國創(chuàng)結(jié)題答辯 --光纖適配器基座復(fù)合式上料裝置設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)研究

1、Robocup實(shí)物救援機(jī)器人實(shí)物救援機(jī)器人 機(jī)構(gòu)改進(jìn)與實(shí)現(xiàn)研究機(jī)構(gòu)改進(jìn)與實(shí)現(xiàn)研究 一、項(xiàng)目背景介紹一、項(xiàng)目背景介紹 三、機(jī)器人三、機(jī)器人 方案的確定方案的確定 二、全地形環(huán)境分析二、全地形環(huán)境分析四、具體零部件的研制與裝配四、具體零部件的研制與裝配 五、實(shí)物展示五、實(shí)物展示六、總結(jié)六、總結(jié)一、項(xiàng)目背景介紹一、項(xiàng)目背景介紹 災(zāi)后廢墟 對于我國，是世界對于我國，是世界上災(zāi)難發(fā)生最為嚴(yán)重的上災(zāi)難發(fā)生最為嚴(yán)重的少數(shù)國家之一，具有災(zāi)少數(shù)國家之一，具有災(zāi)害種類多、發(fā)生頻率高害種類多、發(fā)生頻率高和分布地域廣等特點(diǎn)。和分布地域廣等特點(diǎn)。全地形適應(yīng)型機(jī)器人應(yīng)全地形適應(yīng)型機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生，并會(huì)在實(shí)地救運(yùn)而生，并會(huì)在

2、實(shí)地救援中大顯身手。援中大顯身手。二、全地形環(huán)境分析二、全地形環(huán)境分析（a）迷宮）迷宮 寬度寬度1.2m（b）樓梯）樓梯 40-45度，階高度，階高20CM，階深，階深20-35CM （c）斜坡）斜坡 45度，地毯度，地毯（d）高臺(tái)）高臺(tái) 高度為高度為3040cm（e）非結(jié)構(gòu)地形）非結(jié)構(gòu)地形1.全地形環(huán)境介紹全地形環(huán)境介紹2.地形環(huán)境對機(jī)器人的要求地形環(huán)境對機(jī)器人的要求三、機(jī)器人三、機(jī)器人 方案的確定方案的確定 一、行走方案一、行走方案三、機(jī)器人三、機(jī)器人 方案的確定方案的確定 一、行走方案一、行走方案輪式輪式 該機(jī)器人車體可分為前后兩部該機(jī)器人車體可分為前后兩部分，車體中部用萬向節(jié)或鉸鏈連接

3、，分，車體中部用萬向節(jié)或鉸鏈連接，使得車體的前后兩部分能夠相對的使得車體的前后兩部分能夠相對的做一定程度的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，以便在做一定程度的移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，以便在坎坷不平的非地形結(jié)構(gòu)路面上也能坎坷不平的非地形結(jié)構(gòu)路面上也能夠具有很好的越障性能。夠具有很好的越障性能。 電機(jī)輸出軸不經(jīng)過減速器電機(jī)輸出軸不經(jīng)過減速器直接與履帶驅(qū)動(dòng)輪相連直接與履帶驅(qū)動(dòng)輪相連 電機(jī)輸出電機(jī)輸出軸先經(jīng)一級軸先經(jīng)一級齒輪減速器齒輪減速器再與履帶驅(qū)再與履帶驅(qū)動(dòng)輪相連動(dòng)輪相連三、機(jī)器人三、機(jī)器人 方案的確定方案的確定 一、行走方案一、行走方案 利用剛性連桿將車體固定在車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)的外利用剛性連桿將車體固定在車輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)的外殼上，為使其

4、具有很好的避震性能，可以考慮將其殼上，為使其具有很好的避震性能，可以考慮將其換成如右圖所示的麥弗遜懸掛機(jī)構(gòu)，在彈性阻尼系換成如右圖所示的麥弗遜懸掛機(jī)構(gòu)，在彈性阻尼系統(tǒng)的作用下，可保證在崎嶇路面上車體仍能夠平穩(wěn)統(tǒng)的作用下，可保證在崎嶇路面上車體仍能夠平穩(wěn)前進(jìn)。前進(jìn)。三、機(jī)器人三、機(jī)器人 方案的確定方案的確定 一、行走方案一、行走方案腿式腿式 該機(jī)器人行走時(shí)以“三腳架”式步態(tài)運(yùn)動(dòng)，6條腿均具有一定的柔順性，即使是在坎坷路面上行走也具有一定程度的避震性能。當(dāng)行走過程中遇到障礙物時(shí)，腿可以旋轉(zhuǎn)一周，改變自身姿態(tài)以便順利通過障礙。采用直流電機(jī)作為動(dòng)力源，將其通過聯(lián)軸器與C型輪相連，也可省去聯(lián)軸器，將電機(jī)

