【正文】 3 圖 16 腰關(guān)節(jié)軸 剪力方程和彎矩方程 ： Fs = Fs (x ) M = M（ x） 各分力的彎矩合成方程： 軸的載荷分析圖如下： 通過以上計(jì)算得到得彎矩 M= N mm T 為軸所受的扭矩 N承受較大軸向力的采用圓錐棍子軸承。 圖 18 四足仿生移動(dòng)機(jī)器人 二維裝配 圖 結(jié) 論 本次畢業(yè)設(shè) 計(jì)給我?guī)砹撕艽笫斋@，它使我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)等課程的理解進(jìn)一步加深河 工 大 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 25 了，讓我在理論上有了很大提高。全面的進(jìn)行了一次工具書的使用和查閱的復(fù)習(xí)習(xí)，從分析零件圖到模具的設(shè)計(jì)與裝配圖的繪制，在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下，每一個(gè)環(huán)節(jié)都是在老師的指導(dǎo)下自己完成的。從陌河 工 大 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 28 生到開始接觸，從了解到熟悉，這是每個(gè)人學(xué)習(xí)事物所必經(jīng)的一般過程，我對(duì)四足機(jī)器人的認(rèn)識(shí)過程亦是如此。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們走向工作崗位的最后一次全面的練兵，讓我們對(duì)自己這四年來學(xué)的知識(shí)進(jìn)行了全面、詳細(xì)地整理，又一次運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來解決實(shí)際問題，這種能力是以后工作所必須的。 最后，對(duì)關(guān)心和指導(dǎo)過我各位老師和幫助過我的同學(xué)再次表示衷心的感謝 ! 摘要 .................................. 33 1 緒論 ................................ 35 綜述 ............................ 35 河 工 大 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 29 發(fā)展概況 ........................ 35 國內(nèi)發(fā)展概況 ................ 36 國外發(fā)展概況 ................ 36 課題背景 ........................ 36 目的及意義 ...................... 37 本文主要的研究工作 .............. 37 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 ............................ 39 理論依據(jù) ........................ 39 方案實(shí)施 ........................ 39 方案比較： .................. 41 方案的選定 .................. 41 3 四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ...................... 42 基礎(chǔ)理論知識(shí) .................... 42 曲柄存在條件 ................ 42 急回運(yùn)動(dòng)特性和行程速比 K .... 42 壓力角和傳動(dòng)角 .............. 43 軌跡設(shè)計(jì) ........................ 44 方案四桿機(jī)構(gòu)的 設(shè)計(jì)與計(jì)算 ........ 45 四桿尺寸 .................... 45 最小傳動(dòng)角計(jì)算 .............. 45 步態(tài)分析 .................... 46 4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................ 47 河 工 大 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 30 傳動(dòng)方案及電機(jī)選擇 .............. 47 同步帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) .................. 48 確定計(jì)算功率 ................ 48 選擇同步帶型號(hào) .............. 48 確定帶輪齒數(shù)、和帶輪節(jié)圓直徑、 48 驗(yàn)算帶速 .................... 49 確定中心距和同步帶節(jié)線長度及齒數(shù) 49 作用在軸上的壓力 ............ 49 5 主軸組件設(shè)計(jì) ........................ 50 主軸組件的總體布置 .............. 50 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................. 51 主軸的材料和熱處理 .......... 