【正文】 走機(jī)器人概述所謂履帶式行走機(jī)器人（我們這里指的是普通的履帶式行走機(jī)器人）利用兩條履帶進(jìn)行支撐機(jī)體進(jìn)行移動(dòng)的機(jī)器人。行走機(jī)器人分很多種，不僅有直立式，還有履帶式，多支點(diǎn)式等等。現(xiàn)在國(guó)外大多都在致力于直立行走機(jī)器人和微型機(jī)器人的研究。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(1SO)的定義：“機(jī)器人是一種自動(dòng)的、位置可控的、具有編程能力的多功能操作機(jī)，這種操作機(jī)具有幾個(gè)軸，能夠借助可編程操作來(lái)處理各種材料、零件、工具和專用裝置，以執(zhí)行各種任務(wù)”。由干傳感器、控制、驅(qū)動(dòng)及材料等領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，通過(guò)智能機(jī)器人系統(tǒng)首次在制造領(lǐng)域以外的服務(wù)行業(yè)，開(kāi)辟了機(jī)器人應(yīng)用的新領(lǐng)域，讓機(jī)器人作為“人的助手”，使人們的生活質(zhì)量得以提高。在制造、裝配及服務(wù)行業(yè)，機(jī)器入的應(yīng)用取得了明顯的進(jìn)步。機(jī)器人是一個(gè)通用的自動(dòng)化裝置。而在所有的機(jī)器人研究中，尤使日本的機(jī)器人研究最為突出。并且也取得了許多可人的成果。他們的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)向方便移動(dòng)穩(wěn)定的特點(diǎn)，所以適合在惡劣的條件下進(jìn)行工作。是一種較穩(wěn)定的承載載體。 履帶式行走機(jī)器人的結(jié)構(gòu)概述履帶式行走機(jī)器人包括機(jī)械部分和電控部分。電控部分主要是步進(jìn)電機(jī)的選擇和51系列單片機(jī)的選擇及C語(yǔ)言編程。 步進(jìn)電機(jī)又稱電脈沖馬達(dá)，是伺服電動(dòng)機(jī)的一種。步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作，控制信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生。(3)控制步進(jìn)電機(jī)的速度 如果給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個(gè)控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，它會(huì)再轉(zhuǎn)一步。安裝尺寸和功率等級(jí)完全符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（IEC）。靜態(tài)時(shí)電流為6A，步距角3/。為了保證穩(wěn)定性，我先考慮了幾種傳動(dòng)方式，比較了他們傳動(dòng)的穩(wěn)定性。在保證行走速度上，也能夠更好的匹配一定功率的電動(dòng)機(jī)。在機(jī)體中間裝一個(gè)支撐，為了承載單片機(jī)和控制元件。因?yàn)槲覀兪怯盟麃?lái)帶動(dòng)履帶，所以還需要附板，附板一般都是標(biāo)準(zhǔn)件，所以并不要求設(shè)計(jì)，只要滿足一定的節(jié)距和載荷即可。 套筒滾子鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 套筒滾子鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下基本要求：鏈輪齒廓形狀應(yīng)保證鏈條的滾子能順利地嚙入就位和退出嚙合，不發(fā)生干涉現(xiàn)象；應(yīng)具有較大的容納鏈條的節(jié)距增長(zhǎng)的能力；應(yīng)具有合理的作用角，避免鏈輪齒受載過(guò)大；便于滾子嚙進(jìn)時(shí)導(dǎo)入和防止振動(dòng)時(shí)脫鏈，便于制造和測(cè)量。由鏈輪的大致尺寸，選用齒數(shù)為48 。根據(jù)P0和n1的關(guān)系查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》—— ,鏈條型號(hào)為T127(合乎條件)。由軸上壓力系數(shù)=，可通過(guò)公式= =*其中=4 ，= 。 頂圓直徑其中也由查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》——。這里需要圓整，所以取齒側(cè)輪緣最大直徑為180。（如上圖） 主動(dòng)鏈輪鍵連接尺寸選擇 軸直徑為40 。 鍵槽深 ，齒輪鍵槽 。常用的聯(lián)軸器多以標(biāo)準(zhǔn)化或規(guī)格化了。不宜于用于減震效果較高和對(duì)噪音需要嚴(yán)加控制的部位。等等.