5、輸出軸與C型輪直接相連。控制方面，每條腿均有一驅(qū)動(dòng)器，放置在車體底盤上直流電機(jī)旁邊，六個(gè)驅(qū)動(dòng)器之間的相互配合控制使得六個(gè)C型輪的相互協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，促使整個(gè)車體具有一定的全地形適應(yīng)能力。三、機(jī)器人三、機(jī)器人 方案的確定方案的確定 一、行走方案一、行走方案履帶式（單節(jié)）履帶式（單節(jié)）電機(jī)輸出軸與履帶輪同軸時(shí)（無減速器或齒輪減速器）（無減速器或齒輪減速器）電機(jī)的兩種安放形式（同側(cè)與異側(cè)放置）（同側(cè)與異側(cè)放置）三、機(jī)器人三、機(jī)器人 方案的確定方案的確定 一、行走方案一、行走方案履帶式（單節(jié)）履帶式（單節(jié)）電機(jī)輸出軸與履帶輪軸垂直時(shí)（考慮蝸輪蝸桿減速器）（考慮蝸輪蝸桿減速器）電機(jī)的兩種安放形式（履帶輪內(nèi)側(cè)與

6、外側(cè)放置）（履帶輪內(nèi)側(cè)與外側(cè)放置）三、機(jī)器人三、機(jī)器人 方案的確定方案的確定 一、行走方案一、行走方案多節(jié)履帶（腿履復(fù)合）式多節(jié)履帶（腿履復(fù)合）式 擺臂的出現(xiàn)甚至數(shù)量的增多使得機(jī)器人全地形適應(yīng)能力增強(qiáng)，但同時(shí)也意味著機(jī)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)與驅(qū)動(dòng)程序的編寫、控制難度均會(huì)提高各種腿履復(fù)合式機(jī)器人各種腿履復(fù)合式機(jī)器人三、機(jī)器人三、機(jī)器人 方案的確定方案的確定 一、行走方案一、行走方案一、行走方案一、行走方案 取消主體履帶，加取消主體履帶，加強(qiáng)四只擺臂的作用，主強(qiáng)四只擺臂的作用，主要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都放在擺要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都放在擺臂內(nèi)。其中外擺臂可繞臂內(nèi)。其中外擺臂可繞擺臂中心軸擺動(dòng)以輔助擺臂中心軸擺動(dòng)以輔助越障，越障

7、，主體可圍繞中心主體可圍繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以調(diào)節(jié)重心，以調(diào)節(jié)重心，增強(qiáng)穩(wěn)定性。增強(qiáng)穩(wěn)定性。三、機(jī)器人三、機(jī)器人 方案的確定方案的確定 一、行走方案一、行走方案 依據(jù)對全地形虛擬環(huán)境的分析而初步確定機(jī)器人的相關(guān)參數(shù)依據(jù)對全地形虛擬環(huán)境的分析而初步確定機(jī)器人的相關(guān)參數(shù)三、機(jī)器人三、機(jī)器人 方案的確定方案的確定 動(dòng)作設(shè)計(jì)：動(dòng)作設(shè)計(jì)：以機(jī)器人上高臺(tái)為例，以機(jī)器人上高臺(tái)為例，簡易圖如右所示簡易圖如右所示一、行走方案一、行走方案三、機(jī)器人三、機(jī)器人 方案的確定方案的確定 二、傳動(dòng)方案二、傳動(dòng)方案三、機(jī)器人三、機(jī)器人 方案的確定方案的確定 （一）主體部分，主（一）主體部分，主要用直齒輪的相互嚙要用直齒輪的

