù)如下: 表 4性能參數(shù) 總體結(jié)構(gòu) 六節(jié)履腿式結(jié)構(gòu) 自重 50荷 50載接口 二維隨動搭載平臺 結(jié)構(gòu)尺寸 1205*624*380 平地最大速度速度 s 正常速度 s 最大通過 坡度 30 通過能力 能通過復(fù)雜行道 續(xù)航能力 4 小時以上 轉(zhuǎn)向能力 自由轉(zhuǎn)向 履帶高度 200臂履帶末端直徑 80臂履帶末端直徑 80器人車體具體尺寸如圖 4 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 13 12056904008580484506245040080 85550圖4器人車體結(jié)構(gòu)尺寸 要機(jī)構(gòu)的工作原理 減速傳動機(jī)構(gòu) 是 電動機(jī)通過 行星輪 減速器的降速 ,來 實現(xiàn)增大轉(zhuǎn)矩 、 調(diào)速 , 通過 直 齒輪改變軸的方向 , 輸出后 軸 轉(zhuǎn)矩 , 為機(jī)器人提供主要動力。后 軸 驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動 后軸 位于傳動系的末端。其基本功用是增扭、降速和改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向 。 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)機(jī)器人在行駛過程中 , 經(jīng)常需 要改變行駛方向 ,本機(jī)構(gòu)是通過兩個電機(jī)的差速比來實現(xiàn)的 。 動力部分采用電機(jī) , 通過齒輪副降速后帶動低速軸的轉(zhuǎn)動 ,軸與履帶驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過導(dǎo)桿滑塊機(jī)構(gòu)連接 , 使履帶驅(qū)動機(jī)構(gòu)各自繞前后軸的中心線轉(zhuǎn)動 , 實現(xiàn)機(jī)器人不同角度的爬坡和越障能力。 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 14 5 機(jī)器人越障分析 越臺階 當(dāng)機(jī)器人在爬越臺階時,機(jī)器人履帶底線與地面之間的夾角將慢慢增大,當(dāng)重心越過臺階的支撐點時,則完成了爬越臺階的動作。由 運動過 程可以看出,圖 5 于 臨 界 狀態(tài) ,機(jī)器人重心只有越 過 臺 階邊緣 ,機(jī)器人才能成功的越 過 障 礙 。由此可分析出機(jī)器人的最大越 障高度。 圖 5由圖 5 c o s ( ) c o t / s i h R R ( 5 變換式( 5得: s i n / c o R R ( 5 2c o s s i n / c o s 0h ( 5 利用式( 5出 ,代入 式( 6算出機(jī)器人跨越障礙的高度 1H 。 機(jī)器人加裝后臂,可以大幅提高機(jī)器人跨越臺階的高度,如圖 5后臂伺服電機(jī)的驅(qū)動下,后臂履帶抬起,成 90 直立,在機(jī)器人跨越的高度又要高出 H。 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 15 所以本次設(shè)計履帶設(shè)計中機(jī)器人跨越障礙的最大高度為 圖 5示意圖 越溝槽 對 于小于機(jī)器人前后履 帶輪 中心距的 溝槽 ,因機(jī)器人重心在機(jī)器 人車體 內(nèi) , 當(dāng) 機(jī)器人重心越 過 下一 個溝槽 的支 撐點時 ,機(jī)器人就越 過了溝槽 。也可能由于重心未能 過 去, 傾 翻在 溝槽內(nèi) 。 當(dāng)溝槽 大于中心距 時 ,履 帶 式機(jī)器人可以看做爬越凸臺障 礙 。履 帶 式移 動 機(jī)器人跨越 溝槽時 , 當(dāng) 重心越過溝槽邊緣時 ,受重力作用,機(jī)器人 將產(chǎn) 生前 傾現(xiàn) 象, 運動不穩(wěn) 定。由機(jī)器 人質(zhì) 心 變 化 規(guī) 律可知機(jī)器人重心在以 圓內(nèi) ,由于 擺臂 展 開 后機(jī)器人履 帶 與地接觸 長 度 變 大, 為 了 計 算最大跨越 壕溝寬 度, 擺臂 履 帶應(yīng)處 于展 開狀態(tài) 。機(jī)器人前臂和后臂的長度相等 。 