51 初估軸徑 .................... 52 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ................ 52 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 ................ 54 6 箱體 設(shè)計(jì) ............................ 56 箱體材料的選擇 .................. 56 箱體的加工 ...................... 57 7 桿件布層 ............................ 59 8 操作與安裝 .......................... 60 小結(jié) .................................. 61 致 謝 ................................ 63 河 工 大 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 31 參考文獻(xiàn) .............................. 64 河 工 大 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 32 摘要 在自然界或人類社會(huì)中，存在人類無法到達(dá)的地方和可能危及人類生命的特殊場(chǎng)合，如工地、防災(zāi)救援等許多領(lǐng)域，對(duì)這些復(fù)雜環(huán)境不斷的探索和研究往往需要有機(jī)器人 的介入。它是利用連桿曲線特性，當(dāng)一對(duì)角足運(yùn)動(dòng)處于曲線的直線段時(shí)則著地不動(dòng)，而另一對(duì)角足則處在曲線段做邁足運(yùn)動(dòng)，從而可實(shí)現(xiàn)類似動(dòng)物的邁足運(yùn)動(dòng)。腿式系統(tǒng)有很大的優(yōu)越 性，較好的機(jī)動(dòng)性、崎嶇路面上乘坐的舒適性及對(duì)地形的適應(yīng)能力強(qiáng)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)老師分配給我這個(gè)題目，讓我感覺到特別興奮，同時(shí)也感覺到 了真正動(dòng)起手來設(shè)計(jì)機(jī)器人也還有許多實(shí)際上的難處。 關(guān)于四足步行機(jī)器的制作的文獻(xiàn)，最早見于東漢學(xué)者王充的 171。“魯班巧工為母做木馬車，木人御者，機(jī)關(guān)備具，載母其上，一驅(qū)不還，遂失其母??”三國時(shí)期，諸葛亮處于戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，造出了用于托運(yùn)糧草的“木牛流 馬” .目 前 ,機(jī)器人的移動(dòng)方式主要包括 :輪式、 履帶式和足式。 國內(nèi)發(fā)展概況 國內(nèi)對(duì)于四足步行機(jī)器的研究則起源于對(duì)木牛流馬的復(fù)原 ,1986 年王湔在古文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上經(jīng)過 20 余年的潛心研 究 ,創(chuàng)制出了單側(cè)十七連桿 ,并由人力推動(dòng)的王氏木牛流馬 ,首開了國內(nèi)研制純機(jī)構(gòu)步行機(jī)器的先河 .1992 年，王湔更以單腿八連桿機(jī)構(gòu) ,加上馬車 ,創(chuàng)作出王氏木車馬 .在此之后 ,臺(tái)灣的顏鴻森教授帶領(lǐng)他的弟子 ,以王氏木車馬為基礎(chǔ) ,研制出了一系列的步行機(jī)器 ,如陳氏的四連桿型和六連桿型 ,邱氏 ,黃氏 ,沈氏步行機(jī)器 ,大陸的王旭輝和查建中等人則以單腿八連桿機(jī)構(gòu)為對(duì)象 ,對(duì)其壓力角的優(yōu)化和桿件布層進(jìn)行了研究和探討 .總之 ,傳統(tǒng)的對(duì)象加上科學(xué)的分析和先進(jìn)的理論 ,使得展 .國內(nèi)在步行機(jī)器的研究范圍和深度上得到了極大的豐富和拓展 . 國外 發(fā)展概況 關(guān)于四足步行機(jī)器的研究 ,最早申請(qǐng)專利的當(dāng)屬 1893 年由 Rygg 創(chuàng)作的步行機(jī)器馬 ,該機(jī)構(gòu)由齒輪和連桿機(jī)構(gòu)組成 ,由人坐在馬背上腳踏前進(jìn) ,但是卻沒有做出實(shí)物來加以佐證 .1913 年 Gechtolsheim 申請(qǐng)專利 ,也是用齒輪和連桿機(jī)構(gòu)組成的步行機(jī)器 ,但是文獻(xiàn)中沒有實(shí)物的描述 ,故此時(shí)對(duì)于步行機(jī)器的設(shè)計(jì) ,僅只考慮腿部機(jī)構(gòu)與軌跡的曲線而已 .1960 年 Shigley 創(chuàng)作出以連桿組設(shè)計(jì)四足腿部機(jī)構(gòu) ,并利用一組雙搖桿機(jī)構(gòu)來控制步行機(jī)器的步態(tài) ,此時(shí)對(duì)于步行機(jī)器的設(shè)計(jì) ,已經(jīng)加入步態(tài)設(shè)計(jì)的理論 .1966年 ,McGhee和 Frank制造出第一臺(tái)完全以電腦控制的步行機(jī)器人 ,之后對(duì)于步行機(jī)器的設(shè)計(jì) ,則廣泛地應(yīng)用控制理論 .1978 年 ,Hirose 將水平控制器裝在步行機(jī)器上 , 并 在 足 部 裝 設(shè) 了 維 持 水 平 方 向 行 走 及 修 正 方 向 的 感 應(yīng) 器 .1986 年Raibert,Chepponis 和 Brown 以液壓缸及伺服馬達(dá) ,制造出 RUNNING MACHINE 步行機(jī)器 .