管內步伐式行走機器人畢業(yè)設計(編輯修改稿)
2025-07-10 10:51 本頁面
【文章內容簡介】 要完整說明書和 設計圖紙等 .請聯(lián)系 扣扣： 九七 一 九二 零八零零 另提供全套機械畢業(yè)設計下載！ 該論文已經(jīng)通過答辯 目前對于機器人的動力系統(tǒng)有多種不同的選擇方案，可以采用電氣驅 動、液壓驅動、氣壓驅動、機械驅動等不同的方式。不同的動力系統(tǒng)具有不同的特點，根據(jù)不同的工作環(huán)境和應用場合，按照具體的要求來選擇最合適的動力系統(tǒng)可以達到預定的目標。下表為不同的驅動方式的性能對照表。 項目 氣壓驅動 液壓驅動 電氣驅動 機械驅動 技術要求 較低 較高 最高 較低 動作快慢 較快 較慢 快 慢 速度穩(wěn)定性 較差 良好 較好 很好 驅動力 中等 最大 較大 較大 環(huán)境要求 適應性好 不怕震動 要求高 一般 控制距離 中等 短 長 短 管內步伐行走機器人設計 10 經(jīng)濟性 便宜 較貴 較貴 一般 系統(tǒng)結構 簡單 復雜 復雜 稍復雜 使用維護 簡單 稍高 較高 簡單 速度調整 容易 很容易 稍困難 困難 表 氣壓驅動使用壓力通常在 ，最高可達 1Mpa。氣壓驅動的優(yōu)點是響應速度快，結構簡單，控制方便。氣壓驅動的缺點是功率質量比少，裝置體積大，同時由于空氣的可壓縮性使得機器人在任 意定位時，位姿精度不高。氣壓驅動不可避免的存在漏氣的問題和氣壓裝置體積較大，這一點不符合本步伐式機器人的工作空間要求，不適合在本系統(tǒng)中使用。液壓驅動系統(tǒng)用 215Mpa 的油液驅動，體積較氣壓驅動小，功率質量比大，驅動平穩(wěn)，液壓驅動的缺點是易漏油，這影響工作穩(wěn)定性和定位精度。由于有漏油的問題，也不適合在本系統(tǒng)中使用。 電氣驅動是利用各種電機產生的力或轉矩，直接或經(jīng)過減速機構去驅動負載，減少了由電能變?yōu)閴毫δ艿闹虚g環(huán)節(jié)，直接獲得要求的機器人運動。由于電氣驅動具有易于控制，運動精度高，響應快，使用方便，信號檢測、 傳遞和處理方便，成本低廉，驅動效率高，不污染環(huán)境等諸多優(yōu)點，電氣驅動已經(jīng)成為最為普遍，應用最多的驅動方式，符合本系統(tǒng)要求。所以選擇電氣驅動與機械驅動相結合的方案。 在上節(jié)中介紹到，電機驅動適合本步伐式機器人，在電動執(zhí)行機構中，有直流電機、交流電機、步進電機和直接驅動電機等實現(xiàn)旋轉運動的電動機，以及實現(xiàn)直線運動的直線電機。目前在機器人的運動控制中較為常用的電機有直流伺服電機、交流伺服電機和步進電機，他們的特性、工作原理與控制方式如下表。 電機類型 主要特點 構造與工作原理 控制方式 畢業(yè)設計 11 直流伺服電機 接通直流電即可工作，控制簡單；啟動轉矩大、體積小、重量輕、轉速和轉矩容易控制、效率高；需要定時維護和更換電刷，使用壽命短、噪聲大 由永磁體定子、線圈轉子、電刷和轉向器構成。通過電刷和換向器使電流方向隨轉子的轉動角度而變化，實現(xiàn)連續(xù)轉動。 轉速控制采用電壓控制方式，兩者成正比。轉矩控制采用電流控制方式，兩者成正比。 交流伺服電機 沒有電刷和換向器，無需維護，驅動電路復雜，價格高 按結構分為同步和異步電機。無刷直流電機結構與同步電機相同，特性與直流電機相同。 分為電壓控制與頻率控制兩種方式。異步電機通常采用電壓控制 步進電機 直接用數(shù)字信號控制，與計算機接口簡單，沒有電刷，維護方便，壽命長，缺點是能量轉換效率低，易失歩，過載能力弱 按產生轉矩的方式可分為：永磁式。反映式和混合式 永磁式是單向勵磁，精度高，但容易失步，反應式是雙相勵磁，輸出轉矩大，轉子過沖小，但效率低，混合式是單雙相勵磁，分辨率高，運轉平穩(wěn) 表 步進電機作為一種新型的自動控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構，得到越來越廣泛的應用，進入了一些高、精、尖的控制領域。步進電機雖然有一些不足，如啟動頻率過高或負載過大時易出現(xiàn)失步或堵轉，停止時轉速過 高易出現(xiàn)過沖，且一般無過載能力，往往需要選取有較大轉矩的電機來克服慣性力矩。但步進電機點位控制性能好，沒有累積誤差，易于實現(xiàn)開環(huán)控制，能夠在負載力矩適當?shù)那闆r下，以較小的成本與復雜度，實現(xiàn)電機的同步控制。綜合考慮控制要求、成本等多方面因素，本系統(tǒng)選用步進電機作為驅動電機。 夾緊機構設計 管內步伐行走機器人設計 12 在管內步伐機器人當中，夾緊機構是保證機器人具有良好的爬坡能力和越障能力的關鍵。夾緊機構分為機械式和液壓式兩種，機械式夾緊機構采用平面螺旋副。驅動在圓周上均布的三個接觸腳壓向管壁達到鎖緊的目的。平面螺旋盤的驅動靠電機一 凸輪副或電機一輪副驅動。液壓式夾緊機構采用液性介質彈性夾緊機構。為此我們提出了三種結構方案： ①電機一凸輪副結構方案 圖 電機 凸輪服結構圖 工作原理為：電機經(jīng)偏心圓弧凸輪，驅動平面螺旋盤在一定的角度內轉動，再推動接觸腳外伸或回縮從而與管道鎖緊與放松。此結構需在平面螺旋盤的背面徑向開一個配合凸輪的滑槽。 ②液壓式夾緊機構 液壓式夾緊機構是利用液性介質將壓力傳遞給薄壁彈性套筒， 使薄壁套筒產 生均勻的徑向變形，與管壁夾緊。如圖 所示為液壓式夾緊機構。其工作原理為電機經(jīng)柱塞驅動液性介質，使基體外圓四周的薄壁發(fā)生彈性變形，夾緊管道內壁。 液性介質一般采用液性塑料或油液。 畢業(yè)設計 13 圖 液壓式夾緊機構 ③電機一齒輪副結構方案 圖 電機 齒輪副結構圖 工作原理為：電機經(jīng)內齒輪副，驅動平面螺旋盤回轉。推動接觸腳外伸或回縮，與管道內壁夾緊或放 松。 總結： 相比較幾種夾緊機構，液壓夾緊機構可在管壁的一個環(huán)形帶上獲得較大且均 布的夾緊力。采用液性塑料介質，單位壓力可達 PA510300? 而且還有較高的 定心精度 ,一般可保證同軸度在 ?? ,但是液壓夾緊機構夾緊效果但是
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