【正文】 定電壓為5v，離合器總寬為43mm。電機(jī)減速器軸為輸入軸為減速器軸，直徑為1 d =10mm ，輸出軸直徑2 d =15mm，選用聯(lián)軸器的型號(hào)為MCO341015，為MISUMI 公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，重量為155g。2) 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)初步取，取偶數(shù)值，節(jié)。在這里估算彎曲正應(yīng)力：受力分析見(jiàn)圖如36 所示，F(xiàn)1 為所受彎曲力，F(xiàn)2， F3 分別為驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)部軸承受的徑向力。根據(jù)傘齒輪的載荷（扭矩 M ）選用傳動(dòng)比 i = 1 模數(shù) m = 2 的一對(duì)KHK傘齒輪： SMS220L 與 SMS220L。圖36 升降機(jī)構(gòu) 絲杠螺母選擇由于滾珠絲杠結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、無(wú)自鎖功能，但摩擦阻力小、傳動(dòng)效率高（92%~98%）、傳動(dòng)精度高[20]，所以本升降平臺(tái)采用滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動(dòng)。 電機(jī)及減速器等的選擇電機(jī)是通過(guò)連軸器連接并驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，從而由螺母帶動(dòng)扶架上下移動(dòng)的。所以容許扭矩一定要大于所需要傳遞扭矩。設(shè)計(jì)的正確性，完成了機(jī)器人承載能力實(shí)驗(yàn)。Automation, Taipei, Taiwan, September 1419, 2003.[14] Kentaro KAYAMA, Ikuko Eguchi YAIRI, and Seiji IGI, SemiAutonomous Outdoor Mobility Support System for Elderly and Disabled People, Proceedings of the 2003 IEEE/RSJ Intl. Conference on Intelligent Robots and Systems Las Vegas, Nevada, October 2003.[15] 曾翔，楊軍，王景川，袁亮，陳衛(wèi)東．“面向助老助殘的智能輪椅開(kāi)發(fā)”．電氣自動(dòng)化，已錄用．[16] 費(fèi)仁元，張慧慧．機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)和分析[M]． 北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，1998．[17] 戴士杰，栗少云，周國(guó)香，岳 宏．移動(dòng)機(jī)器人能源自治研究與進(jìn)展，河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，第36 卷第1 期2007 年2 月．[18] 林清安著. Pro/Engineer 野火 基礎(chǔ)零件設(shè)計(jì)(上、下) [M]. 北京：電子工業(yè)出版社，．[19] 黃海晶，王志彬，金鴻賓．助行器的演變和發(fā)展，中國(guó)矯形外科雜志，第14 卷第18 期，2006 年9 月。最后，再次向所有支持、幫助過(guò)我的老師、同學(xué)和朋友們表示衷心的感謝。參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn)[1] 謝濤，徐建峰，張永學(xué)等．仿人機(jī)器人的研究歷史現(xiàn)狀及展望[J].機(jī)器人，2002, , ．[2] 張葉蓁, 徐 華．淺談老年人助行器設(shè)計(jì)．《藝術(shù)與設(shè)計(jì)(理論)》， 2007 年06期．[3] [M]．北京：清華大學(xué)出版社．2003．[4] Shane MacNamara and Gerard Lacey, A Smart Walker for the Frail Visually Impaired. 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。關(guān)于制動(dòng)的選擇利用電機(jī)自帶的制動(dòng)器即可。其額定轉(zhuǎn)速為6200rpm，滿足電機(jī)工作的最大轉(zhuǎn)速要求?？紤]后輪是采用差速驅(qū)動(dòng)，由技術(shù)指標(biāo)可知行走速度v=1m/s，又加上輪子半徑R ，所以輪子角速度10rad/s動(dòng)輪所需功率42w?？紤]承載和需要轉(zhuǎn)向的功能，采用直徑為6 inch 的絲扣萬(wàn)向輪。其缺點(diǎn)是：無(wú)預(yù)緊時(shí)存在間隙；由于繩索的蠕變和老化會(huì)使傳動(dòng)不穩(wěn)定；傳動(dòng)效率低。其特點(diǎn)是：體積小，傳遞動(dòng)力較大，傳動(dòng)效率可高達(dá) ～；傳動(dòng)比大，從 1/7～7；是一種無(wú)滑動(dòng)的撓性傳動(dòng)，平均傳動(dòng)比不變；可實(shí)現(xiàn)軸間距大的傳動(dòng)；瞬時(shí)速比波動(dòng)；磨損后鏈條易伸長(zhǎng)，若無(wú)張緊裝置，不宜用于方向變換的傳動(dòng)中。滾珠絲杠傳動(dòng)是在絲杠螺母間放入適量的滾珠，使絲杠和螺母間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦的螺旋傳動(dòng)。