【正文】 73 六履機器人 履帶式移動機構(gòu)特點 履帶式移動機構(gòu)分為 l 條履帶、 2 條履帶 (履帶可車體左右布置或者車體前后布置 )、 3 條履帶、 4 條履帶． 6 條履帶，移動方式優(yōu)點在于機動性能好、越野性能強，缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、摩擦阻力大，機械效率低，在自身重量比較 大的情況下會對路面產(chǎn)生一定的破壞。 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 23 圖 71 輪式移動裝置示意圖 腿式移動機構(gòu)特點 腿足式移動機構(gòu)分 2 腿、 4 腿、 6 腿、 8 腿等形式。并且編程簡單可靠性高，每個輪子都可以獨立驅(qū)動。根據(jù)直流電機這些性能，滿足主履帶頻繁受沖擊，制動和反轉(zhuǎn)的要求，滿足機器人要攜帶移動電池的要求，因而則選擇 90ZY54 型號的直流永磁電機 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 21 額定功率 /W 92 額定轉(zhuǎn)矩 MN./ 額定轉(zhuǎn)速 1min./ ?r 1500 電流 /A 7 電壓 V/ 12 允許正反轉(zhuǎn)速差 1min/ ?r 150 圖 73 直流電機數(shù)據(jù) 因為 WPWP 80,92 ?? 輸額 則 6??額輸PPw? 因為 min/1500 rn ?額 , min/ ?輸 則 ??輸額nnw 又 3 6. 8 2. 1m a x ??? TTi sw 則選取 36i ?w 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 22 7 移動機構(gòu)的分析及其選擇 由電動機輸出的動力，需要通過傳動系統(tǒng)傳遞到機器人移動平臺的后輪上，以便驅(qū)動機器人運動。因此，在選電機時，應(yīng)根據(jù)平地直線運動所求的最大轉(zhuǎn)速和爬坡運動所求的轉(zhuǎn)矩進行選擇。 ?? 機器人在平直的路上行駛 履帶式機器人在跨越平面的溝槽或在平面移動，假設(shè)其速度最大，且勻速前進，則取 sm/? kgm 50? mmR 85? 履帶式機器人共有兩個輸出軸，每個輸出軸前端都有一個電機，對機器人其中一個輸出軸分析 : 圖 61 平直路線分析 2mgN? fRML ? 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 19 又 Nf ?? 則 ? 在最 大的行駛速度下，驅(qū)動電機經(jīng)過減速箱減速后需要提供的極限轉(zhuǎn)速為 m in/5 6. 2m a xm a x rDn ?? ?? 機器人在 30176。 已知履帶機器人對地面的最大靜摩擦系數(shù) ? ，則機器人爬越的最大坡度為 : 1max tan ( )???? （ 67） 爬坡時克服摩擦力所需的最大加速度為： m a x ( c os sin )ag? ? ??? （ 68） 通過上述分析，可以根據(jù)機器人履帶與運動面的摩擦系數(shù)來確定一些陡坡是否能夠安全爬升，并根據(jù)坡度和電機的特性，確定其運動過程最大加速及爬升都陡坡的快速性。由機器 人質(zhì) 心 變 化 規(guī) 律可知機器人重心在以 r為半徑 的 圓內(nèi) ，由于 擺臂 展 開 后機器人履 帶 與地接觸 長 度 變 大， 為 了 計 算最大跨越 壕溝寬 度， 擺臂 履 帶應(yīng)處 于展 開狀態(tài) 。 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 15 所以本次設(shè)計履帶設(shè)計中機器人跨越障礙的最大高度為 HHH 1max ?? 圖 52上臺階臨界狀態(tài)示意圖 跨越溝槽 對 于小于機器人前后履 帶輪 中心距的 溝槽 ，因機器人重心在機器 人車體 內(nèi) ， 當 機器人重心越 過 下一 個溝槽 的支 撐點時 ，機器人就越 過了溝槽 。由 運動過 程可以看出，圖 51重心的位置 處 于 臨 界 狀態(tài) ，機器人重心只有越 過 臺 階邊緣 ，機器人才能成功的越 過 障 礙 。其基本功用是增扭、降速和改變轉(zhuǎn)矩的傳遞方向 。在車體主履帶前端是慣性軸，與主動軸配合，保證 機器人運動的平穩(wěn)。 機器人前臂和后臂各有一個伺服電機驅(qū)動，通過控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合，實現(xiàn)前臂和后臂的靈活轉(zhuǎn)動，在機器人爬坡和越障時發(fā)揮更大作用。重心越過臺階后，前擺臂向前向上擺動直到與地面貼合，同時后擺臂向后向上擺動與車體成一后攻角為止，此時機器人已越上臺階。 （ 3） 越障 機器人利用擺臂前攻角進行越障，由于機器人擺臂能把車體抬起，所以可越過高于自身高度的障礙物 。 圖 31（ f） 機器人爬坡時，姿態(tài)可以轉(zhuǎn)變成圖 31（ g）。 （ 2）運動上，趨向全方位，更靈活，更具自主 性。 圖 24是 iRobot 生產(chǎn)的 “Warrior” 機器人配備了兩個全自動、自動裝彈、可遙控的 12桿 機搶，重量為 250 磅。最后，考慮擺臂角的原理，這方面需要重點考慮，通過控制搖臂的角度來改變自身高度以達到越障過坑功能是這種機器人的最大特點。其主要由機械本體、控制系統(tǒng)、導航系統(tǒng)等部分組成。尤其是履帶式機器人，不僅是生物體中沒見過的移動形態(tài)，而且能夠在復(fù)雜的環(huán)境下行進。北京理工大學、南京理工大學等單位承擔的總裝項目“地面軍用機器人技術(shù)”研究是以卡車、面包車作為平臺的，是大型智能作戰(zhàn)平臺。