CAD原理及軟件應(yīng)用 跳躍機(jī)器人sandflea

CAD原理及軟件應(yīng)用跳躍機(jī)器人sandflea-----彈跳機(jī)器人Sandflea設(shè)計(jì)CAD原理及軟件應(yīng)用

組長(zhǎng)：胡浩強(qiáng)成員：吳永強(qiáng)李洋寶起東高文雷團(tuán)隊(duì)成果：傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)以及部分零件三維建模（吳永強(qiáng)、寶起東）氣動(dòng)部分設(shè)計(jì)以及部分零件三維建模（高文雷）車體的爆炸圖解（吳永強(qiáng)、寶起東、高文雷）目標(biāo)對(duì)象相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)（寶起東）solidworksmotion（李洋吳永強(qiáng)胡浩強(qiáng)）

solidworkssimulation（胡浩強(qiáng)高文雷李洋）二維圖繪制（高文雷）沙蚤簡(jiǎn)介“沙蚤”（SandFlea）是一種跳躍式機(jī)器人，由美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）聯(lián)合波士頓動(dòng)力公司共同研制。該車呈鞋盒狀，車重約4.5kg，通常采用4輪行駛，但也能垂直跳躍，高度達(dá)9m，能獨(dú)立越過壕溝和障礙。該車裝備了1部攝像機(jī)和操作控制系統(tǒng)，能夠通過掌上電腦或筆記本電腦進(jìn)行控制。目前，在阿富汗坎大哈裝備2輛“沙蚤”用于測(cè)試，主要用于協(xié)同部隊(duì)執(zhí)行任務(wù)。如果測(cè)試成功，REP希望該無人車能快速批量裝備部隊(duì)。問題分析該車能跨越障礙物，去偵察目標(biāo)區(qū)域，并通過圖像接口向遙控人員傳送詳細(xì)的視頻或高分辨率快照，而后翻越繼續(xù)偵察其他地區(qū)。對(duì)需求的的評(píng)估及重要性排序彈跳能力：“沙蚤”需要一個(gè)強(qiáng)勁的助推裝置來支持在一次補(bǔ)給下滿足

多次跳躍。應(yīng)對(duì)方法：采用二氧化碳為原料氣動(dòng)系統(tǒng)。滿足動(dòng)力的情況下，通過閥

門控制實(shí)現(xiàn)間斷跳躍。減震效果：由于高處跌落，該彈跳小車對(duì)減震性能提出了嚴(yán)格的要求。應(yīng)對(duì)方法：1.該車車輪需要特殊的結(jié)構(gòu)，從而具有一定的吸能減震作用。2.當(dāng)跳躍到空中時(shí)，通過車輪迅速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行飛行操控，當(dāng)

該車保持車身水平，盡量保持4輪著地，緩沖著陸時(shí)車輛

與地面的碰撞強(qiáng)度。對(duì)需求的的評(píng)估及重要性排序行進(jìn)功能：一般直線或轉(zhuǎn)彎動(dòng)作。應(yīng)對(duì)方法：采用傳動(dòng)的前輪驅(qū)動(dòng)，為減輕車重，采用單電機(jī)和電磁離合

器配合控制。對(duì)需求的的評(píng)估及重要性排序總體方案設(shè)計(jì)SF機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)的主要?jiǎng)幼鳎海?）在路面上運(yùn)動(dòng)（前進(jìn)、后退及轉(zhuǎn)彎）；（2）遇到障礙時(shí)的跳躍運(yùn)動(dòng)；（3）實(shí)現(xiàn)跳躍運(yùn)動(dòng)時(shí)的輔助俯仰運(yùn)動(dòng)；設(shè)計(jì)所要滿足的要求：（1）總體質(zhì)量盡可能的輕（2）機(jī)械動(dòng)力部分所占空間盡可能的?。?）電機(jī)功率盡可能的?。?）布局要合理（5）滿足強(qiáng)度與穩(wěn)定性要求（6）有一定的自我保護(hù)功能（7）有一定的減震吸震作用總體方案設(shè)計(jì)彈跳裝置設(shè)計(jì)鐘擺式彈跳裝置彈簧彈射型混合型新型彈性儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)氣動(dòng)彈跳原理零件及裝配圖實(shí)現(xiàn)路面運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)以及三維建模目前能實(shí)現(xiàn)路面運(yùn)動(dòng)的智能小車的驅(qū)到方式（1）前兩輪各裝一個(gè)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)差速轉(zhuǎn)彎（2）前兩輪各裝一個(gè)電機(jī)，后輪裝萬向輪（3）四個(gè)車輪分別裝一個(gè)電機(jī)實(shí)現(xiàn)差速轉(zhuǎn)彎本次設(shè)計(jì)所采用的方式優(yōu)點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，一個(gè)電機(jī)就可實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退及轉(zhuǎn)向2、傳動(dòng)所占用的空間比較小3、傳動(dòng)部分總體質(zhì)量輕4、動(dòng)力源效率高5、電磁離合器動(dòng)作敏捷，并且具有一定的過載保護(hù)的作用缺點(diǎn)：1、轉(zhuǎn)向時(shí)旋轉(zhuǎn)角度大2、轉(zhuǎn)動(dòng)不均勻性大輔助俯仰運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)及三維建模優(yōu)點(diǎn)：1、采用兩側(cè)支架，增加穩(wěn)定性2、對(duì)稱布局，可實(shí)現(xiàn)上下面兩面均可實(shí)現(xiàn)支撐作用。3、增加過障礙能力4、采用電機(jī)控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：1、旋轉(zhuǎn)精度不高2、剛度滿足性較弱16目標(biāo)對(duì)象相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)主要性能參數(shù)要求：“沙蚤”機(jī)器人總重最大?。?.5kg跳躍支起角度：60度平地行駛最大速度：0.5m/s，加速度：0.1m/s2驅(qū)動(dòng)輪直徑：60mm電機(jī)型號(hào)選擇驅(qū)動(dòng)前進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)支起電機(jī)驅(qū)動(dòng)前進(jìn)電機(jī)型號(hào)選擇驅(qū)動(dòng)前進(jìn)電機(jī)型號(hào)選擇型號(hào)：R4468額定電壓：DC12V

