【正文】 一個(gè)十分重要的組成部分，不可或缺。至今，許許多多的機(jī)器人也是運(yùn)用得液壓元件，氣動(dòng)元件，另外還有一些特殊材料，這就使得驅(qū)動(dòng)器變得非常有用。我們所熟知的電動(dòng)車就是典型的一個(gè)集中式驅(qū)動(dòng)器。 目前國家空間探測(cè)車正在使用該驅(qū)動(dòng)器。 在選擇驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之前，需要對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的進(jìn)行一系列的數(shù)據(jù)計(jì)算 驅(qū) 動(dòng)輪所需轉(zhuǎn)矩根據(jù)滾動(dòng)摩擦定律，可得： NFM ??? （ 1） 其中， ? 為滾動(dòng)摩擦因數(shù)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)得： a a n 3?????? ?? r （ 2） 為支撐面的正壓力，即： NmgF N 4 0 01040 ???? （ 3） 則： mNFM N ??????? ? 3? （ 4） 驅(qū)動(dòng)輪所需驅(qū)動(dòng)力為： NdMF ???? （ 5） 驅(qū)動(dòng)輪所需功率為： WFPW ???? ? （ 6） 爬坡時(shí)的機(jī)器人所受的滾動(dòng)阻力 ?GfcosrTF ff ?? ,坡道分力 ?GsinFg ? 。坡時(shí)所 需總功率為： WPPPW ??? 車輪 車輪直徑的大小直接影響著小車的越障能力及運(yùn)行速度。進(jìn)一步，增大的車輪寬度比的增加更加有效地降低到壓實(shí)的電阻的車輪直徑 [15]。 （ 2）四輪系與框架構(gòu)成了小車的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。 (4)控制模式，首選自主導(dǎo)航的雙控模式。 (6)此次設(shè)計(jì)的小車其外形尺寸為 850 520 410mm。根據(jù)資料文獻(xiàn)可查的數(shù)據(jù)得知輪子和地面之間的摩擦因素為μ =3 工作機(jī)的扭矩 T為 T=Fμ R=mgμ R=40Kg 10m/s2 3 =120N 電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器蝸桿減速器 聯(lián)軸器滾筒輸送帶 圖 蝸桿減速器 濰坊科技學(xué)院學(xué)士論文 輪式機(jī)器人設(shè)計(jì) 22 表 1 蝸桿、蝸輪參數(shù)的匹配 選擇傳動(dòng)比 i=49 （ 1）由高至低依次分別為傳動(dòng)Ⅰ軸、傳動(dòng)Ⅱ軸（工作軸）等等 Ⅰ： n11= m in/3000 rin m ?? Ⅱ： n22= .261493000in1 ??Ⅰr/min （ 2） 各個(gè)軸所輸入的功率為： Ⅰ軸 P1=PDη 5=500 = Ⅱ軸 P2=P1η 5η 1= = （ 3）各個(gè)軸所輸入的轉(zhuǎn)矩為 Ⅰ軸 T1=TDη S=9550mdnP η S=9550 = （ 3） 7 級(jí)精度的選擇。 m ③根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)上的數(shù)據(jù)，選動(dòng)載因素 Kv為 ； ④根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)上的數(shù)據(jù)，選載荷分布因素 Kβ 為 1； ⑤根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)上的數(shù)據(jù)，查得其所接觸疲勞強(qiáng)度極限為 amp。 20176。1 d39。 d1 d1=d+2a a 為軸肩高度。 d3 圖 b）中 ,d3=d2+(1～ 3)mm 直徑變化為區(qū)分加工表面及裝配方便，圓角半徑查手冊(cè)。要求它能正確表達(dá)機(jī)器的工作原理和裝配關(guān)系，反映出各個(gè)零件的相互位置、結(jié)構(gòu)形狀及尺寸。設(shè)計(jì)時(shí)，既有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)又有強(qiáng)度等的校核計(jì)算，因此設(shè)計(jì)過程較為復(fù)雜，常常需采用邊計(jì)算、邊畫圖、邊修改的“三邊”設(shè)計(jì)方法逐步完善之。此次本文提出了一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制的方案，并應(yīng)用于移動(dòng)機(jī)器人行為控制系統(tǒng)中，有待于檢測(cè)。智能小車機(jī)器人采用的超聲探測(cè)信息，解決了障礙物的識(shí)別與避障問題。 