管內(nèi)步伐式行走機器人畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-02-09 16:46 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 可以根據(jù)使用要求，做各種變形設(shè)計，具有較好的經(jīng)濟技術(shù)效果。 此處省略NNNNNNNNNNNN字?？劭郏壕牌咭痪哦惆肆懔?另提供全套機械畢業(yè)設(shè)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(qū)動、液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、機械驅(qū)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(yīng)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(yù)定的目標。下表為不同的驅(qū)動方式的性能對照表。項目氣壓驅(qū)動液壓驅(qū)動電氣驅(qū)動機械驅(qū)動技術(shù)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(qū)動力中等最大較大較大環(huán)境要求適應(yīng)性好不怕震動要求高一般控制距離中等短長短經(jīng)濟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)雜使用維護簡單稍高較高簡單速度調(diào)整容易很容易稍困難困難 ，最高可達1Mpa。氣壓驅(qū)動的優(yōu)點是響應(yīng)速度快，結(jié)構(gòu)簡單，控制方便。氣壓驅(qū)動的缺點是功率質(zhì)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(qū)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(qū)動系統(tǒng)用215Mpa的油液驅(qū)動，體積較氣壓驅(qū)動小，功率質(zhì)量比大，驅(qū)動平穩(wěn)，液壓驅(qū)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(qū)動是利用各種電機產(chǎn)生的力或轉(zhuǎn)矩，直接或經(jīng)過減速機構(gòu)去驅(qū)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(qū)動具有易于控制，運動精度高，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)動效率高，不污染環(huán)境等諸多優(yōu)點，電氣驅(qū)動已經(jīng)成為最為普遍，應(yīng)用最多的驅(qū)動方式，符合本系統(tǒng)要求。所以選擇電氣驅(qū)動與機械驅(qū)動相結(jié)合的方案。在上節(jié)中介紹到，電機驅(qū)動適合本步伐式機器人，在電動執(zhí)行機構(gòu)中，有直流電機、交流電機、步進電機和直接驅(qū)動電機等實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)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(gòu)造與工作原理控制方式直流伺服電機接通直流電即可工作，控制簡單；啟動轉(zhuǎn)矩大、體積小、重量輕、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩容易控制、效率高；需要定時維護和更換電刷，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)動角度而變化，實現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動。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。交流伺服電機沒有電刷和換向器，無需維護，驅(qū)動電路復(fù)雜，價格高按結(jié)構(gòu)分為同步和異步電機。無刷直流電機結(jié)構(gòu)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(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磁，精度高，但容易失步，反應(yīng)式是雙相勵磁，輸出轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)子過沖小，但效率低，混合式是單雙相勵磁，分辨率高，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)步進電機作為一種新型的自動控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，得到越來越廣泛的應(yīng)用，進入了一些高、精、尖的控制領(lǐng)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(zhuǎn)，停止時轉(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(dāng)?shù)那闆r下，以較小的成本與復(fù)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(qū)動電機。 夾緊機構(gòu)設(shè)計在管內(nèi)步伐機器人當(dāng)中，夾緊機構(gòu)是保證機器人具有良好的爬坡能力和越障能力的關(guān)鍵。夾緊機構(gòu)分為機械式和液壓式兩種，機械式夾緊機構(gòu)采用平面螺旋副。驅(qū)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(qū)動靠電機一凸輪副或電機一輪副驅(qū)動。液壓式夾緊機構(gòu)采用液性介質(zhì)彈性夾緊機構(gòu)。為此我們提出了三種結(jié)構(gòu)方案： ①電機一凸輪副結(jié)構(gòu)方案 電機凸輪服結(jié)構(gòu)圖 工作原理為：電機經(jīng)偏心圓弧凸輪，驅(qū)動平面螺旋盤在一定的角度內(nèi)轉(zhuǎn)動，再推動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配合凸輪的滑槽。 ②液壓式夾緊機構(gòu)液壓式夾緊機構(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構(gòu)。其工作原理為電機經(jīng)柱塞驅(qū)動液性介質(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。 液壓式夾緊機構(gòu)③電機一齒輪副結(jié)構(gòu)方案 電機齒輪副結(jié)構(gòu)圖 工作原理為：電機經(jīng)
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