城市智能導(dǎo)盲車設(shè)計說明書.doc

設(shè)計說明書 城市智能導(dǎo)盲車目錄作品名稱3作品模型3設(shè)計背景4設(shè)計內(nèi)容與預(yù)期目的4整體方案5主要部件5底盤構(gòu)造5傳感器6可變式三角形履帶71 技術(shù)領(lǐng)域72 背景技術(shù)83 發(fā)明內(nèi)容84 技術(shù)方案8摩擦式無級變速器91 技術(shù)領(lǐng)域92 背景技術(shù)93 發(fā)明內(nèi)容104技術(shù)方案10部分零件CAD尺寸圖11設(shè)計感想16作品名稱城市智能導(dǎo)盲車作品模型設(shè)計背景在日常生活中機械電子扮演著不可或缺的作用，在中國夢的背景下作為當(dāng)代大學(xué)生我們有義務(wù)也有責(zé)任把學(xué)到的機電專業(yè)知識做出實物來回報社會，實現(xiàn)人生價值。盲人是一個沒有視覺感知力的弱勢群體，盲人行走在川流不息的城市中，會非常的不便和危險，而起到導(dǎo)盲作用的除導(dǎo)盲犬外，目前還存在大致三類導(dǎo)盲機器：手杖類導(dǎo)盲輔具、穿戴式導(dǎo)盲輔具、移動式導(dǎo)盲輔具。本項目城市智能導(dǎo)盲車，在實現(xiàn)基本導(dǎo)盲功能的同時，還要向智能化和機械結(jié)構(gòu)創(chuàng)新方向發(fā)展，彌補導(dǎo)盲手杖的功能單一問題和機器人的高造價、技術(shù)復(fù)雜、普及度不高的缺點，真正實現(xiàn)導(dǎo)盲工具的多功能化和大眾化。這將會為盲人的生活提供極大地方便。設(shè)計內(nèi)容與預(yù)期目的（1）對智能導(dǎo)盲車底盤的機械傳動結(jié)構(gòu)創(chuàng)新優(yōu)化，真正實現(xiàn)適應(yīng)城市路況環(huán)境。（2）了解使用各類傳感器（紅外傳感器、超聲波傳感器），利用傳感器達到導(dǎo)盲車自動識障、避障的預(yù)期功能。（3）研究語音控制系統(tǒng)，利用語音系統(tǒng)向盲人傳達行走指示的關(guān)鍵信息。（5）選用及開發(fā)合適動力系統(tǒng)，保證城市智能導(dǎo)航車的持續(xù)動力和有效續(xù)航。（6）采用相應(yīng)的人機交互技術(shù)，實現(xiàn)人和智能導(dǎo)盲車的信息反饋和交流整體方案導(dǎo)盲車采用三角形履帶，可以有效翻越臺階障礙和提升爬坡能力。整個底盤部分用于放置鋰電池及導(dǎo)盲車行進所需齒輪及相關(guān)構(gòu)件。導(dǎo)盲車的后方有一可以360度調(diào)向的導(dǎo)桿并且在導(dǎo)桿的頂端附有控制按鈕，盲人可以通過它來控制導(dǎo)盲車的行進與停止。底盤部分主要體現(xiàn)機械的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)與設(shè)計，而控制系統(tǒng)部分則是實現(xiàn)導(dǎo)盲功能的“指揮中心”。變速采用無級摩擦式變速器進行變速，滿足了導(dǎo)盲車作為小型行駛器的變速要求，避免了齒輪變速器過重過大的弊端。在導(dǎo)盲車的前方和左右放置紅外傳感器和超聲波傳感器，實現(xiàn)對導(dǎo)盲車周圍環(huán)境及障礙的測距與識別，同時在傳感器附近加載語音控制模塊：當(dāng)載體正前方約1米處遇有障礙時，安裝在載體正前方傳感器觸發(fā)語音電路提示：“前方有障礙”，同理，當(dāng)載體左側(cè)或右側(cè)約0.30.5米處遇有障礙時，安裝在載體左側(cè)和右側(cè)的傳感器觸發(fā)語音電路，分別提示“左側(cè)有障礙”和“右側(cè)有障礙”，引導(dǎo)盲人及時規(guī)避來自各個方位的障礙。