【正文】 就需要我們新一代更多的大學生投入到機器人設(shè)計研發(fā)上來，為機器人設(shè)計的進步添磚加瓦 。 就好像搜救機器人可以感應(yīng)到危險的來臨，好比發(fā)生了火災(zāi)，機器人在不用人類發(fā)送搜救指令就直接感應(yīng)到火災(zāi)，直接去火災(zāi)現(xiàn)場進行搜救 ；就還想探測機器人到一個人類不認識的地方可以自行對自已地方就行探測。機械工程及自動化簡明手冊（上冊） 北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [3] 徐錦康。 AutoCAD2020。北京：機械工業(yè)出版社， 2020 [9] 周昌治，楊忠鑒，趙之淵，陳廣凌。機械制造基礎(chǔ)（第二版） 武漢：華中科技大學出版社， 2020 。重慶：重慶大學出版社， 1999 [10] 曲寶章，黃光燁。機械設(shè)計基礎(chǔ) 機械工業(yè)出版社， 2020 [8] 曾正明。機械設(shè)計手冊（第四版第 2卷） 北京： 化學工業(yè)出版社， 2020 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 25 [5] 葛常青。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 24 致謝 參考文獻 [1] 吳彥農(nóng)，康志軍。我覺得我們應(yīng)付出更多的努力來學 習機械行業(yè)的文化知識，因畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 23 為機器人行業(yè)是機械行業(yè)的發(fā)展延伸。而這次的控制設(shè)計是在無線編程控制的基礎(chǔ)上，又增加了電氣控制和 PLC上面的內(nèi)容，雖然增加的內(nèi)容不多，但在理論研究上是一個創(chuàng)新型進步。特別是對于齒輪、蝸輪傳動時的受力分析和各種疲勞強度計算得公式的理解，以前的我只是單純的記住了各個公式的計算方法，并不知道公式的由來在，這次設(shè)計過程中認真探索了公式的由來和推導 。在這里，通過對各種行走方式的比較，讓我更加了解了機器人各種行走機構(gòu)自己獨特的特點。 在本次畢業(yè)設(shè)計開始之前，我查閱了大量的書籍，對探測機器人的發(fā)展程度和我國探測機器人的發(fā)展水平與機器人發(fā)展發(fā)達的國家之間的差距， 尋找出我國機 器人設(shè)計制造行業(yè)的弱點 。 例如，對于接觸器的選擇可以根據(jù)接觸器所適用的電流環(huán)境，將接觸器認為直流接觸器和交流接觸器，還可以根據(jù)接觸器的相關(guān) 技術(shù)參數(shù)對接觸器進行選擇，其中主要包括接觸器的極數(shù)、電流種類、額定功率、額定工作電流、線圈額定電壓等。在本次設(shè)計中對電路開關(guān)的選擇是總開關(guān)選用 XN19的型號，變阻器的型號選用 SA198型的變阻器。 電路開關(guān)自身的性質(zhì)，決定著電路開關(guān)在電路中起到了什么樣的作用，例如中間斷開的雙向觸點多極開關(guān)的自身特性，決定著這種開關(guān)可以實現(xiàn)只有一種方向的電流走向。但是對于實際的操作中，開關(guān)起到至關(guān)重要的作用。這樣就畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 20 很好的避免了兩種電流同時供電的尷尬。 這次電路控制的設(shè)計方案如下所示 圖 基本控制電路圖 上圖所示為機器人的控制電路圖，圖中的 電動機都含有正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停機三種自 然狀態(tài)。而且到目前為止電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用十分廣泛，已成為現(xiàn)代工業(yè)自動化的重要手段。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 19 4 控制電路設(shè)計 和選擇 控制電路的設(shè)計 在對于機器人行走的控制電路設(shè)計中，控制方案的設(shè)計有機器人的主要功能有關(guān)，也與機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān)。在畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 18 計算蝸輪齒根彎曲疲勞強度計算時 ，通常把蝸輪近似的當作斜齒圓柱齒輪來考慮，因此可以根據(jù)斜齒圓柱齒輪的齒根彎曲疲勞強度計算公式來計算。 1121 2dTFF aft ?? 式（ ） 2221 2dTFF tfa ?? 