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 16 ( a ) ( b )( c )圖 5機(jī)器人在平地 圖 5a) 跨越 溝槽的寬 度1L: r ( 6 坡運動分析 機(jī)器人在斜坡上運動時,其受力情況如圖 5示,機(jī)器人勻速行駛或靜止時,其驅(qū)動力: ( 6 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 17 圖 5上坡受力示意圖 最大靜摩擦力系數(shù)為 ,最大靜摩擦力為: m a x c o ( 6,機(jī)器人能平穩(wěn)行駛。 當(dāng),機(jī)器人受重力的影響將沿斜面下滑。 已知履帶機(jī)器人對地面的最大靜摩擦系數(shù) ,則 機(jī)器人爬越的最大坡度為 : 1m a x ta n ( )( 6 爬坡時克服摩擦力所需的最大加速度為: m a x ( c o s s i n ) ( 6 通過上述分析,可以根據(jù)機(jī)器人履帶與運動面的摩擦系數(shù)來確定一些陡坡是否能夠安全爬升,并根據(jù)坡度和電機(jī)的特性,確定其運動過程最大加速及爬升都陡坡的快速性。 由以上計算可得:機(jī)器人的爬坡角 度最大為 030 ;垂直越障高度最大為 600大跨溝寬度為 400 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 18 6 機(jī)器人移動平臺主履帶電機(jī)的選擇 對于履帶和地面的動摩擦因數(shù) , f 實際上只是表示起動時車輪所處的滑動狀態(tài)對應(yīng)的滑動摩擦力,一旦車輪開始轉(zhuǎn)動,面臨的滾動摩擦力則總是比滑動摩擦力小得多。則可取 大一點。 器人在平直的路上行駛 履帶式機(jī)器人在跨越平面的溝槽或在平面移動,假設(shè)其速度最大,且勻速前進(jìn),則取 0 5 履帶式機(jī)器人共有兩個輸出軸,每個輸出軸前端都有一個電機(jī),對機(jī)器人其中一個輸出軸分析 : 圖 6直路線分析 2 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 19 又 則 在最大的行駛速度下 ,驅(qū)動電機(jī)經(jīng)過減速箱減速后需要提供的極限轉(zhuǎn)速為 m 6 . 2m a xm a x 器人在 30坡上勻速行駛 機(jī)器人在最大行駛坡度上勻速行駛,設(shè)定行駛速度為 30 ,在行駛過程中輪子作純滾動,不考慮空氣阻力的影響,機(jī)器人爬坡受力情況如圖 圖 60坡度分析 2 03 2 30s ,則 / 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 20 m 1 則在最大坡度下需提供極限轉(zhuǎn)矩為 / 器人的多姿態(tài)越階 對這幾種姿態(tài)分析,機(jī)器人在跨越臺階時直流電機(jī)只驅(qū)動主履帶,機(jī)器人在實際跨越臺階過程中速率不大,那么機(jī)器人所需提供的輸出功率也不大。 由以上分析可知,機(jī)器人平地直線運動時要求的驅(qū)動電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速較大,而爬坡時需要驅(qū)動電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩較大。因此,在選電機(jī)時,應(yīng)根據(jù)平地直線運動所求的最大轉(zhuǎn)速和爬坡運動所求的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行選擇。 根據(jù)機(jī)器人爬坡情況的分析, , 1.2 rn w w 269 55 01 1. 22 2. 19 55 0P 機(jī)器在平面狀況下 , 6.2 w 809 55 05 6. 21 3. 59 55 0P 因而選取 P=80W 作為機(jī)器人的最大輸出功率。 根據(jù)計算的履帶式機(jī) 器人的最大輸出功率為 80W, 輸出轉(zhuǎn)速為 為直流電機(jī)啟動性能好,過載性能強(qiáng),可承受頻繁沖擊、制動和反轉(zhuǎn),允許沖擊電流可達(dá)額定電流的 3到 5倍。另外在使用過程中可攜帶或可移動的蓄電池,干電池作為供電電源,操作輕巧與方便。