管內(nèi)步伐式行走機(jī)器人畢業(yè)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-07-10 10:51 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 要完整說明書和 設(shè)計(jì)圖紙等 .請聯(lián)系 扣扣： 九七 一 九二 零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！ 該論文已經(jīng)通過答辯 目前對于機(jī)器人的動(dòng)力系統(tǒng)有多種不同的選擇方案，可以采用電氣驅(qū) 動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)、機(jī)械驅(qū)動(dòng)等不同的方式。不同的動(dòng)力系統(tǒng)具有不同的特點(diǎn)，根據(jù)不同的工作環(huán)境和應(yīng)用場合，按照具體的要求來選擇最合適的動(dòng)力系統(tǒng)可以達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)。下表為不同的驅(qū)動(dòng)方式的性能對照表。 項(xiàng)目 氣壓驅(qū)動(dòng) 液壓驅(qū)動(dòng) 電氣驅(qū)動(dòng) 機(jī)械驅(qū)動(dòng) 技術(shù)要求 較低 較高 最高 較低 動(dòng)作快慢 較快 較慢 快 慢 速度穩(wěn)定性 較差 良好 較好 很好 驅(qū)動(dòng)力 中等 最大 較大 較大 環(huán)境要求 適應(yīng)性好 不怕震動(dòng) 要求高 一般 控制距離 中等 短 長 短 管內(nèi)步伐行走機(jī)器人設(shè)計(jì) 10 經(jīng)濟(jì)性 便宜 較貴 較貴 一般 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 簡單 復(fù)雜 復(fù)雜 稍復(fù)雜 使用維護(hù) 簡單 稍高 較高 簡單 速度調(diào)整 容易 很容易 稍困難 困難 表 氣壓驅(qū)動(dòng)使用壓力通常在 ，最高可達(dá) 1Mpa。氣壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)簡單，控制方便。氣壓驅(qū)動(dòng)的缺點(diǎn)是功率質(zhì)量比少，裝置體積大，同時(shí)由于空氣的可壓縮性使得機(jī)器人在任 意定位時(shí)，位姿精度不高。氣壓驅(qū)動(dòng)不可避免的存在漏氣的問題和氣壓裝置體積較大，這一點(diǎn)不符合本步伐式機(jī)器人的工作空間要求，不適合在本系統(tǒng)中使用。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)用 215Mpa 的油液驅(qū)動(dòng)，體積較氣壓驅(qū)動(dòng)小，功率質(zhì)量比大，驅(qū)動(dòng)平穩(wěn)，液壓驅(qū)動(dòng)的缺點(diǎn)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(qū)動(dòng)是利用各種電機(jī)產(chǎn)生的力或轉(zhuǎn)矩，直接或經(jīng)過減速機(jī)構(gòu)去驅(qū)動(dòng)負(fù)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(jī)器人運(yùn)動(dòng)。由于電氣驅(qū)動(dòng)具有易于控制，運(yùn)動(dòng)精度高，響應(yīng)快，使用方便，信號檢測、 傳遞和處理方便，成本低廉，驅(qū)動(dòng)效率高，不污染環(huán)境等諸多優(yōu)點(diǎn)，電氣驅(qū)動(dòng)已經(jīng)成為最為普遍，應(yīng)用最多的驅(qū)動(dòng)方式，符合本系統(tǒng)要求。所以選擇電氣驅(qū)動(dòng)與機(jī)械驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的方案。 在上節(jié)中介紹到，電機(jī)驅(qū)動(dòng)適合本步伐式機(jī)器人，在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，有直流電機(jī)、交流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)和直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)等實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，以及實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)的直線電機(jī)。目前在機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制中較為常用的電機(jī)有直流伺服電機(jī)、交流伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)，他們的特性、工作原理與控制方式如下表。 電機(jī)類型 主要特點(diǎn) 構(gòu)造與工作原理 控制方式 畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 直流伺服電機(jī) 接通直流電即可工作，控制簡單；啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、體積小、重量輕、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩容易控制、效率高；需要定時(shí)維護(hù)和更換電刷，使用壽命短、噪聲大 由永磁體定子、線圈轉(zhuǎn)子、電刷和轉(zhuǎn)向器構(gòu)成。