式（ ） ?tan221 trfr FFF ?? 式（ ） ?????? c osc os 2c osc osc osc os 2 221 nn tnan d TFFF ??? 式 （ ） 式中 T T2—— 分別為蝸桿即蝸輪上的公稱轉(zhuǎn)矩，單位 d d2—— 分別為蝸桿及蝸輪的分度圓直徑，單位 mm 蝸桿傳動強度計算 1）蝸桿齒面接觸疲勞強度計算 蝸輪齒面接觸疲勞強度計算得原始公式來源于赫茲公式。由上圖所示，該蝸桿的旋向為右旋，蝸桿齒的右旋為工作面，故蝸桿所受的軸向力必然指向左端。 設(shè) Fn 為集中作用在節(jié)點 P 處的法向載荷，它作用于法向界面 Pabc 內(nèi)。而且對材料也要進行精心選擇。由于蝸桿與蝸輪齒面間有較大的相對滑動，從而增加了產(chǎn)生膠合和磨損失效的可能性，因此蝸桿傳動時，因齒面膠合而失效的可能性比較大。 7） 蝸輪傳動時的標準中心距 根據(jù)公式可以計算出標準中心距的具體數(shù)值 mzqdda )(21)(21 221 ???? 式（ ） 蝸桿傳動時的幾何尺寸計算 在蝸桿傳動的幾何尺寸計算時，主要是根據(jù)以下幾個計算公式來計算普通圓柱蝸桿傳動基本幾何尺寸的計算關(guān)系。利用一下公式進行蝸桿直徑計算。 蝸桿傳動時的參數(shù)計算 在蝸輪傳動中，要對蝸輪的結(jié)構(gòu)尺寸進行規(guī)范設(shè)計，保證蝸輪的尺寸符合我國的國家標準，不能憑空的胡亂設(shè)計。下面介紹接觸疲勞許用應(yīng)力和彎曲疲勞許用應(yīng)力的計算方法。根據(jù)下面公式進行疲勞強度的計算。 直齒輪齒面的疲勞強度計 算 在直齒圓柱齒輪中，由于直齒輪的接觸和相對的滑動，對直齒輪的齒面造成了一定量的磨損，這樣會使齒輪的接觸強度造成相應(yīng)的下降。 ? ? FfaFadfaFadfaFaFYYmZKTYYmdKTYYmbd KT ???? ???? 32111111 222 式（ ） 根據(jù)上式計算可以得到 ? ?3 21 12 faFaFd YYzKTm ??? 式（ ） 以上是直齒圓柱齒輪的強度校核公式，可以根據(jù)上面兩個公式判斷直齒輪的設(shè)計強度是否符合直齒圓柱齒輪傳動是否符合強度要求。下面對這三種關(guān)系進行分析。 ?tan?? FtFr 式（ ） 112dTFt? 式（ ） 上式中表示了直齒圓柱齒輪中圓周力、徑向力和法向力之間的關(guān)系。 齒輪傳動的參數(shù)計算和強度校核 直齒輪的受力分析 在直齒輪傳動中，直齒輪的受力是從動輪在主動輪的作用下傳動，而主動輪在從動輪的作用下阻止傳動，主動輪收到了阻力，而從動輪受到了推 動力。這樣接需要設(shè)計出機器人零件的尺寸。 所以首次選擇帶傳動方式。機器人電動機的選擇還必須考慮機器人的傳動方式，考慮機器人傳動時機器人功率的利用率，要盡量提高機器人功率的利用率 ，這樣對機器人電動機的選擇也有幫助。要保證機器人行走時的不打滑，要使機器人的重心在小帶輪的幾何中心的下方。下面對 爬行機構(gòu)的力學原理進行受力分析。所以，要保證好機器人 擺臂翼板 的良好強度。 良好的導向性 機器人 擺臂翼板 的工作是為機械手的工作服務(wù)的，將直接為機械手的抓取工作提供各種條件。 較輕的質(zhì)量 機器人 擺臂翼板 的工作條件復雜多樣， 可能會在十分嚴峻的條件下工作，例如在高速下工作。良好的設(shè)計剛度可以使機器人 擺臂翼板 滿足機器人的使用性能。 下面對主要的幾個方面進行重要分析。并且機器人結(jié)構(gòu)中有旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，可以實現(xiàn)機器人手臂的旋轉(zhuǎn)，不像沿 X、 Y、Z 坐標軸直線移動的機器人手臂，智能做直線運動，從而加大了運動的空間。 仿人類手臂式的機器人手臂 仿人類手臂式的機器人手臂是在全世界中應(yīng)用最為廣泛的一種機器人手臂，在我國也得到了廣泛的應(yīng)用，我國的設(shè)計制造技術(shù)也得到了廣泛發(fā)展，使其技術(shù)得到了成熟。對于沿 X、 Y、 Z 坐標軸直線移動 的機器人手臂的設(shè)計，需要控制好工作頭在三個坐標軸上的運動銜接，可以說工畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 8 作頭的運動軌跡是在三個坐標軸上運動的疊加，這樣可以使得運動的精度更加可靠，運動的平穩(wěn)性和可靠性都得到大大地提高，實現(xiàn)了運動的合理性和有效性。所以，要想設(shè)計出蠕動式機器人手臂，必須實現(xiàn)對各個關(guān)節(jié)的聯(lián)合控制，加強各個關(guān)節(jié)的運動精度和受力分析，把握住各個支點的位置關(guān)系，從而得出想要的工作頭運動軌跡。 