


下載本文檔
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
1、球形機(jī)器人運(yùn)動的運(yùn)動原理一、球形機(jī)器人簡介球形機(jī)器人在許多國家的科研領(lǐng)域目前還是一個較新的概念,從獲得的十分有限的資料來看,分為兩大類。第一類由內(nèi)部獨(dú)立的動裝置驅(qū)動球殼運(yùn)動的球形 機(jī)器人雖然實(shí)現(xiàn)運(yùn)動的原理很簡單,但是它的內(nèi)部驅(qū)動局部是一個非完整系統(tǒng), 球殼的運(yùn)動也是一個非完整系統(tǒng),使得精確控制變得不可能。第二類通過改變系 統(tǒng)重心,產(chǎn)生偏心力矩驅(qū)動球殼運(yùn)動的球形機(jī)器人,其機(jī)構(gòu)都很復(fù)雜,穩(wěn)定性較 差,預(yù)定軌跡的控制方法也非常難以求得。因此要提高機(jī)器人的動態(tài)穩(wěn)定性、低 速穩(wěn)定性,以及實(shí)現(xiàn)它的精確控制,內(nèi)部驅(qū)動機(jī)制的設(shè)計(jì)成了球形機(jī)器人設(shè)計(jì)的 核心。二、二自由度擺臂驅(qū)動式球形機(jī)器人運(yùn)動的機(jī)械原理由于球體
2、的運(yùn)動不能借助外力,只能依靠內(nèi)部驅(qū)動,而內(nèi)部驅(qū)動的根本要素 在于使球體的質(zhì)心發(fā)生變化,因此,如果能設(shè)計(jì)出使球體質(zhì)心發(fā)生改變的機(jī)構(gòu), 就可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動球殼運(yùn)動的目的。 而借助擺臂改變質(zhì)心位置無疑是一種最簡潔的 方法。運(yùn)動原理該結(jié)構(gòu)采用內(nèi)部二自由度擺臂驅(qū)動,通過擺臂繞懸軸X軸改變球體在丫 方向的質(zhì)心,同時還可以通過前段擺臂繞關(guān)節(jié)y軸的旋轉(zhuǎn)改變球體在 X方 向上的質(zhì)心,如二擺臂同時運(yùn)動,貝U可以實(shí)現(xiàn)球體質(zhì)心位置的任意改變,從而驅(qū) 動球體在任意方向的運(yùn)動方案簡圖如下:圖2-1二自由度擺臂球形機(jī)器人示意圖建立二自由度擺臂球形機(jī)器人三維模型仔細(xì)分析其運(yùn)動機(jī)理和各個零件的相互作用,之后根據(jù)簡圖和其運(yùn)動原理用S
3、olidWorks畫出各個零件,然后在裝配圖中進(jìn)行配合,最終建立如以下圖所示的 三維模型:圖2-2二自由度擺臂球形機(jī)器人三維模型adams中進(jìn)行動力學(xué)仿真在SolidWorks中將上圖的三維模型保存為 X_T格式,翻開adams將該X_T 格式文件導(dǎo)入,導(dǎo)入之后如以下圖。圖2-3二自由度擺臂球形機(jī)器人動力學(xué)模型導(dǎo)入之后添加運(yùn)動副,給零件定義材料屬性和質(zhì)量屬性,最后在確定適宜步長和 仿真時間之后進(jìn)行仿真計(jì)算,觀察運(yùn)動情況了解其運(yùn)動的機(jī)械原理。仿真結(jié)果顯 示這種機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的直線運(yùn)動,轉(zhuǎn)彎和曲線運(yùn)動。仿真視頻已在上課時ppt里展示過 三、全對稱機(jī)器人運(yùn)動的機(jī)械原理 結(jié)構(gòu)示意圖圖3-1全對稱