通過電刷和換向器使電流方向隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)角度而變化，實(shí)現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。 轉(zhuǎn)速控制采用電壓控制方式，兩者成正比。轉(zhuǎn)矩控制采用電流控制方式，兩者成正比。 交流伺服電機(jī) 沒有電刷和換向器，無需維護(hù)，驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，價(jià)格高 按結(jié)構(gòu)分為同步和異步電機(jī)。無刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)與同步電機(jī)相同，特性與直流電機(jī)相同。 分為電壓控制與頻率控制兩種方式。異步電機(jī)通常采用電壓控制 步進(jìn)電機(jī) 直接用數(shù)字信號控制，與計(jì)算機(jī)接口簡單，沒有電刷，維護(hù)方便，壽命長，缺點(diǎn)是能量轉(zhuǎn)換效率低，易失歩，過載能力弱 按產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的方式可分為：永磁式。反映式和混合式 永磁式是單向勵(lì)磁，精度高，但容易失步，反應(yīng)式是雙相勵(lì)磁，輸出轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)子過沖小，但效率低，混合式是單雙相勵(lì)磁，分辨率高，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 表 步進(jìn)電機(jī)作為一種新型的自動(dòng)控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，得到越來越廣泛的應(yīng)用，進(jìn)入了一些高、精、尖的控制領(lǐng)域。步進(jìn)電機(jī)雖然有一些不足，如啟動(dòng)頻率過高或負(fù)載過大時(shí)易出現(xiàn)失步或堵轉(zhuǎn)，停止時(shí)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩的電機(jī)來克服慣性力矩。但步進(jìn)電機(jī)點(diǎn)位控制性能好，沒有累積誤差，易于實(shí)現(xiàn)開環(huán)控制，能夠在負(fù)載力矩適當(dāng)?shù)那闆r下，以較小的成本與復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)。 夾緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 管內(nèi)步伐行走機(jī)器人設(shè)計(jì) 12 在管內(nèi)步伐機(jī)器人當(dāng)中，夾緊機(jī)構(gòu)是保證機(jī)器人具有良好的爬坡能力和越障能力的關(guān)鍵。夾緊機(jī)構(gòu)分為機(jī)械式和液壓式兩種，機(jī)械式夾緊機(jī)構(gòu)采用平面螺旋副。驅(qū)動(dòng)在圓周上均布的三個(gè)接觸腳壓向管壁達(dá)到鎖緊的目的。平面螺旋盤的驅(qū)動(dòng)靠電機(jī)一 凸輪副或電機(jī)一輪副驅(qū)動(dòng)。液壓式夾緊機(jī)構(gòu)采用液性介質(zhì)彈性夾緊機(jī)構(gòu)。為此我們提出了三種結(jié)構(gòu)方案： ①電機(jī)一凸輪副結(jié)構(gòu)方案 圖 電機(jī) 凸輪服結(jié)構(gòu)圖 工作原理為：電機(jī)經(jīng)偏心圓弧凸輪，驅(qū)動(dòng)平面螺旋盤在一定的角度內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，再推動(dòng)接觸腳外伸或回縮從而與管道鎖緊與放松。此結(jié)構(gòu)需在平面螺旋盤的背面徑向開一個(gè)配合凸輪的滑槽。 ②液壓式夾緊機(jī)構(gòu) 液壓式夾緊機(jī)構(gòu)是利用液性介質(zhì)將壓力傳遞給薄壁彈性套筒， 使薄壁套筒產(chǎn) 生均勻的徑向變形，與管壁夾緊。如圖 所示為液壓式夾緊機(jī)構(gòu)。其工作原理為電機(jī)經(jīng)柱塞驅(qū)動(dòng)液性介質(zhì)，使基體外圓四周的薄壁發(fā)生彈性變形，夾緊管道內(nèi)壁。 液性介質(zhì)一般采用液性塑料或油液。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 液壓式夾緊機(jī)構(gòu) ③電機(jī)一齒輪副結(jié)構(gòu)方案 圖 電機(jī) 齒輪副結(jié)構(gòu)圖 工作原理為：電機(jī)經(jīng)內(nèi)齒輪副，驅(qū)動(dòng)平面螺旋盤回轉(zhuǎn)。推動(dòng)接觸腳外伸或回縮，與管道內(nèi)壁夾緊或放 松。 總結(jié)： 相比較幾種夾緊機(jī)構(gòu)，液壓夾緊機(jī)構(gòu)可在管壁的一個(gè)環(huán)形帶上獲得較大且均 布的夾緊力。采用液性塑料介質(zhì)，單位壓力可達(dá) 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(jī)構(gòu)夾緊效果但是
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