根據(jù)直流電機(jī)這些性能,滿足主履帶頻繁受沖擊,制動和反轉(zhuǎn)的要求,滿足機(jī)器人要攜帶移動電池的要求,因而則選擇 90號的直流永磁電機(jī) 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 21 額定功率 /W 92 額定 轉(zhuǎn)矩 定轉(zhuǎn)速 1 r 1500 電流 /A 7 電壓 V/ 12 允許正反轉(zhuǎn)速差 1r 150 圖 7流電機(jī)數(shù)據(jù) 因為 0,92 輸額則 額輸 因為 500 額, 6.2 輸則 輸額 6 2 2 a x 6i 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 22 7 移動機(jī)構(gòu)的分析及其選擇 由電動機(jī)輸出的動力,需要通過傳動系統(tǒng)傳遞到機(jī)器人移動平臺的后輪上,以便驅(qū)動機(jī)器人運動。可見傳動系統(tǒng)是整個移動平臺實現(xiàn)是運動功能的紐帶和關(guān)鍵。 型移動機(jī)構(gòu)分析 機(jī)器人按移動方式分主要有輪式、履帶式、腿足式三種,另外還有步進(jìn)移動式、蠕動式、混合移動式、蛇行移動式等。 式移動機(jī)構(gòu)特點 輪式移動機(jī)構(gòu)是最為普通的運動方式, 輪式機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)普遍具有結(jié)構(gòu)簡單、速度快、節(jié)能、靈活的特點,同時具有自重輕、不損壞路面、作業(yè)循環(huán)時間短和效率高等優(yōu)勢。并且編程簡單可靠性高,每個輪子都可以獨立驅(qū)動。與履帶式移動機(jī)器人相比,當(dāng)跨越不平坦地形時,輪式機(jī)器人則存在明顯的不足,其穩(wěn)定性和對環(huán)境的適應(yīng)性完全依賴于環(huán)境本身的狀況,對于進(jìn)入復(fù)雜的環(huán)境完成既定任務(wù)存在嚴(yán)重的困難。輪式移動機(jī)構(gòu)按輪的數(shù)量可分為 2 輪、 3 輪、 4 輪、 6 輪、 8 輪。該結(jié)構(gòu)有一定的局限性,只能在相對平坦、表面較硬的路面上行駛,如遇到軟性地面容易打滑、沉陷,但可根據(jù)具體地面環(huán)境采用一些預(yù) 防措施來緩解該類情況的出現(xiàn),如圖 7示。 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 23 圖 7式移動裝置示意圖 式移動機(jī)構(gòu)特點 腿足式移動機(jī)構(gòu)分 2 腿、 4 腿、 6 腿、 8 腿等形式。腿式移動機(jī)構(gòu)優(yōu)點有: (1)腿式機(jī)器人的地形適應(yīng)能力強(qiáng)。 (2)腿式機(jī)器人的腿部具有多個自由度,運動更具有靈活性,通過調(diào)節(jié)腿的長度可以控制機(jī)器人重心位置,因此不易翻倒,穩(wěn)定性更高; (3)腿式機(jī)器人的身體與地面分離,這種機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)點在于機(jī)器人身體可以平穩(wěn)地運動而不必考慮地面的租糙程度和腿的放位置, 8 腿移動機(jī)器人如圖 7示,特點是穩(wěn)定性好,越野能力強(qiáng) 。 腿式移動機(jī)構(gòu)缺點有: 該類機(jī)器人的移動速度慢,機(jī)動性較差負(fù)載不能太重; 腿式機(jī)器入對地面適應(yīng)性和運動靈活性需要進(jìn)一步提高; 腿式機(jī)器人控制系統(tǒng)較為復(fù)雜,控制方法還有待完善; 該機(jī)構(gòu)未進(jìn)入實用化階段。 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 24 圖 7腿機(jī)器人 圖 7履機(jī)器人 帶式移動機(jī)構(gòu)特點 履帶式移動機(jī)構(gòu)分為 l 條履帶、 2 條履帶 (履帶可車體左右布置或者車體前后布置 )、 3 條履帶、 4 條履帶 6 條履帶,移動方式優(yōu)點在于機(jī)動性能好、越野性能強(qiáng),缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、摩擦阻力大,機(jī)械效率低,在自身重量比較大的情況下會對 路面產(chǎn)生一定的破壞。