濰坊科技學(xué)院學(xué)士論文 致謝 32 致 謝 濰坊科技學(xué)院學(xué)士論文 參考文獻(xiàn) 33 參 考 文 獻(xiàn) [1] Nildeep Patel, Alex Ellery. Chris Welch and Andv Curley. Preliminary analysis of mobility and suspension systems for a mars micro rover[R]. International Astronautical Congress of the International Astronautical Federation (IAF). Oct. . Houston, TX, USA. [2] 查選芳，張融甫，多足步行機(jī)器人支腿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究 [[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)， 1995(3):103 一 107. [3] Reid Krotkov and John Sixlegged Rover for Plaary :739747. [4] Burg J， Blazevic P. Antilock Braking and Terrain Control Concept for AllTerrain Robotic of IEEE International Conference on Robotics and Automation. 1997:14001405. [5] Steward Moorehead,Dimitrios Navigation Field Results of a Plaary Analog Robot in the 5th International Symposium on Artifical Intelligence,Robotics and Automation in : 237242. [6] Perf。根據(jù)傳動(dòng)工作需求，選擇了合適的電動(dòng)機(jī)，再設(shè)計(jì)了一減速器以達(dá)到傳動(dòng)需求。獨(dú)到之處是每一個(gè)模塊都是采用了獨(dú)立的微處理器來進(jìn)行的操作與完成控制和信息處理等多項(xiàng)功能，實(shí)現(xiàn)了多模塊并行，其獨(dú)立運(yùn)行， 互不干擾；模塊之間簡化了系統(tǒng)的之間的軟件設(shè)計(jì)；其易于開發(fā)，且附帶著維護(hù)及系統(tǒng)升級(jí)和功能擴(kuò)展等多項(xiàng)功能。蝸輪。而裝配圖的設(shè)計(jì)，人們通常先設(shè)計(jì)裝配草圖，然后再逐步完成整個(gè)裝配工作圖的繪制。 d5 d5=d4+2a 軸環(huán)供齒輪軸向定位和固定用， ≤ a≤ 。d1 應(yīng)符合密封元件的孔徑要求（查手冊(cè)），軸肩過渡圓角的要求查手冊(cè)。2 d39。 21 漸開線蝸桿基圓導(dǎo)程角 γ b cosγ b=cosγ cosα n 22 蝸桿齒寬 b1 z1= 時(shí) b1≥ (12+)m z1= 時(shí) b1≥ (13+)m 17 23 蝸輪分度圓直徑 d2 d2=mz2=2ad12x2m 24 蝸輪喉圓直徑 da2 da2=d2+2hf2 25 蝸輪齒根圓直徑 df2 df2=d22hf2 26 蝸輪齒頂高 ha2 ha2=（ da2d2)/2=m(h a+x2) 27 蝸輪齒根高 hf2 hf2= （ d2df2)/2=m(h ax2+c ) 28 蝸輪齒高 h2 h2=ha2+hf2=(da2df2)/2 29 蝸輪咽喉母圓半徑 rg2 rg2=ada2/2 30 蝸輪齒寬 b2 b2≥ 15 濰坊科技學(xué)院學(xué)士論文 輪式機(jī)器人設(shè)計(jì) 26 31 蝸輪齒寬角 θ θ =2arcsin（ b2/d1） 32 蝸輪軸向齒厚 sx sx=π m/2 33 蝸桿法向齒厚 sn sn=sxcosγ 34 蝸輪齒厚 st 按蝸桿節(jié)圓處軸向齒槽寬 e39。p= 1 5 8 29 4 0 0 2 ????? =22900Pa140000Pa 蝸輪的齒根的彎曲強(qiáng)度的校核 ??? YYmdd KKKTFfsVA2126 6 6? ? 根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)上的數(shù)據(jù)， 蝸輪綜 合齒形系數(shù)為 FSY =； ? 根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)上的數(shù)據(jù)， 導(dǎo)程角系數(shù)為 ?Y = ? 