8、相互嚙合，主軸與大齒輪相合，主軸與大齒輪相對支撐板用法蘭和擋對支撐板用法蘭和擋圈固定，小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈固定，小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)支撐架運(yùn)動(dòng)以實(shí)帶動(dòng)支撐架運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)主體箱的擺動(dòng)現(xiàn)主體箱的擺動(dòng)二、傳動(dòng)方案二、傳動(dòng)方案（二）履帶的轉(zhuǎn)動(dòng)，外擺臂內(nèi)，錐齒輪（二）履帶的轉(zhuǎn)動(dòng)，外擺臂內(nèi)，錐齒輪+鏈輪鏈輪（三）擺臂的擺動(dòng)，內(nèi)擺臂內(nèi)，渦輪蝸桿（三）擺臂的擺動(dòng)，內(nèi)擺臂內(nèi)，渦輪蝸桿+鏈輪鏈輪驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)利用內(nèi)外套軸以實(shí)現(xiàn)擺臂軸的驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)利用內(nèi)外套軸以實(shí)現(xiàn)擺臂軸的雙自由度輸出雙自由度輸出四、具體零部件的研制與裝配四、具體零部件的研制與裝配 1.驅(qū)動(dòng)輪套筒的設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)輪套筒的設(shè)計(jì) 履帶的轉(zhuǎn)動(dòng)與履帶的轉(zhuǎn)動(dòng)與擺臂的擺動(dòng)均在擺臂的擺動(dòng)均在同

9、一軸心上實(shí)現(xiàn)同一軸心上實(shí)現(xiàn)的，驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)利的，驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)利用內(nèi)外套軸以實(shí)用內(nèi)外套軸以實(shí)現(xiàn)擺臂軸的現(xiàn)擺臂軸的雙自雙自由度輸出由度輸出四、具體零部件的研制與裝配四、具體零部件的研制與裝配 2.履帶輪中心距微調(diào)機(jī)構(gòu)履帶輪中心距微調(diào)機(jī)構(gòu) 實(shí)際加工過程中，由于同步帶實(shí)際加工過程中，由于同步帶型號、同步輪齒數(shù)的設(shè)定不同，型號、同步輪齒數(shù)的設(shè)定不同，其外徑尤其是中心距會(huì)有所差異。其外徑尤其是中心距會(huì)有所差異。從動(dòng)輪軸兩端做適當(dāng)修改，并加從動(dòng)輪軸兩端做適當(dāng)修改，并加上了一工字板，二者能都相對運(yùn)上了一工字板，二者能都相對運(yùn)動(dòng)，后者固定在擺臂擋板上。調(diào)動(dòng)，后者固定在擺臂擋板上。調(diào)節(jié)工字板上的螺釘即可調(diào)節(jié)從動(dòng)節(jié)工字板上

10、的螺釘即可調(diào)節(jié)從動(dòng)輪與驅(qū)動(dòng)輪之間的中心距，以滿輪與驅(qū)動(dòng)輪之間的中心距，以滿足加工與裝配的要求。同時(shí)，輪足加工與裝配的要求。同時(shí)，輪子上開適當(dāng)凹槽，以減少同步帶子上開適當(dāng)凹槽，以減少同步帶脫齒的情況。脫齒的情況。五、實(shí)物展示五、實(shí)物展示視頻動(dòng)畫視頻動(dòng)畫六、總結(jié)六、總結(jié)創(chuàng)新點(diǎn)創(chuàng)新點(diǎn)在確定腿履復(fù)合式的行走方案后，突破性的摒在確定腿履復(fù)合式的行走方案后，突破性的摒棄主體履帶，增強(qiáng)四擺臂的作用，并且主體可繞棄主體履帶，增強(qiáng)四擺臂的作用，并且主體可繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)節(jié)重心，提高了救援機(jī)器人對災(zāi)中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)節(jié)重心，提高了救援機(jī)器人對災(zāi)難環(huán)境的適應(yīng)能力和主動(dòng)越障能力。難環(huán)境的適應(yīng)能力和主動(dòng)越障能力。傳動(dòng)系統(tǒng)采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)和空心套軸結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)和空心套軸結(jié)構(gòu)，提高了整體的結(jié)構(gòu)緊湊性，保證傳動(dòng)的平穩(wěn)。提高了整體的結(jié)構(gòu)緊湊性，保證傳動(dòng)的平穩(wěn)。中心距的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。中心距的調(diào)節(jié)機(jī)