行星齒輪傳動(dòng)和圓柱齒輪傳動(dòng)相比具有質(zhì)量輕、體積小、傳動(dòng)比大、效率高等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度要求較高。的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，徑向力大約是傳動(dòng)力的 ，其缺點(diǎn)是：當(dāng)傳動(dòng)比加大時(shí)，齒輪的尺寸也加大；為了考慮膨脹和制造安裝的誤差，有齒側(cè)間隙存在。 傳動(dòng)元件的選擇為了提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度和控制精度，要求機(jī)器人的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、質(zhì)量輕、無(wú)間隙和響應(yīng)快的特點(diǎn)。在機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中多采用永磁式直流伺服電機(jī)。在機(jī)器人驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，使用的電機(jī)類型主要有步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)以及最近幾年出現(xiàn)的超聲波電機(jī)和 HD 電動(dòng)機(jī)等幾種。這樣，不僅保持WAR 機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)，而且節(jié)約了成本，便于操作。此外，當(dāng)助行機(jī)器人樣機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，有必要從整體的設(shè)計(jì)角度，改進(jìn)助行機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)。底盤的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)是為了滿足助行機(jī)器人最基本的運(yùn)動(dòng)功能——完成機(jī)器人前進(jìn)后退、左轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn)等，底盤擬打算采用四個(gè)輪子，其中兩個(gè)輪子為主動(dòng)輪，每個(gè)主動(dòng)輪由一個(gè)電機(jī)控制，采取差速驅(qū)動(dòng)的方式兩驅(qū)動(dòng)輪電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)理論上0 的轉(zhuǎn)向半徑。下位機(jī)是由ARM 開(kāi)發(fā)板構(gòu)成，其通過(guò)串口與嵌入式工控機(jī)相連；下位機(jī)接收控制手柄信號(hào)以及從嵌入式工控機(jī)發(fā)出的決策控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)控制；機(jī)器人運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用雙輪差速運(yùn)動(dòng)控制，左右兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪分別安裝在機(jī)器人后方兩側(cè)，它們分別與兩個(gè)帶減速器的執(zhí)行電機(jī)相連，兩執(zhí)行電機(jī)分別由兩個(gè)安裝在控制柜內(nèi)的兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng),伺服驅(qū)動(dòng)器接收下位機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)；執(zhí)行電機(jī)各自安裝有編碼器，編碼器信號(hào)同時(shí)反饋給下位機(jī)和相應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行電機(jī)的閉環(huán)控制；機(jī)器人前方左右兩側(cè)分別安裝兩個(gè)萬(wàn)向輪；升降機(jī)構(gòu)輔助用戶坐下和站起，其與帶減速器的執(zhí)行電機(jī)相連，執(zhí)行電機(jī)由安裝在控制柜內(nèi)的第三個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng),伺服驅(qū)動(dòng)器接收下位機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)；執(zhí)行電機(jī)安裝有編碼器，編碼器信號(hào)同時(shí)反饋給下位機(jī)和相應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)器，實(shí)現(xiàn)升降執(zhí)行電機(jī)的閉環(huán)控制。. 助行機(jī)器人的設(shè)計(jì)方案通過(guò)以上的分析和研究，基本上確定了本智能助行機(jī)器人樣機(jī)的設(shè)計(jì)方案。4．助行機(jī)器人運(yùn)行不靈活。服務(wù)器上運(yùn)行的應(yīng)用程序把獲取的信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)GIS 地理信息系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)器人監(jiān)控，另外通過(guò)分析老人的脈搏跳動(dòng)量進(jìn)行人體健康監(jiān)控。