對(duì)于四足步行機(jī)器的研究從單純的機(jī)構(gòu)逐漸向綜合控制 ,軟件 ,電子等多學(xué)科融合的方向發(fā)展 . 在社會(huì)物質(zhì)文明高度發(fā)達(dá)的今天，人類雖然能夠創(chuàng)造出比較良好的生活環(huán)境，但是對(duì)于大自然的探索與了 解，以及自然災(zāi)害的防治，各種危險(xiǎn)情況下的工作卻一直束手無策。不規(guī)則和不平坦的地形是這些環(huán)境的共同特點(diǎn)，使得輪式機(jī)器人和履帶式機(jī)器人的應(yīng)用受到限制，而多足步行機(jī)器人能夠在復(fù)雜崎嶇的路面上穩(wěn)定行走。 四足步行機(jī)器的設(shè)計(jì)其意義體現(xiàn)在： 一：在設(shè)計(jì)四足步行機(jī)器的過程中，我參考了各種機(jī)器人設(shè)計(jì)的資料，學(xué)習(xí)到了很多關(guān)于自動(dòng)機(jī)器人的知識(shí)。 本文主要的研究工作 作為一個(gè)簡(jiǎn)單的四足步行機(jī)器的設(shè)計(jì)，我的主要工作就是設(shè)計(jì)。 二：對(duì)于四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和研究有了比較深的了解，汲取了比較多的前人理論，學(xué)習(xí)到了許多以前不曾學(xué)習(xí)過的東西。 本次設(shè)計(jì)的目的是在畢業(yè)設(shè)計(jì)階段充分的運(yùn)用到本科所學(xué)到的機(jī)械方面的知識(shí)，鍛煉自己的能力，學(xué)習(xí)各中機(jī)械設(shè)計(jì)的技巧和電子圖版的使用。足式移動(dòng)機(jī)器人對(duì)行走路面的要求較低，它可以跨越障礙物，走過沙地、沼澤等特殊路面，用于工程探河 工 大 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 36 險(xiǎn)勘測(cè)、反恐防爆、軍事偵察等人類無法完成或危險(xiǎn)的工作。四足機(jī)器人步行腿具有多個(gè)自由度 ,落足點(diǎn)是離散的 ,故能在足尖點(diǎn)可達(dá)域范圍內(nèi)靈活調(diào)整行走姿 態(tài) ,并合理選擇支撐點(diǎn) ,具有更高的避障和越障能力。第八卷 171。對(duì)于更加精確的控制理論沒有過多的研究，設(shè)計(jì)的主要作用也是作為危險(xiǎn)環(huán)境下的托運(yùn)物品。四足步行機(jī)器人是機(jī)器人的一個(gè)重要分支，由于四足機(jī)器人比兩足步行機(jī)器人承載能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好，同時(shí)又比六足、八足步行機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因而更加受到各國研究人員的重視。 關(guān)鍵詞：曲柄搖桿 對(duì)角線一致 傳動(dòng)件 主軸組件 箱體設(shè)計(jì) 桿件布層 河 工 大 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 33 Abstract In the natural and human society ,there are many places that human beings cannot reach or special occations that may endanger the lives of human beings ,such as working site or many other areas of disaster often require robot intervention during continuous explorations and studies of in these plex feet walking robot is an important branch of 4 feet walking robot has great advantages over 2 feet robot in carrying capacity and stability,while having a more simple structure than 6,8 feet walking robots,many researchers attach great importance to 4feet walking robot. The executive body of the design is par 4 agencies adopt the diagonal principles .The power goes through crank rocker to the movement of left front leg keep in consensus with right latter leg, as design take use of the rod curve features,while one part of the legs are in the straight line and stand still ,the other part are in the curve part taking steps forward,so as