【正文】 很長時間 、可靠 性也較高 ，轉矩 的 脈動 低 ，噪聲 小 ，不需要位置傳感器， 轉速也可以很高。 由于展館的地面比較平整，三輪機構和四輪機構的穩(wěn)定性區(qū)別不大，綜合考慮本設計決定采用三輪行走機構。 方案二：四輪行走機構。設計之初考慮的方案有三輪行走機構和四輪行走機構。 本課題的來源和研究內容 本課題是來源于某科技館的實際項目，并結合了實際生活中輪式行走機構應用的廣泛性而進行的設計。視覺信息的處理能力、處理速度、處理的可靠性和準確性是決定導游機器人智能系統(tǒng)性能的決定性因素 [10]。路徑的規(guī)劃技術主要包括基于地理信息的 全局路徑規(guī)劃技術和基于傳感信息的局部路徑規(guī)劃技術 [9]。 (2)運動控制技術。根據(jù)實際的需要，行走機構的結構的形式并不是完全單一的。DY I 可以靠下部的輪式行走機構在展館內自由的避障行走，它的感官很靈敏，如果在行進的過程中遇到人，它就會停下來跟游客友好的打個招呼，并回答游客的各種提問 ； 如果行進過程中遇到的是障礙，它就會自主的控制轉向機構來改變行進的方向 。 DY I 的總 高 度約有 170cm，重 量在 100kg 左右 ， 它有 兩只 很大的眼睛， 擁有可以自如活動的手臂 ， 行走機構是輪式的 ， 從外表看它是金屬的，其實只是表面涂了金屬質感的漆，它是用一種非常特殊的玻璃鋼做成的 。現(xiàn)在THMRV 已經(jīng)可以在相對復雜的環(huán)境下，進行目標跟蹤和自主避障行駛。 THMRV 的車體是用小型的廂車改裝的，它的避障檢測系統(tǒng)是由一臺可以識別色彩的攝像機和一臺激光測距儀所組成的，它的定位導航系統(tǒng)是由 DGPS(通過在固定測站和流動測站上進行同步觀測，利用在固定測站 上所測得衛(wèi)星定位誤差數(shù)據(jù)改正流動測站上定位結果的衛(wèi)星定位 )、磁羅經(jīng)（ 利用地磁場固有的指向性測量空間姿態(tài)角度的 ） 、 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 III 頁 共 III 頁 光電碼盤（ 光學玻璃制成，在上面刻有許多同心碼道，每個碼道上都有按一定規(guī)律排列的透光和不透光部分 ）所組成的 。 國內導游機器人發(fā)展現(xiàn)狀 導游機器人的研究在國內起步較晚，但經(jīng)過多年來的長足的發(fā)展也取得了很大進步，但大多數(shù)研究尚處于某個單項研究階段。具有人工智能的自主式機器人正在向制造業(yè)以外的方向擴展，這些非制造業(yè)包括了航空、深海探測、軍事偵察和打擊、建筑、救護醫(yī)療、家庭服務、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、自動化辦公和自然災害救援等，如飛行機器人、海難救援機器人、化肥和農(nóng)藥 噴撒空中機器人、護理機器人等 [2]。對導游機器人的研究具有非常廣的應用前景和巨大的理論價值。機器人也是自二十世紀以來發(fā)展的十分 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 II 頁 共 II 頁 迅速的一個重要的高科技領域，它是各個學科的前沿技術的應用。機器人的出現(xiàn)與發(fā)展使得傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)的方式發(fā)生了翻天覆地的變化，讓我們的生產(chǎn)方式從手工作業(yè)發(fā)展到機械化、自動化到現(xiàn)在的智能化?，F(xiàn)在，導游機器人己經(jīng)被我們當作為一種服務的工具。最近幾年來，對導游機器人的研究受到了很多學者的重視，各種仿生的、智能的導游機器人越來越多，在很多的展館內，你都可以看到它們的身影，也許你已經(jīng)享受過它們帶給你的優(yōu)越的服務。國內的導游機器人研 究主要經(jīng)歷了算法的研究和仿真、國外機器人平臺的引進和自主開發(fā)三個階段 [3]。運動的控制、信息的處理、集中、路徑的規(guī)劃、語音的交流、視覺的識別等功能是由兩個計算機系統(tǒng)有分工的控制的。清華 V型智能車 THMRV 的研究涉及到了五個方面的關鍵技術： 基于地圖的全局路徑規(guī)劃技術， 基于傳感器信息的局部路徑規(guī)劃技術， 路徑規(guī)劃的仿真技術， 傳感技術、 信息融合技術 [5]。 12 個超聲波傳感器被裝在 DY I 的身體的各個部位，用來作為感覺器官 ， 所以 DY I 的感覺器官非常的敏銳 ， 這樣就可以很好的分辨障礙物的性質，并進行識別 。 另外 DY I 的前面還裝有一個可觸摸式的屏幕，這樣游客就可以通過操作這個系統(tǒng)來了解自己想知道的各種豐富多彩的知識了 [6]。