坡上勻速行駛 ..........................................................19 機器人的多姿態(tài)越階 .......................................................................20 7 移動機構(gòu)的分析及其選擇 ........................................................................22 典型移動機構(gòu)分析 ...........................................................................22 本研究采用的移動機構(gòu) ...................................................................26 8 履帶部分設(shè)計 ............................................................................................27 履帶的選擇 .......................................................................................27 確定主從動輪直徑 ...........................................................................30 功率驗算 ...........................................................................................37 同步帶的物理機械性能 ...................................................................37 履帶主從動輪設(shè)計 ...........................................................................38 副履帶部分設(shè)計 ...............................................................................41 9 履帶翼板部分設(shè) 計 .......................................................................................46 履帶翼板的作用 ...............................................................................46 履帶翼板設(shè)計 ...................................................................................46 10 計算履帶裝置的重心及其各部件重心 ....................................................48 主履帶的重心計算 .........................................................................48 副履帶的重心計算 .........................................................................53 主履帶及其搖臂也就是副履帶總部分的重心計算 .....................54 總 結(jié) ..............................................................................................................55 致 謝 ..............................................................................................................56 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 4 參考文獻 ..........................................................................................................56 1 引言 隨著社會 的發(fā)展，我們面臨的自身能力、能量的局限越來越多，所以我們創(chuàng)造了各種類型的機器人來輔助或代替我們完成任務(wù)。模塊化設(shè)計 履帶式機器人機構(gòu)設(shè)計 2 Abstract In terms of micro small crawler robots walk in the forefront of the world in the United States, on behalf of the robot has disposal robot, Talon robot, NUGV, etc. Miniature robot research and development in our country later than some developed western countries, our country from the 1980 s began to research in the field of robot. One of the typical posite mobile robot developed by the Chinese academy of sciences \norm of spirit B\ type eod robots, \Dragon Guard Dragon Guard X3B antiterrorism robot\, \JW 901 eod robot\, etc. The design is novel, the purpose of this design can achieve pit, surmounting obstacles. Through in the robot arm with other function modules to realize different use function, the significance of this study is to provide a power output for robot platform, provides the basis for the development of all sorts of function of robot platform. This design is the choice of mobile soluti