利用電動(dòng)機(jī)爬桿機(jī)器人設(shè)計(jì)說明書(編輯修改稿)
2024-11-13 04:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 較好，那么小球在自鎖套作用時(shí)能卡得比較牢靠，不會(huì)發(fā)生自轉(zhuǎn)等打滑現(xiàn)象，使整個(gè)機(jī)構(gòu)下滑而影響 上爬的效果。在自鎖套需解鎖時(shí)，由于橡膠具有很高的韌性，它能立刻恢復(fù)原來的形狀，不會(huì)因無法恢復(fù)形變而使下一步上爬動(dòng)作失效。 ２ .３ .4 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析 ９ 在我們?cè)O(shè)定了曲柄與連桿的長(zhǎng)度后，每一步機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的上升位移便也能自然而然地計(jì)算出來了。 當(dāng)曲柄逆時(shí)針由最底端轉(zhuǎn)至最頂端時(shí)，下滑塊上升 2 倍曲柄的長(zhǎng)度位移，即120mm。同樣，曲柄逆時(shí)針由最頂端轉(zhuǎn)動(dòng)到底端時(shí)，上滑塊也走過 120mm（自鎖套在自鎖時(shí)的下滑距離不計(jì)）。 下面我們就該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)一周的情況列表作一下分析（此時(shí)曲柄處于頂端）： 曲柄旋轉(zhuǎn)角（逆時(shí)針） 上自鎖套運(yùn)動(dòng) 情況 下自鎖套運(yùn)動(dòng)情況 0176。 90176。 向上運(yùn)動(dòng) 120mm 自鎖（固定） 90176。 180176。 自鎖（固定） 向上運(yùn)動(dòng) 120mm 180176。 270176。 向上運(yùn)動(dòng) 120mm 自鎖（固定） 當(dāng)然，這樣的機(jī)構(gòu)絕非完美無缺的。首先，我們?cè)O(shè)計(jì)的自鎖套的形狀還無法適應(yīng)此機(jī)構(gòu)爬各種桿。若所要爬的桿直徑大小稍有變化，隨著它的變動(dòng)自鎖套也必須相應(yīng)地改變它外伸包攏桿部分的形狀大小。但是，我們?cè)O(shè)計(jì)的自鎖套可以根據(jù)不同需要換取不同大小、材質(zhì)的小球。 ２ .３ .5 執(zhí)行系統(tǒng)運(yùn)動(dòng) 簡(jiǎn)圖 自由度 F的計(jì)算： 下自鎖套自鎖，上滑塊向上爬行。 上自鎖套自鎖，下滑塊向上爬行。 １０ n=3 Pl=4 Ph=0 F=3n(2Pl+Ph)=3 3(2 40)=1 Ⅰ .解析法 設(shè)計(jì)鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)： 實(shí)現(xiàn)兩連架桿對(duì)應(yīng)位置的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)： a cos（ φ0+φ） +b cosδ=d+c cos（ Ψ0+Ψ） a sin（ φ0+φ） +b cosδ=d+c sin（ Ψ0+Ψ） 將上式移項(xiàng)后平方相加，消去 δ 得： b2+d2+c2+a2+2cd cos（ Ψ0+Ψ） 2ad cos（ φ0+φ） =2ac cos[（ φ0+φ） （ Ψ0+Ψ） ] 令 R1=（ a2b2+c2+d2） /2ac R2=d/c R3=d/c 則： R1+R2 cos（ Ψ0+Ψ） R3 cos（ φ0+φ） =cos[（ φ0+φ） （ Ψ0+Ψ） ] 將給定的五個(gè)對(duì)應(yīng)位置代入： R1+R2 cosΨ0R3 cosφ0=cos[φ0Ψ0] R1+R2 cos（ Ψ0+Ψ1） R3 cos（ φ0+φ1） =cos[（ φ0+φ1） （ Ψ0+Ψ1） ] R1+R2 cos（ Ψ0+Ψ2） R3 cos（ φ0+φ2） =cos[（ φ0+φ2） （ Ψ0+Ψ2） ] R1+R2 cos（ Ψ0+Ψ3） R3 cos（ φ0+φ3） =cos[（ φ0+φ3） （ Ψ0+Ψ3） ] R1+R2 cos（ Ψ0+Ψ4） R3 cos（ φ0+φ4） =cos[（ φ0+φ4） （ Ψ0+Ψ4） ] １１ 求出 R R R Ψ0、 φ0 若已知 Ψ0、 φ0，則只需三對(duì)對(duì)應(yīng)位置。 一般，先取 d=1，然后根據(jù) R R R 求出在 d=1 情況下各構(gòu)件相對(duì) d 的長(zhǎng)度 a、 b、 c，至于各構(gòu)件的實(shí)際長(zhǎng)度，可根據(jù)機(jī)構(gòu)的使用條件按比例放大后得到所需值。 若將圖 1 中搖桿的長(zhǎng)度增至無窮大，則 B 點(diǎn)的曲線導(dǎo)軌將變成直線導(dǎo)軌，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)就演化成我們這爬桿機(jī)器人所運(yùn)用的曲柄滑塊機(jī) 構(gòu)（如圖 3）。 對(duì)于曲柄滑塊的解析式來說，相較于它的“前身” —— 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的要簡(jiǎn)單許多： 滑塊的行程 B1B2 為曲柄半徑 r2 的兩倍，兩端點(diǎn) B1 和 B2稱為滑塊的極限位置，它是以 O2 為中心而分別以長(zhǎng)度 r3r2和 r3+r2 為半徑作圓弧求得的。 我們這個(gè)爬桿機(jī)器人，由于它還運(yùn)用了自鎖原理，故當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)到與桿成一直線時(shí)，運(yùn)動(dòng)的滑塊就將相應(yīng)地?fù)Q一次，若電機(jī)為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)（即曲柄為逆時(shí)針，見圖 4）： １２ a）當(dāng) A→B 時(shí)，下滑塊向上滑動(dòng)位移是 2r2，即等于曲柄長(zhǎng)度的 2倍，為 120mm，（ S1=2r2=2 60=120mm） b）當(dāng) B→ A 時(shí)，上滑塊向上滑動(dòng)的位移也是 2r2，即 S2=2r2=2 60=120mm。 這樣：當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)過一周時(shí)上下兩滑塊相互配合地走過S=S1+S2=120+120=240mm。 對(duì)于我們這里的具體的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)有 : 121 1 2 21 1 2 2c ossinc os ()si n 0cl l xl l x all?????? ??? 1. 求連桿 2 的轉(zhuǎn)角 2? ,角速度 2? 和角加速度 2? . 由 ()a 第二式得 : 12 1 12sin sin sinll? ? ? ?? ? ? ? (b)
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