實際應用中，導游機器人會被要求在各種各樣的場地上活動，因此它的行走機構的結構形式有很多種。成熟的運動控制技術是導游機器人整體性能的基礎，由于導游機器人的手臂部分是一個不完整約束的結構，因此，控制系統(tǒng)不能通過連續(xù)可微的時不變的狀態(tài)反饋加以鎮(zhèn)定。導游機器人在行進的過程中，可能會遇到各種各樣的障礙，如果不能很好的避開這些障礙，導游機器人的移動就會存在著很多的未知風險，所以路徑的規(guī)劃技術，對于導游機器人來說，是十分重要的。 (5)定位和導航技術。輪式行走機構相對于履帶式、腿足式和特殊行式等 [12,13]，具有結構簡單、能源利用率高、設計方便、成本低等諸多優(yōu)點，但是它的使用環(huán)境比較單一，只能在較為平整穩(wěn)的環(huán)境中 行走。 方案一：三輪行走機構 優(yōu)點：① 成本低。 優(yōu)點：穩(wěn)定性好。圖 是確定的三輪機構的 設計方案，后面將對此方案的規(guī)劃進行詳細的設計和計算。 伺服電機矢量控制 調速技術比較成熟， 這就使 得 采用 伺服電機驅動 的 系統(tǒng)相比較而言 具有 一定 的優(yōu)勢 ，伺服電機的轉速通常較快，又由于導游機器人的行進的速度較慢，所以在驅動電機和工作軸之間要有減速機構，圖中的減速器就是減速機構。在 不 超載的情況下， 步進 電機的止 動 的位置 、轉速 僅僅是由脈 沖信號的 頻率和脈沖數(shù) 決定的 ，而不受負載變化的影響， 也就是說給電機加一個脈沖信號，電機 就 轉過一個步距角。齒輪傳動的使用功率、轉速和尺寸的范圍都很寬。然后根據(jù)三維造型，進行各零部件的尺寸計算，校核。 計算各個傳動軸運動和動力參數(shù) 各軸由高速級到低速級依次設為軸Ⅰ、軸Ⅱ、軸Ⅲ、軸Ⅳ（工作軸）。2? 2? 2? 3? 表 各軸的運動和動力參數(shù) 軸號 功率 P(W) 轉矩 T(Nm? ) 轉速（ r/min） 電動機軸 1400 Ⅰ 軸 1400 Ⅱ 軸 280 Ⅲ 軸 76 Ⅳ 軸 76 減速器各級齒輪的設計與計算 一、高速級減速齒輪的設計 （ 1）齒輪類型、精度、材料以及齒數(shù)的確定。 （ d）齒輪的齒數(shù)越多，傳動就越加的平穩(wěn)，故取小齒輪齒數(shù) 1Z 24? ，則大齒輪的齒數(shù) 2 1 1Z 24 5 12 0Zi? ? ? ? ?。 ② 小齒輪所傳遞的轉矩 114 1 . 5 19 . 5 5 9 . 5 5 0 . 2 8 N . m14001 pT = n? ? ? ?。 ⑥ 由應力循環(huán)次數(shù)的公式可以得到： 911N = 6 0 n j L h = 6 0 1 4 4 0 1 ( 8 3 6 5 1 5 ) = 3 . 7 8 1 0? ? ? ? ? ?； 9 812 1N 3 . 7 8 1 0N 7 . 5 7 1 05i ?? ? ? ?。 （ b）齒輪參數(shù)的計算 ① 試算小齒輪分度圓直徑 t1d ,代人 H[]? 中較小的值 ? ? 2131 Et KT udu Zd ?? ??? ?? ? ????? 32321 . 3 0 . 2 8 1 0 ( 5 1 ) 1 8 8= 2 . 3 2 1 21 5 3 3 4 . 4 mm? ? ? ? ? ???。 ⑤ 計算齒輪的載荷系數(shù) 根據(jù) V=， 7 級精度。 由齒向載荷分布系數(shù)表，用插值法查得 7 級精度，小齒輪（硬齒面）相對布置時 HβK ? ，故載荷系數(shù) AVH α H βK K K K K 1 . 0 5 1 . 5 1 1 1 . 5 8 7? ? ? ? 。 （ c） 齒輪幾何尺寸計算 齒輪的分度圓直徑 11d = Z m = 22 = m m??； 22d 1 1 0 0 .6 6 6 m mZm? ? ? ? ?。 （ a）按設計的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。 （ d）齒輪的齒數(shù)越多，傳動 越加的平穩(wěn)，故取小齒輪齒數(shù) 1Z 24? ，則大齒輪的齒數(shù) 2 1 2Z 24 3. 7 88 .8Zi? ? ? ? ? 取 2Z 89? 。 ③ 式中齒寬系數(shù) dΦ 可以 查取圓柱齒輪的 齒寬系數(shù)表，得到 1Φd= 。由動載荷系數(shù)表，查得的動載系數(shù) VK =。故載荷系數(shù) AVH α H βK K K K K 1 . 0 2 1 . 5 1 1 1 . 5 4? ? ? ?。 2 22 3. 7 88 .8Z ? ? ?，取2 89Z ? 。 表 齒輪參數(shù) 參數(shù) d m z a b ? 高速級 大 66