根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)上的數(shù)據(jù)， 齒根彎曲強(qiáng)度為 33?FP? .0 F? ???? ????? =7600Pa33000Pa 蝸桿傳動(dòng)的主要尺寸的計(jì)算 表 2 圓柱蝸桿傳動(dòng)幾何關(guān)系式 序號(hào) 名稱 代號(hào) 關(guān)系式 結(jié)果 1 中心距 a a=(d1+d2+2x2m)/2 40mm 2 蝸桿頭數(shù) z1 1 3 蝸桿齒數(shù) z2 z2=iz1 49 4 齒形角 a ax=20176。 ： 根據(jù)公式計(jì)算： ?? KKKdd TZ VAEH 221 29 4 0 0? （ 1）根據(jù)上式，確定各個(gè)參數(shù) ① 使用的因素試選擇 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 m） 轉(zhuǎn)速（ r/min） 電機(jī)軸 500000 Ⅰ號(hào)軸 497000 Ⅱ號(hào)軸 356000 傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 1． 齒輪類型、精度、齒數(shù)、材料的選擇 （ 1）根據(jù)所得到的條件，應(yīng)該選擇一級(jí)蝸桿傳動(dòng)。 m Nw/9550 （ 1） amp。 濰坊科技學(xué)院學(xué)士論文 輪式機(jī)器人設(shè)計(jì) 19 其下圖為移動(dòng)機(jī)器人整體框架結(jié)構(gòu)簡圖： 圖 機(jī)器人整體布置圖 移動(dòng)機(jī)器人零部件設(shè)計(jì)選擇 R=100mm 車輪的周長可選擇為 C=2π R=628mm V V=（ m/s） — (m/s) 車輪的轉(zhuǎn)速為 N ≦ Cn/w≦ ≦ Nw≦ 。 (5)應(yīng)賦予機(jī)器人應(yīng)急電源，使其在沒電的情況下， 自主的充電。四輪接地點(diǎn)構(gòu)成矩形塊，提高了其穩(wěn)定性。 3． 2 移動(dòng)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1)為了整 體方便運(yùn)行，小車采用了一種整體的車身組成結(jié)構(gòu)。另外車輪的寬度也直接的影響到小車的性能。 nF 為斜坡上支撐面的正壓力 ，即： NmgF n o s ?????? （ 7） 則： mNFM n ??????? ? 3? （ 8） 驅(qū)動(dòng)輪在斜坡上克服滑動(dòng)摩擦力所需驅(qū)動(dòng)力為： NdMF ???? （ 9） 濰坊科技學(xué)院學(xué)士論文 輪式機(jī)器人設(shè)計(jì) 18 在斜坡上克服滑動(dòng)摩擦力所需功率 為： WFP ???? ? （ 10） 爬坡時(shí)坡道分力為： ?GsinFg ? 機(jī)器人在以 176。后兩個(gè)輪被連接到一個(gè)正向驅(qū)動(dòng)電機(jī)，電機(jī)供電，然后由控制系統(tǒng)來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)車輛的轉(zhuǎn)向。 （ 2 ）集中控制 – 就是集中分配。現(xiàn)如今電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的布置規(guī)劃主要分兩種 [14]： （ 1 ）對(duì)焦驅(qū)動(dòng)。為了能夠完成需要的任務(wù)，前后雙向運(yùn)動(dòng)，這是一個(gè)輪式移動(dòng)機(jī)器人至為關(guān)鍵的一個(gè)結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)。 當(dāng)機(jī)器人最大限度的爬越高臺(tái)，機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)與水平地面形成的俯仰角的極限角為α， 如圖 5所示，機(jī)器人理論上的跨越極限高度 H 為： ?sinLH? (22) 濰坊科技學(xué)院學(xué)士論文 輪式機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制 15 L 為四輪機(jī)器人的軸距； 由圖 5得出：在輪胎能爬上高臺(tái)的條件下，軸距 L 越長，機(jī)器人跨越極限的高度越高，穩(wěn)定性越好。 由上述分析可知，機(jī)器人輪胎與運(yùn)動(dòng)面的最大靜摩擦系數(shù)決定了機(jī)器人可爬越的最大角度，而電機(jī)的特性和坡度的大小，決定了機(jī)器人爬坡過程的最大加速和爬坡的快速性。四輪機(jī)器人結(jié)構(gòu)為對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，重心在其幾何重心。 由式（ 13）可知，假如車體后面的兩輪的各電機(jī)輸入的電壓之和是常數(shù)，從而推導(dǎo)出速度 V