蠕動式機器人手臂 蠕動式機器人手臂在我國還沒有得到廣泛應(yīng)有，原因是因為這是一種高端型機器人手臂，它的設(shè)計結(jié)構(gòu)復雜，機器人手臂的運動精度高，是一種存在于高端技術(shù)行業(yè)的專業(yè)機器人。 由此可以看出，機器人手臂的運動精度要高于機器人行走機構(gòu)的運動精度，機器人手臂的運動是距離短、精度高的運 動。對于本次設(shè)計的畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 7 行走機構(gòu)設(shè)計方案，根據(jù)它們的特點和我國機器人發(fā)展的現(xiàn)狀，我選用履帶式的探 測機器人行走機構(gòu)方案。所以還沒有設(shè)計出既結(jié)構(gòu)簡單又行走能力強的行走機構(gòu)方案，對于車輪式的行走機構(gòu)方案，在探測機器人設(shè)計中不予采納。 對于車輪式行走機構(gòu)方案的探測機器人來說，這一種行走機構(gòu)方案在我國應(yīng)用極為廣泛，而且研究和生產(chǎn)出許多車輪式行走機構(gòu)的成功案例，我國對于車輪式行走機構(gòu)方案的 技術(shù)水平已經(jīng)比較成熟，在車輪式的 設(shè)計中還有比較多的經(jīng)驗可以借鑒，所以在車輪式的行走機構(gòu)設(shè)計方案的可實行性比步行式的行走機構(gòu)方案要高。 從使用范圍上來看，以上三種類型的方案都在全世界得到廣泛的應(yīng)用， 從使用數(shù)量上比較 并沒有明顯的區(qū)別，唯一的不同 點 是 這三種行走機構(gòu)方案的使用場合不同，每一種行走機構(gòu)方案都有自己的特點，都有自己特定的使用場合。并且選擇行走機構(gòu)的結(jié)構(gòu)類型和行走方案 。以上的諸多原因造成了我國工業(yè)機器人的發(fā)展還存在許多的障礙， 存在許多方面的問題制約著工業(yè)機器人的發(fā)展。我國的 工業(yè) 機器人研究水平 在世界上還處于低級階段，工業(yè)機器人的設(shè)計方案還不成熟， 生產(chǎn)制造的技術(shù)還比較落后，和其他發(fā)達國家還存在很大的差距。所以工業(yè)機器人在德國的發(fā)展可以說是“一帆風順”的，工業(yè)機器人這一新型行業(yè)在德國也得到了完善和提高。 德國和法國的工業(yè)機器人發(fā)展狀況相似，其中德國的工業(yè)機器人發(fā)展一直是在 朝前發(fā)展。其中德國的工業(yè)機器人發(fā)展技術(shù)在世界范圍內(nèi)排行第三，僅次于日本、美國；法國的工業(yè)機器人發(fā)展水平在世界范圍內(nèi)屬于前列；英國的工業(yè)機器人也是屬于前列。 與美國工業(yè)機器人發(fā)展方向不同的是，日本工業(yè)機器人的發(fā)展朝著中、低端方向發(fā)展，注重工業(yè)機器人的制造和使用， 日本的工業(yè)機器人多是 與人們生活息息相關(guān)的機器人，可能日本工業(yè)機器人的研發(fā)技術(shù)沒有美國的發(fā)達，但是，日本生產(chǎn)的工業(yè)機器人的市場廣闊，前景遠大，具有良好的發(fā)展前景 ，是最大的工業(yè)機器人生產(chǎn)大國和輸出大國 。所以，雖然美國當局對工業(yè)機器人采取觀望態(tài)度，但是當時的日本政府對于工業(yè)機器人這個新型行業(yè)采取支持的態(tài)度，這與當時的日本國家的基本國情所決定的，也是當時日本國擺脫二戰(zhàn)戰(zhàn)敗國所帶來的所有悲痛災(zāi)難所面臨的一次機遇。 日本是到目前為止機器人發(fā)展水平最為發(fā)達的國家，是工業(yè)機器人生產(chǎn)和輸出大國 ，日本有機器人王國之稱，由此可見工業(yè)機器人在日本工業(yè)發(fā)展的重要性。不得不承認美國政府的眼光獨到，他們能看到機器人的發(fā)展前景，并在第一時間里發(fā)展工業(yè)機器人，舍棄以往在發(fā)展工業(yè)機器人方面的錯誤觀點， 并保證了美國工業(yè)機器人發(fā)展水平的領(lǐng)先地位 。 但是，這并不影響美國機器人發(fā)展水平的領(lǐng)先地位。所以，它的出現(xiàn)是工業(yè)機械行業(yè) 出現(xiàn)飛躍性發(fā)展的標志。機器人的使用越來越得到重視，機器人的使用越來越頻繁，它的種類也會越來越多，發(fā)展前景 一片光明， 發(fā)展空間也存在很大的空白。 例如 在地震事故中， 如果樓房倒塌，我們需要去營救，可是在還存在余震和不知道樓房內(nèi) 部具體情況的前提下，不適合搜救員第一時間去搜救，而是利用探測機器人去探測具體情況，然后根據(jù)機器人所輸出的信息 來進行現(xiàn)場勘測，為下一步的營救做準備。 設(shè)計目的和意義 本次的設(shè)計題目是探測機器人行走機構(gòu)設(shè)計，其目的一方面是通過本次設(shè)計，使用大學時代所學的東西，可以靈活掌握機械原理、機械