在車的前后輪軸部分放置驅(qū)動電機來控制導(dǎo)盲車的轉(zhuǎn)向。主要部件底盤構(gòu)造底盤上分布有無級變速器和相應(yīng)的電動機。本車一共采用五個電動機。其中上部兩個實現(xiàn)無級變速器的變速，提供變速器變速所需的干擾。中部電動機提供前輪驅(qū)動的驅(qū)動力。下部兩個電動機提供三角形履帶的變形需要。傳感器導(dǎo)盲車選用三個紅外傳感器和三個超聲波傳感器：紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的測量系統(tǒng)，在測距避障方面有很大的優(yōu)點，而超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。解決了紅外傳感器易受外界光源干擾的問題，超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。v可變式三角形履帶1 技術(shù)領(lǐng)域履帶是由主動輪驅(qū)動，多輪支撐的柔性鏈環(huán)，廣泛應(yīng)用在軍事坦克、工程機械以及特種車輛上。履帶按結(jié)構(gòu)型式可分為：金屬銷鉸鏈式和金屬橡膠鉸鏈式兩大類。按照履帶底盤材料可分為橡膠膠履帶底盤多適用于小型輕工業(yè)和小型工程機械行業(yè)。輕工業(yè)一般是一噸到四噸以內(nèi)的農(nóng)用機械。工程機械行業(yè)則多用于小型鉆探行業(yè)。鋼制履帶相對而言使用的范圍及其壽命及對工況的選擇則更寬廣。可以承擔(dān)更為惡劣的工作環(huán)境和更大的載重。履帶輪的具有對地面壓強小，適于低等級道路行走等優(yōu)點。絕大多數(shù)履帶都為坦克式平直式走履帶，在小型工程機械或者牽引機械上應(yīng)用時面對復(fù)雜地形的行走能力略顯不足，所以本實用新型設(shè)計了一種三角可變式履帶，來滿足一定的坡度爬升需求和臺階式地形行走的需要。2 背景技術(shù) 履帶的背景技術(shù)即為引導(dǎo)輪、隨動輪、支重輪、驅(qū)動輪及履帶的材料選擇和加工制作。履帶的工作原理即一個驅(qū)動輪、幾個承重輪組，加上鏈帶構(gòu)成的行走系統(tǒng)。目前，常見的坦克式履帶技術(shù)成熟，裝配方便，但是難以滿足對臺階式地形的爬升，無法實現(xiàn)對較為復(fù)雜城市路況的通過。本實用新型專利改良了履帶形態(tài)，增強了地形通過能力，又在一定程度上提升了特殊路況的驅(qū)動力。3 發(fā)明內(nèi)容本實用新型提出了三角型履帶的概念，打破了傳統(tǒng)的支撐輪的作用，賦予了履帶在不同的路況下實現(xiàn)不同工作形態(tài)的可能。履帶在支撐輪的位置變化時形狀相應(yīng)改變，而由彈簧提供的向外的壓力保證了履帶在工作時的張力，提升了工作安全性和可靠性。4 技術(shù)方案本實用新型專利采用橡膠作為履帶原材料，在滿足強度的同時盡可能減少導(dǎo)盲車的重量，考慮到復(fù)雜地形需要較為強勁的驅(qū)動力和差速轉(zhuǎn)向的需要，使用前驅(qū)動輪作為履帶的驅(qū)動輪。上部的小輪是三角履帶的支撐輪和張緊輪。提供履帶在正常行駛和需要爬升高度時的履帶張緊和高度提供的作用。連接張緊輪的是一根壓縮桿，在壓縮桿中存在一個彈簧提供對張緊輪的向外的持續(xù)壓力。后部的輪子起到了承重和支撐等等作用。它在限制履帶變形程度和提供履帶支撐方面起到了重要作用。設(shè)計細節(jié)上，基于對驅(qū)動輪的正常轉(zhuǎn)動的需要和對支撐桿要有一定運動空間的考慮，所以支撐桿沒有采用傳統(tǒng)的直桿構(gòu)造，而是通過凹槽對驅(qū)動輪進行了避讓，增加了工作范圍，提升了安全性能。