履帶式移動機(jī)構(gòu)比較輪式移動機(jī)構(gòu)有以下幾個特點: (1)撐面積大、接地比壓小、滾動阻尼小、通過性比較好; (2)越野機(jī)動性能好,爬坡越溝等性能均優(yōu)于輪式結(jié)構(gòu); (3)履帶支撐面上有履齒不打滑,牽引附著性能好; (4)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜重量大,運動慣性大,減震功能差,零件易損壞。 六履帶機(jī)器人車體前后各有一對履帶鰭,可以輔助翻越障礙,買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 25 運動十分靈活。 、腿式移動機(jī)構(gòu)特點 履腿復(fù)合移動機(jī)構(gòu)結(jié)合了履帶式和腿式兩種移動機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢,在地面適應(yīng)性能、越障性能方面有良好表現(xiàn)。履帶移動機(jī)構(gòu)地面適應(yīng)性能 好,在復(fù)雜的野外環(huán)境中能通過各種崎嶇路面,它的活動范圍廣,性能可靠,使用壽命長,輪式移動機(jī)構(gòu)無法與其比擬,適合作為機(jī)器人的推進(jìn)系統(tǒng);傳統(tǒng)履帶移動機(jī)構(gòu)往往是兩條履帶與車身相對固定,很大程度上限制了機(jī)器人地形適應(yīng)能力,為了解決該問題履式移動系統(tǒng)中引入了關(guān)節(jié)履帶機(jī)構(gòu),兩條履帶不再相對車體固定而是能繞車身轉(zhuǎn)動,這樣能大大提高機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)能力,但履、腿復(fù)合機(jī)構(gòu)本身存在著一定的不足如結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運動控制困難等。 、履、腿式移動機(jī)構(gòu)性能比較 車輪式,履帶式、腿足式移動系統(tǒng)性能比較見表 7: 表 7 型移動機(jī)構(gòu)的性能對比表 移動方式 輪式 履帶式 腿式 移動速度 快 較快 慢 越障能力 差 一般 好 復(fù)雜程度 簡單 一般 復(fù)雜 能耗量 小 較小 大 控制難易 易 一般 復(fù)雜 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 26 研究采用的移動機(jī)構(gòu) 本研究的的機(jī)器人移動機(jī)構(gòu)采用了履帶式。如圖 7示,這種機(jī)構(gòu)中的移動履帶的作用,在復(fù)雜環(huán)境中起傳遞動力作用。后移動輪為主動輪,前移動輪為從動輪,二者通過移動履帶來傳遞動力,實現(xiàn)同運動。 圖 7履復(fù)合式移動機(jī)構(gòu) 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 27 8 履帶部分設(shè)計 帶的選擇 對于履帶基于標(biāo)準(zhǔn) 化的思考,我們選擇了梯形雙面齒同步帶作為設(shè)計履帶,其具有帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動的優(yōu)點。由于帶與帶輪是靠嚙合傳遞運動和動力,故帶與帶輪間無相對滑動,能保證準(zhǔn)確的傳動比。同步帶通常以氯丁橡膠為材料,這種帶薄而且輕,故可用于較高速度。傳動時的線速度可達(dá) 50m/s,傳動比可達(dá) 10,效率可達(dá) 98。傳動噪音比帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動小,耐磨性好,不需油潤滑,壽命比摩擦帶長。 因為同步帶傳動具有準(zhǔn)確的傳動比,無滑差,可獲得恒定的速比,傳動平穩(wěn),能吸振,噪音小,傳動比范圍大等優(yōu)點,所以傳遞功率可以從幾瓦到百千瓦。傳動效 率高,結(jié)構(gòu)緊湊,適宜于多軸傳動,無污染,因此可在工作環(huán)境較為惡劣的場所下正常工作。 從以上對同步帶性能的分析中可以得出結(jié)論,選用梯形雙面齒同步帶作為移動裝置設(shè)計履帶能夠滿足設(shè)計性能及工作的環(huán)境條件要求。 由已知后軸輸出功率為 1 (即 ); 由已知設(shè)計裝置移動速度 ,根 據(jù)公式 2 ,可得主動輪轉(zhuǎn)速 m ,預(yù)先設(shè)計履帶主動輪直徑 169帶從動輪直徑 169公式221 ,可得 故可以得到設(shè)計的已知條件如下: 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 28 傳遞名義功率 1. 