在選擇時(shí)，首先由工作條件，再按轉(zhuǎn)矩，軸徑和轉(zhuǎn)速，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的各種數(shù)據(jù)，可選擇剛性固定聯(lián)軸器中的平鍵套筒聯(lián)軸器。為了滿足主動(dòng)軸上各零件的安裝尺寸及定位，以及機(jī)械設(shè)計(jì)中對(duì)軸定位軸肩和非定位軸肩的高度要求，我設(shè)計(jì)了如圖所示尺寸的軸。滿足扭轉(zhuǎn)要求。選擇小齒輪齒數(shù)為=20，*20=34。 （二）按齒根接觸強(qiáng)度計(jì)算 彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式為 1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 由圖1020C查出小齒輪的彎曲疲勞極限；大齒輪彎曲疲勞極限；由圖1018查得彎曲疲勞壽命=，=；計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)S=，由式（1012）得=；=；計(jì)算載荷系數(shù)=；由表105查取齒形系數(shù)=，=；由表105查得應(yīng)力校正系數(shù)=，=：然后，計(jì)算大小齒輪的并加以比較，大齒輪的數(shù)值大。這樣設(shè)計(jì)出的齒輪，既滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足齒根彎曲強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 （四）驗(yàn)算 =2**10000/90=，=1*100N/。彈簧的類型很多，彈簧的分類方法也很多。特性線更接近于直線，剛度更接近于常數(shù)。（4）圓柱多股壓縮螺旋彈簧 這種彈簧的材料為細(xì)鋼絲擰成的鋼絲繩。由于鋼絲之間的相互摩擦，具有減振的作用。這種彈簧結(jié)構(gòu)緊湊，穩(wěn)定性好，多用于承載較大載荷和減振。所以結(jié)構(gòu)緊湊，承受的載荷比較大。特性線仍為直線型。主要用于各種車輛的懸掛裝置上。 6，環(huán)形彈簧 這種彈簧由鋼制成的具有圓錐面的內(nèi)外環(huán)組成。 彈簧類型的選擇由上面所介紹的彈簧類型，考慮到設(shè)計(jì)要求的減振強(qiáng)度和緩沖要求，加上經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性的要求。這種彈簧的結(jié)構(gòu)如圖4—1所示 圖4——1設(shè)計(jì)要求為工作載荷為1470N，分六根彈簧進(jìn)行承載，每根最小載荷F1=100N,最大載荷F2=245N。彈簧材料直徑大時(shí)取大值，反之取小值。在本次設(shè)計(jì)中，我選用了YⅠ型，每端并緊1圈。試選用彈簧外徑D為44。彈簧曲度系數(shù)由查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》——。彈簧絲直徑= = 。彈簧材料的拉伸強(qiáng)度極限 =1400。 計(jì)算彈簧圈數(shù) 1）彈簧工作圈數(shù)=（80000*20*4）/8*145*1000=。 2）彈簧支撐圈數(shù)已經(jīng)在前面取過(guò)，兩端為2圈。 4）彈簧節(jié)距=+4= 5）彈簧的自由高度=6*+（）*4=45 6）彈簧螺旋升角=2 7）彈簧絲展開(kāi)長(zhǎng)度=*40*6= 校核彈簧極限載荷 1）實(shí)際極限載荷=*6*= 2）允許極限載荷=[（**4*4）/8*10]*750= =750所以實(shí)際極限遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于允許極限，所以彈簧滿足要求。采用光電耦合器驅(qū)動(dòng)接口作為輸出接口。在此次設(shè)計(jì)里，我采用了軟件程序來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖的分配。 2）均具有布爾處理能力。其中，在51系列單片機(jī)中，有以8051單片機(jī)最為常見(jiàn)。128字節(jié)的片上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，64KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間尋址能力。5個(gè)中斷源,5個(gè)中斷向量,2個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷系統(tǒng)。XTAL1 接外部晶振。用外時(shí)鐘時(shí)，此端接外時(shí)鐘脈沖。 訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE作為低8位地址鎖存信號(hào)，其他時(shí)候，此端輸出振蕩頻率的六分頻信號(hào)供定時(shí)和其他需要。所以，用8031時(shí)，因?yàn)槠瑑?nèi)無(wú)ROM，必須為接低電平。 8位準(zhǔn)雙向并行I/O端口，再編程和校驗(yàn)時(shí)，輸入低8位地址。