支撐桿由電動機驅(qū)動，可通過傳感器與計算機程序相互配合實現(xiàn)對路況的智能判斷和智能通過。支撐桿旋轉(zhuǎn)端裝配有限位裝置，通過限位銷的設(shè)計可以限制支撐桿的擺動幅度，避免了發(fā)生碰撞的可能，提升了整體安全性。三角可變式履帶設(shè)計新穎，在應(yīng)對城市復(fù)雜路況和處理突發(fā)障礙中可以實現(xiàn)良好的高度爬升和通過能力?？蓮V泛應(yīng)用在導(dǎo)盲，尋跡等多種功能車輛上。摩擦式無級變速器1 技術(shù)領(lǐng)域變速器是用來改變來自發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的機構(gòu)，它能固定或分檔改變輸出軸和輸入軸傳動比。因此在變速器是行駛機械中不可或缺的重要組成部分。本實用新型涉及小型傳動機構(gòu)的變速裝置，主要功能是靠摩擦和不同配合比來實現(xiàn)無級變速。2 背景技術(shù)當(dāng)今行駛機械的傳動裝置大都使用齒輪變速箱來完成變速需求，由變速傳動機構(gòu)和操縱機構(gòu)組成。齒輪變速箱重量大，要求的加工精度高，加工難度大，成本高昂，而且體積龐大，難以滿足小型非載人行駛器的安裝要求。而且齒輪變速箱具有一定的操作難度和安裝精度，在簡易而且要求結(jié)構(gòu)強度不高的小型行駛器上難以實現(xiàn)變速箱的安裝操作。而且無法滿足無級變速的要求。3 發(fā)明內(nèi)容為了克服當(dāng)前變速箱的弊端，本實用新型提供一種摩擦無級變速器。通過摩擦輪和摩擦環(huán)實現(xiàn)無級變速。該變速器重量輕，體積小，可以實現(xiàn)在小型行駛器上的無級變速。具有廣泛的應(yīng)用范圍和應(yīng)用價值，以及巨大的成長空間和發(fā)展?jié)摿Α?技術(shù)方案本實用新型采用三摩擦輪以及雙摩擦環(huán)相互配合的形式進行配合。如上圖，在兩側(cè)彈簧張緊裝置的拉力作用下，兩側(cè)的摩擦輪可以和中間的摩擦環(huán)緊密接觸。當(dāng)左右的滑塊移動時，可以實現(xiàn)摩擦環(huán)的前后移動，從而實現(xiàn)兩個摩擦輪的不同配合比。從而達到左右兩側(cè)實現(xiàn)輸入和輸出的分別變速。而兩側(cè)的滑塊的移動由左右的絲杠螺母一側(cè)的電機控制。與絲杠配合的電動機可由電腦編程控制，實現(xiàn)對該變速器的智能控制和按需控制。在細節(jié)處理上，本無級變速器把摩擦輪的支撐桿傾斜一定角度固定在前后的板體上，主要是基于避免使摩擦環(huán)產(chǎn)生過大變形的考慮。在摩擦輪外表，采用了花紋式防滑處理，增加了該變速器的可靠性和工作穩(wěn)定性。部分零件CAD尺寸圖設(shè)計感想通過本次設(shè)計，我們對于機械運動學(xué)與動力學(xué)的分析與設(shè)計以及電控知識有了更為深入的理解，同時，也培養(yǎng)了我們表達，歸納總結(jié)的能力。此次設(shè)計也讓我們更加明確了自己所學(xué)知識的用途，這為以后的學(xué)習(xí)指明了方向，讓我在以后的學(xué)習(xí)工作中思路會更加清晰，重點會更加明確，從而向更好的方向努力。另外在設(shè)計的過程中，我們培養(yǎng)了良好的合作能力。自從第一天開始我們小組就積極投入到學(xué)習(xí)中去，完成各自的數(shù)據(jù)計算，基本草圖的繪制，數(shù)據(jù)的簡單處理。大家積極與他人交流，討論設(shè)計過程遇到的難題，一起去解決。這種學(xué)習(xí)的方法也是值得借鑒的，在討論中學(xué)習(xí)，而且這種由我們自己得到的東西，記得會更加的深刻，另外在討論學(xué)習(xí)過程中同學(xué)們之間的關(guān)系會更加密切，非常有利于增進同學(xué)之間的友誼