主動輪轉(zhuǎn)速 n r/動輪轉(zhuǎn)速 中心距 380a . 率的計算 3 7 式中 工作機(jī)性能和運轉(zhuǎn)時間查表 8 表 8正載荷系數(shù) K 工作機(jī) 運行時間(小時 /日) 35 810 1624 計算機(jī),醫(yī)療機(jī) 紉機(jī),辦公機(jī)械 傳送機(jī),包裝機(jī) 拌機(jī),造紙機(jī) 刷機(jī),圓形帶鋸 確定帶的型號和節(jié)距 由設(shè)計功率 慮到可以用雙面交錯買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 29 梯狀齒形同步帶作為履帶使用,由圖 8得型號選用 ,對應(yīng)節(jié)距 8雙面交錯梯狀齒形同步帶的結(jié)構(gòu)圖,雙面齒同步帶的節(jié)距 和齒形等同與單面齒同步帶的齒形和節(jié)距,圖A 為 雙面齒同步帶,其兩面帶齒呈對稱排列,圖 B 為 雙面齒同步帶,其兩面帶齒呈交錯位置排列,本裝置設(shè)計履帶選擇 同 步 帶 W = T =圖 8形齒同步帶,輪選型圖 圖 8形齒形狀圖 本裝置選擇的梯形 步帶的具體參數(shù)如下表 8 8形齒標(biāo)準(zhǔn)同步帶型號以及齒尺寸 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 30 定主從動輪直徑 對于梯形標(biāo)準(zhǔn)同步帶來說小帶輪的齒數(shù)是有要求的,能夠保證同步帶運轉(zhuǎn)是最為基本的,履帶選用的 同步帶一樣有齒數(shù)最小要求,由表8m 取 : 表 8帶輪的最小齒數(shù) 買文檔就送您 紙全套, Q 號交流 401339828 或 11970985 31 小帶輪轉(zhuǎn)速 1n H n 900 10 12 14 22 22 9000 12 16 24 24 12002 14 18 20 26 18002 16 20 22 30 由上面得到 p 可以代入公式 11 1 6 9 . 8 7 為了增大摩擦力,應(yīng)考慮增大履帶與接觸地面的有效接觸面積,所以履帶離地面的高度不易過大,故取履帶主動輪直徑169帶從動輪直徑 169 查表 8擇履帶主動輪型號為 24帶從動輪型號為24近圓整帶輪直徑,查得履帶主動輪直徑 帶從動輪直徑 表 8同步輪尺寸表(節(jié)距 = 規(guī)格 齒數(shù) 節(jié)徑 d 外徑邊直徑邊內(nèi)徑
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2025勞務(wù)分包合同
- 門窗維修簡易施工合同協(xié)議書
- 智能體育弱電系統(tǒng)安裝服務(wù)合同
- 2024年高效中間業(yè)務(wù)傭金合同模板版B版
- 2025年全鋼絲子午胎成形機(jī)合作協(xié)議書
- 辦公樓景觀苗木種植協(xié)議
- 林地租賃合同
- 兼職影視剪輯師合同
- 網(wǎng)絡(luò)公司秩序維護(hù)保安合同
- 汽車美容店車位租賃合同
- 2024年河南省中職對口升學(xué)高考語文試題真題(解析版)
- 配合、協(xié)調(diào)、服務(wù)方案
- 《食品行業(yè)ERP應(yīng)用》課件
- 2023-2024學(xué)年廣東省廣州市黃埔區(qū)六年級(上)期末數(shù)學(xué)試卷(A卷)
- 41-降低懸挑式卸料平臺安全隱患發(fā)生率 棗莊華廈(4:3定稿)
- 期末測試卷(一)2024-2025學(xué)年 人教版PEP英語五年級上冊(含答案含聽力原文無聽力音頻)
- 2023-2024學(xué)年廣東省深圳市南山區(qū)八年級(上)期末英語試卷
- 期末 (試題) -2024-2025學(xué)年人教PEP版(2024)英語三年級上冊
- 漢服娃衣創(chuàng)意設(shè)計與制作智慧樹知到期末考試答案章節(jié)答案2024年四川文化產(chǎn)業(yè)職業(yè)學(xué)院
- 《大數(shù)據(jù)技術(shù)原理與應(yīng)用(第3版)》期末復(fù)習(xí)題庫(含答案)
- 廣東省中山市2023-2024學(xué)年四年級上學(xué)期期末數(shù)學(xué)試卷
評論
0/150
提交評論