4、球形機(jī)器人結(jié)構(gòu)圖全對稱球形機(jī)器人原理如圖3-1所示,該球形機(jī)器人包括球殼1、左旋滾珠絲杠2、左配重塊3、 左電機(jī)4、第一向心推力軸承5、第一推力軸承6、第二推力軸承7、第二向心 推力軸承8、第三向心推力軸承9、第三推力軸承10、右配重塊11、右電機(jī)12、 第四向心推力軸承13、第四推力軸承14、右旋滾珠絲杠15、支承圓盤16。左 電機(jī)4的機(jī)身通過球殼1上的法蘭固定在球殼1上,右電機(jī)12的機(jī)身通過 球殼1上的法蘭固定在球殼1 上,左電機(jī)1和右電機(jī)12對稱處在球殼1的 直徑方向上。支承圓盤16和球殼1固聯(lián)在一起。左旋滾珠絲杠2左端出軸與 左電機(jī)4的出軸固定聯(lián)結(jié)。左旋滾珠絲杠2左端軸從左向右依次裝配
5、第一向心 推力軸承5和第一推力軸承6,第一向心推力軸承5和第一推力軸承6的外圈 裝配在球殼1上的軸承座孔內(nèi)。左旋滾珠絲杠2右端軸由從左向右依次裝配第 二推力軸承7、第二向心推力軸承8,第二推力軸承7、第二向心推力軸承8的 外圈裝配在支承圓盤16的軸承座孔內(nèi)。左配重塊 3通過合螺母裝配在左旋滾 珠絲杠2上。右旋滾珠絲杠15右端出軸右電機(jī)12的出軸固定聯(lián)結(jié)。右旋滾 珠絲杠15右端軸從右向左依次裝配第四向心推力軸承13和第四推力軸承14,第四向心推力軸承13和第四推力軸承14的外圈裝配在球殼1上軸承座孔內(nèi)。 右旋滾珠絲杠15左端軸從右向左依次安裝第三推力軸承 10、第三向心推力軸承 9,第三推力軸承
6、10、第三向心推力軸承9外圈裝配在支承圓盤16的軸承座 孔內(nèi)。右配重塊11又通過配合螺母裝配在右旋滾珠絲杠 15上。該球形機(jī)器人 在球殼的直徑方向上固定左電機(jī)和右電機(jī),分別帶動兩左旋滾珠絲杠和右旋滾珠絲杠。左旋滾珠絲杠和右旋滾珠絲杠旋向相反,導(dǎo)程、精度等級規(guī)格相同。由于 對稱安裝,所以當(dāng)左電機(jī)、右電機(jī)轉(zhuǎn)向相反時,左電機(jī)和右電機(jī)對球殼產(chǎn)生的驅(qū)動力矩相同。假定初始狀態(tài)為絲杠軸水平,左配重塊和右配重塊對稱布置,這時 只要讓左電機(jī)和右電機(jī)轉(zhuǎn)向相反, 那么由于左旋滾珠絲杠和右旋滾珠絲杠旋向不同, 左配重塊、右配重塊作對稱的運(yùn)動,不會產(chǎn)生重心偏移,就使得球殼實(shí)現(xiàn)直線運(yùn) 動。同時因?yàn)閮膳渲貕K設(shè)計(jì)為重心偏下,
7、那么偏重塊在絲杠中間時由于自身重力作 用而僅作直線移動,而當(dāng)移動到行程兩端時,由于推力球軸承的作用而變?yōu)檗D(zhuǎn)動。 這樣如果直線運(yùn)動過長,那么會出現(xiàn)配重塊運(yùn)動到絲杠行程端部的情況,這時配重 塊由移動變?yōu)檗D(zhuǎn)動,球殼繼續(xù)直線運(yùn)動。如果讓左電機(jī)、右電機(jī)轉(zhuǎn)向相同,貝U它們對球殼的驅(qū)動力矩反向,破壞左配 重塊與右配重塊的對稱,產(chǎn)生偏心力矩。當(dāng)?shù)竭_(dá)所需的轉(zhuǎn)彎半徑后,改變產(chǎn)生所 需運(yùn)動方向相反力矩的電機(jī)轉(zhuǎn)向,于是球殼開始作一定曲率半徑的圓弧運(yùn)動。如 果圓弧運(yùn)動過長,那么會出現(xiàn)一邊的配重塊先運(yùn)動到絲杠的行程端部,這時停止另 一邊的電機(jī),只讓一個電機(jī)工作,球殼那么繼續(xù)作該曲率半徑的圓弧運(yùn)動,保持這 種狀態(tài),球殼就作