同時(shí)讀取GPS 接收器所連的串口數(shù)據(jù)，獲得車體當(dāng)前經(jīng)緯度、速度、時(shí)間等信息，從而進(jìn)行GPS 導(dǎo)航?jīng)Q策。因此，對(duì)材料的一個(gè)要求是作為運(yùn)動(dòng)的部件，它應(yīng)是輕型材料。隨著技術(shù)的進(jìn)步，近年來(lái)交流電機(jī)正逐步取代直流電機(jī)而成為機(jī)器人的主要驅(qū)動(dòng)器。液壓系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是油液容易泄漏，這不僅影響工作的穩(wěn)定性和定位精度，而且會(huì)造成污染；油液中易混入水分和氣泡使系統(tǒng)的剛度降低，快速響應(yīng)特性及定位精度變壞；油液的粘度隨溫度而變化，影響系統(tǒng)的工作性能；需要配備油源，成本較高；易燃，工作噪聲較大。二、攙扶機(jī)構(gòu)分析而攙扶機(jī)構(gòu)是助行機(jī)器人輔助人坐下和站起的機(jī)構(gòu)，也可以根據(jù)人身高和動(dòng)作調(diào)節(jié)助行機(jī)器人的高度。其中助行機(jī)器人的底盤是整個(gè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本機(jī)構(gòu)，是安裝助行機(jī)器人電機(jī)以及其他各個(gè)部件的整體造型，并且接受電機(jī)的動(dòng)力，主要目的是滿足正常行走并可在不同路面下實(shí)現(xiàn)行走。為了安全起見(jiàn)，有效負(fù)載是指高速運(yùn)行時(shí)的有效負(fù)載。本文所設(shè)計(jì)的智能助行機(jī)器人樣機(jī)由于需要完成輔助用戶坐下、站起和行走兩大功能，并且要有足夠的靈活性來(lái)繞開(kāi)障礙物，才能完成輔助助行機(jī)器人的幾大任務(wù)，具體的自由度數(shù)目在以后的章節(jié)中確定。在本樣機(jī)的研制中，綜合考慮了樣機(jī)設(shè)計(jì)的初級(jí)階段和項(xiàng)目組的技術(shù)能力。因此在助行機(jī)器人研制中要充分考慮與操作臂和其它傳感器的集成需要。20 世紀(jì)逐漸發(fā)展起來(lái)的中國(guó)老年人用品市場(chǎng)與歐美市場(chǎng)形成相當(dāng)?shù)姆床?，老年人助行器的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)剛剛開(kāi)始，尚處于培育期，與其中很多是普遍適用型產(chǎn)品，真正為老年人量身定做的助行器種類很少，生產(chǎn)廠家較少，產(chǎn)品種類缺乏，現(xiàn)有產(chǎn)品的安全性與使用效果都很難達(dá)到老年人要求。它主要在于提供一種既具有一般輪椅的通用性又能夠幫助截癱患者或行走不便病人圖16 多功能助行機(jī)器人 行行走鍛煉、有利于殘疾人自主進(jìn)行腿部康復(fù)訓(xùn)練并能進(jìn)行減重訓(xùn)練、下肢關(guān)節(jié)和肌肉的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練等康復(fù)訓(xùn)練功能，起坐、下蹲（坐沙發(fā)、上廁所）等生活技能訓(xùn)練的一種多功能助行機(jī)器人。外骨骼式的結(jié)構(gòu)，很好地解決了患肢運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的支撐問(wèn)題，其硬鋁材質(zhì)的雙邊結(jié)構(gòu)不僅在保持剛性的 前提下大大的減輕了機(jī)器人本體的質(zhì)量，并且為監(jiān)測(cè)上肢肌肉運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的電極放置提供了便利．機(jī)器人的設(shè)計(jì)從解剖學(xué)的角度出發(fā)，模仿人體的上肢運(yùn)動(dòng)，并支持恢復(fù)機(jī)體功能的專業(yè)訓(xùn)練治療。更換機(jī)體上部的操控桿，可變換成“Type S”、“Type M”以及“Type L”三種類型。 2007 年發(fā)布的坐乘型機(jī)器人“MOBIRO”主要以老年人為對(duì)象，而Winglet 則設(shè)想用于較為年輕的人群。WAR 助行機(jī)器人不僅具有輔助支撐和行走功能，還具有輔助升降機(jī)構(gòu)。Smartcane 機(jī)器人只適用于在一般的平地或者小于五度的斜坡上行走，比一般的4 點(diǎn)支圖12 Smartcane助行機(jī)器人撐拐杖能提供更好的平衡性，而且機(jī)器任課以通過(guò)系統(tǒng)地圖，用戶指令，感知的障礙來(lái)提供目的地行走指導(dǎo)。這個(gè)助行機(jī)器人在2000 年才首次作為商業(yè)用途制造出來(lái)，其中有5 個(gè)機(jī)器人被美國(guó)老兵事務(wù)部購(gòu)買。老年助行機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文第1章 緒論 課題背景據(jù)全國(guó)老齡辦的研究報(bào)告顯示當(dāng)前中國(guó)已進(jìn)入快速老齡化階段。項(xiàng)目由特瑞擬題基金、國(guó)家康復(fù)管理委員會(huì)和歐盟信息通訊應(yīng)用贊助。盲人如果想使用一般助行器必然會(huì)遇到很多困難，為了提供智能輔助行走，感知功能和健康檢測(cè)系統(tǒng)，美國(guó)Dubowsky 等人于1999 年研發(fā)了PAMM 系統(tǒng)。 韓國(guó)WAR 助行機(jī)器人由韓國(guó)理工大學(xué)的Shim等人與2004年研制開(kāi)發(fā)出WAR（walking assistantrobot）助行機(jī)器人主要是用于幫助老年人在戶外行走的一款有別于以往一般只能在戶內(nèi)比較平坦地形行走的步行機(jī)器人。圖13 WAR 助行機(jī)器人