還具有很強(qiáng)的微處理功能；2)專用寄存器包括累加器A，寄存器B，程序狀態(tài)字PSW，堆棧指針寄存器SP，數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR。堆棧指針寄存器可以位于RAM中的任何一個(gè)連續(xù)區(qū)域，可通過(guò)對(duì)SP編程定義堆棧區(qū)。8051的機(jī)器周期由12個(gè)時(shí)鐘信號(hào)組成，被稱為6個(gè)狀態(tài)，稱為S1~S6；每個(gè)狀態(tài)分為兩個(gè)相位，稱為相位1（P1）和相位2（P2），所以，可對(duì)一個(gè)機(jī)器周期的12個(gè)時(shí)鐘周期編號(hào)為S1P1~S1P2~S2P1~……S6P2。當(dāng)工作在計(jì)數(shù)器方式時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)定時(shí)加1。所以，從識(shí)別負(fù)跳變到完成計(jì)上數(shù)需要2個(gè)機(jī)器周期即24個(gè)時(shí)鐘周期（跨越了共3個(gè)機(jī)器周期），即最高計(jì)數(shù)頻率為時(shí)鐘頻率的1/24。在方式1時(shí)，8051的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器和工作于方式0時(shí)基本相同，差別只在乎方式1時(shí)作為16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間為： 時(shí)鐘周期*12*（計(jì)數(shù)初值）在方式2時(shí)8051的16為計(jì)數(shù)器/定時(shí)器拆成兩部分，低8位作為真正的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，高8位則作為寄存器用來(lái)保持初值。脈沖周期為：時(shí)鐘周期*12*12（2計(jì)數(shù)初值）在方式2時(shí)，8051的16位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器拆分成兩部分，低8位作為真正的計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，高8位則作為寄存器用來(lái)保持初值。脈動(dòng)周期為： 時(shí)鐘周期*12*12（2計(jì)數(shù)初值） 方式3時(shí)計(jì)數(shù)器/定時(shí)器T0特有的。（4）串行口8051有一個(gè)全雙工的串行口。此中斷由計(jì)數(shù)器/定時(shí)器控制寄存器TCON的IT0位決定低電平有效還是下降沿有效。4)TF1 計(jì)數(shù)器定時(shí)器T1溢出中斷。2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 8051的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部存儲(chǔ)器，前者為256字節(jié)，后者可達(dá)64K字節(jié)。8255由數(shù)據(jù)端口A，B，C；A組控制和B組控制；讀/寫(xiě)控制邏輯電路；數(shù)據(jù)總線緩沖器等構(gòu)成。作為開(kāi)關(guān)時(shí)使用時(shí)，具有耐用，可靠性高和高速的特點(diǎn)。在VT2截止瞬間，又通過(guò)脈沖變壓器將一個(gè)負(fù)脈沖交連到二次線圈，使VT4截止。該電路限流值可達(dá)6A左右。速度控制的關(guān)鍵是定時(shí)常數(shù)的確定。通過(guò)對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)器人設(shè)計(jì)研究，使我更深的認(rèn)識(shí)到機(jī)器人的這一點(diǎn)作用。希望老師們批評(píng)指正。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我知道了以前不知道了，學(xué)會(huì)了以前沒(méi)有學(xué)會(huì)的。能夠讓我在以后的人生路上做得更踏實(shí)，更穩(wěn)健。致 謝本論次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在王曉東老師的悉心指導(dǎo)下完成的。機(jī)器人的作用就更加不可替代了。但是有的工業(yè)生產(chǎn)上并不要求直立行走，不僅因?yàn)檫@種機(jī)器人造價(jià)高，還因?yàn)檫@種機(jī)器人行動(dòng)并不穩(wěn)定，要求的技術(shù)難度比較高。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題我又利用彈簧減振來(lái)加強(qiáng)它的穩(wěn)定性。基于科技進(jìn)步的要求，利用更加先進(jìn)的C語(yǔ)言進(jìn)行編程。結(jié)構(gòu)上不僅考慮了穩(wěn)定性的要求，而且充分考慮了現(xiàn)代生