空載轉(zhuǎn)速：5000r/min

=5000轉(zhuǎn)每分鐘額定電流：2A額定扭矩：重量：0.37KG額定功率：24W減速比=31.25驅(qū)動(dòng)支起電機(jī)型號(hào)選擇驅(qū)動(dòng)前進(jìn)電機(jī)型號(hào)選擇型號(hào)：R550額定電壓：DC12V

空載轉(zhuǎn)速：1800r/min額定電流：5.6A重量：0.3KG額定功率：67.2W減速比=90電池選擇優(yōu)力源12V電池組品牌：優(yōu)力源電壓：12V(10節(jié)5號(hào)電池串聯(lián)組合)電池類型：鎳氫容量：2800mAh出品商：北京優(yōu)力源數(shù)碼科技使用時(shí)長(zhǎng)：20minMotion分析車輪與地面間的摩擦因數(shù)設(shè)定支架抬升電機(jī)所采用的驅(qū)動(dòng)力函數(shù)實(shí)現(xiàn)跳起所用的驅(qū)動(dòng)力函數(shù)直行過程中前輪的角速度變化（驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型為等速）抬升跳起過程中前輪摩擦力的變化抬升跳起過程中前輪角速度的變化位移速度加速度抬升跳起過程中小車的各參數(shù)變化Simulation-蜂窩式無氣輪胎與普通輪輻式輪胎的比較為什么采用蜂窩式無氣輪胎？？？

減震、

減重、耐磨、壽命從Motion到simulation自由落體運(yùn)動(dòng)求解出輪子作為剛體時(shí)與地面的接觸力，將此接觸力作為有限元分析的載荷Motion-輪子與地面接觸力結(jié)論：輪子與地面最大接觸力為5119N，將此力作為下面靜力分析的輸入載荷Simulation-蜂窩式輪子與輪輻式輪子性能比較此模型結(jié)構(gòu)以及載荷對(duì)稱，取模型的1/18進(jìn)行分析。并選取ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料)作為輪子的材料，輪子屈服強(qiáng)度35MPA。Simulation-蜂窩式輪子與輪輻式輪子性能比較在F=5119N面載荷作用下，蜂巢式輪子的最大馮氏應(yīng)力為14,231.8Simulation-蜂窩式輪子與輪輻式輪子性能比較在F=5119N面載荷作用下，輪輻式輪子的最大馮氏應(yīng)力為15278.3Simulation-蜂窩式輪子與輪輻式輪子性能比較在F=5119N面載荷作用下，蜂窩式輪子的最大合位移為2.359e-5mmSimulation-蜂窩式輪子與輪輻式輪子性能比較在F=5119N面載荷作用下，輪輻式輪子的最大合位移為2.645e-5結(jié)論-輪子結(jié)構(gòu)采用蜂窩式優(yōu)于輪輻式相同載荷下蜂窩式輪子產(chǎn)生更小的應(yīng)力相同載荷下蜂窩式輪子產(chǎn)生更小的位移滿足相同載荷條件下蜂窩式結(jié)構(gòu)重量更輕（蜂窩單元與輪輻單元數(shù)目相同條件下）Simulation-整體跌落分析示意圖Simulation-整體跌落分析示意圖Simulation-整體跌落分析示意圖Simulation-整體跌落分析示意圖跌落