8、圓周運(yùn)動。這樣通過分別調(diào)節(jié)兩電機(jī)的正、反轉(zhuǎn)和起停運(yùn)動, 就可實(shí)現(xiàn)球殼的預(yù)定軌跡的運(yùn)動。3.2建立全對稱球形機(jī)器人三維模型仔細(xì)分析其運(yùn)動機(jī)理和各個零件的相互作用,之后根據(jù)簡圖和其運(yùn)動原理用 SolidWorks畫出各個零件,然后在裝配圖中進(jìn)行配合,最終建立如以下圖所示的 三維模型人adams中進(jìn)行動力學(xué)仿真圖2-2全對稱球形機(jī)器人三維模型在SolidWorks中將上圖的三維模型保存為 X_T格式,翻開adams將該X 格式文件導(dǎo)入,導(dǎo)入之后如以下圖。圖3-3全對稱球形機(jī)器人動力學(xué)模型導(dǎo)入之后添加運(yùn)動副,給零件定義材料屬性和質(zhì)量屬性,最后在確定適宜步長和 仿真時間之后進(jìn)行仿真計(jì)算,觀察運(yùn)動情況了解其運(yùn)動的機(jī)械原理。仿真結(jié)果顯 示這種機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的直線運(yùn)動,轉(zhuǎn)彎和曲線運(yùn)動。仿真視頻已在上課時ppt里展示過四、兩種球形機(jī)器人的分析與比照二自由度擺臂球形機(jī)器人從原理上看是具有很大可行性的,但是從結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)上卻顯得有些困難。首先,在狹小的球體內(nèi)部如何實(shí)現(xiàn)擺臂及其輔助部件的安 裝,如電機(jī)、電池等,擺臂的質(zhì)量從理論上分析應(yīng)該很大,否那么缺乏以驅(qū)動球體 運(yùn)動,但帶來的問題就是電機(jī)驅(qū)動功率的增加和質(zhì)量的增加,這些問題相互制約;其次
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
- 高校生物技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計(jì)與產(chǎn)學(xué)研結(jié)合路徑
- 云南省昆明市云南師范大實(shí)驗(yàn)中學(xué)2025屆九上化學(xué)期末達(dá)標(biāo)測試試題含解析
- 山東省濟(jì)南市章丘區(qū)2025屆數(shù)學(xué)八上期末監(jiān)測模擬試題含解析
- 生產(chǎn)基地搬遷及設(shè)備遷移合同
- 《出租車公司司機(jī)招聘與智能駕駛技術(shù)研發(fā)合同》
- 元件行業(yè)深度報告:特種玻纖布供不應(yīng)求國產(chǎn)廠商加速滲透
- 提升用戶體驗(yàn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路與方法
- 2025至2030貝類行業(yè)發(fā)展趨勢分析與未來投資戰(zhàn)略咨詢研究報告
- 2025至2030房地產(chǎn)基金行業(yè)市場發(fā)展分析及前景趨勢與投融資戰(zhàn)略報告
- 2025至2030中國自走棋行業(yè)市場深度研究及發(fā)展前景投資可行性分析報告
- 2025年廣西中考語文試題卷(含答案)
- 建設(shè)工程法律培訓(xùn)
- 江蘇省南通市2024-2025學(xué)年高二下學(xué)期6月期末質(zhì)量監(jiān)測政治試題(含答案)
- (高清版)DB31∕T 1427-2023 首席質(zhì)量官評價規(guī)范
- 一級醫(yī)院醫(yī)保管理制度
- 2025年南京市中考數(shù)學(xué)真題試卷
- 2025年呼倫貝爾農(nóng)墾集團(tuán)有限公司招聘筆試參考題庫含答案解析
- 2025年重慶市中考數(shù)學(xué)試卷真題(含標(biāo)準(zhǔn)答案)
- 2025年內(nèi)蒙古煤炭地質(zhì)勘查(集團(tuán))一零九有限公司招聘筆試參考題庫含答案解析
- T/CBMCA 039-2023陶瓷大板巖板裝修鑲貼應(yīng)用規(guī)范
- 涂裝廠協(xié)議書范本
評論
0/150
提交評論