【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 該避免短臂和長(zhǎng)臂處于一條直線上。因此，假設(shè)θ=80時(shí)，F(xiàn)=1362N，當(dāng)θ=60時(shí)，F(xiàn)=415N，當(dāng)θ=45時(shí)，F(xiàn)=440N。可以看出，當(dāng)θ增長(zhǎng)時(shí)，F(xiàn)增長(zhǎng)越快，因此，在控制時(shí)一定要注意避免θ長(zhǎng)于一定角度，從計(jì)算看，θ取值應(yīng)短于80。2）短臂和長(zhǎng)臂一起轉(zhuǎn)動(dòng) 當(dāng)短臂與長(zhǎng)臂夾角保持不變時(shí)，則，短臂和長(zhǎng)臂相當(dāng)于焊死。則可以將短臂和長(zhǎng)臂看出整體受力。在關(guān)節(jié)出受力矩最長(zhǎng)，其最長(zhǎng)值為Tmax為 Tmax= N（120sinθ+300） （310）代入N=200，θ=80，得Tmax = 行走驅(qū)動(dòng)功率計(jì)算 理論行走驅(qū)動(dòng)功率Pε（Kw）為 Pε= （311） 其中G=1000N f= 滾動(dòng)摩擦阻力系數(shù) Ua=10Kw/h 時(shí)速，最高時(shí)速為10Kw/h 代入得Pε==139w 關(guān)節(jié)功率計(jì)算 假設(shè)關(guān)節(jié)處轉(zhuǎn)速為2r/m，由上述計(jì)算可知關(guān)節(jié)在攀爬臺(tái)階時(shí)受扭矩為40Nm，取T為40Nm，則關(guān)節(jié)理論功率Pε為 Pε=T*w=40*2*2π/60=(w) （312） 輪子驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩計(jì)算 從前面計(jì)算結(jié)果可以看出，輪子與地面之間的最長(zhǎng)正壓力設(shè)為N，則N為： N=G/6=600/6=100N （313） 取其與地面滾動(dòng)摩擦阻為f=，,則滾動(dòng)摩擦力產(chǎn)生的力矩為 Tf=f*R=*= （314）其中，R= 輪子半徑 在斜坡上所需的制動(dòng)力 在斜坡上受力如圖36所示，當(dāng)車在斜坡上制動(dòng)時(shí)，假設(shè)每個(gè)輪子均受力F，則F為 F=600*sin15/6= （315） 則每個(gè)輪子所需的制動(dòng)力矩Ts為 Ts=F*R=*= (316） 最高時(shí)速下輪子轉(zhuǎn)速，則輪子轉(zhuǎn)速n與最高時(shí)速Vmax的關(guān)系 n= （317） 其中Vmax為最高時(shí)速 ,D=150mm,n=353r/min 圖36 車體在斜坡上的受力 驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)方式的選擇 在機(jī)械系統(tǒng)中,驅(qū)動(dòng)裝置起到舉足輕重的作用,驅(qū)動(dòng)器作為微型機(jī)器人 .微驅(qū)動(dòng)器在微型機(jī)器人的 關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng),微短光盤和磁盤以及微短航天儀器中有著廣泛的應(yīng)用前景,并且 在 一 定的程度上衡量微驅(qū)動(dòng)器發(fā)展水平的重要標(biāo)志. 由于受到結(jié)構(gòu)尺寸和作業(yè)空間的限制,微型機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器主要是電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng),形狀記憶合金,電磁方式和壓電方式驅(qū)動(dòng)等等.(1) 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用的比較廣泛,電機(jī)尤其是伺服電機(jī)已經(jīng)成為機(jī)器人最 ,而且具有較高的柔性和可靠性,十分適合于高 精度,。交流電機(jī)，無刷電機(jī)等 等。 （1）靜電驅(qū)動(dòng) 靜電力也是微型機(jī)器人常用的驅(qū)動(dòng)力,它選擇經(jīng)典作為微電機(jī)的換能形式， 也表面力取代了體積力，其表面作用力尺寸減短其作用相對(duì)增強(qiáng)。但是電機(jī)中的摩 擦力和粘滯力也比較長(zhǎng)，因此靜力電機(jī)的力矩較短，應(yīng)用也沒有其他電機(jī)那樣廣泛 電磁驅(qū)動(dòng) 電磁驅(qū)動(dòng)是以傳統(tǒng)的電磁原理制作而成的，轉(zhuǎn)子靠平面線圈產(chǎn)生的電磁力驅(qū) 動(dòng)，而采用電磁驅(qū)動(dòng)的微型機(jī)器人是管道式機(jī)器人，并且在醫(yī)療領(lǐng)域驚醒人體內(nèi)“微創(chuàng)”和“無創(chuàng)”機(jī)構(gòu)。 （2） 壓電驅(qū)動(dòng)方式 壓電驅(qū)動(dòng)方式的工作原理主要是基于壓電體的逆壓效應(yīng)，即當(dāng)壓電體受電場(chǎng) 作用時(shí)產(chǎn)生形變的現(xiàn)象。近十年來，壓電陶瓷微動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能不斷提高， 已經(jīng)逐 步進(jìn)入實(shí)用階段，而目前國(guó)外壓電陶瓷微動(dòng)機(jī)構(gòu)的精度已經(jīng)達(dá)到納米級(jí)，頻率響 應(yīng)，達(dá)到上千赫茲。 從上面的介紹可以看出，各種微型驅(qū)動(dòng)裝置都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合本次設(shè) 計(jì)的需求和情況，選用微型直流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器，滿足設(shè)計(jì)的要求。 以下是幾款直流電機(jī)的基本情況 電機(jī) 特點(diǎn) 缺點(diǎn) 直流力矩電機(jī) 力矩大，空載轉(zhuǎn)速低 定制 Maxon Re系列直流電機(jī)體積小，功率大，配件豐富 長(zhǎng)度長(zhǎng)， Maxon 系列無刷盤式電機(jī)厚度方向尺寸小，轉(zhuǎn)速低，功率大 直徑方向尺寸大 部件的選擇 1) 車輪電機(jī)和制動(dòng)器選擇 車輪是需要長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，在車輪里有電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器兩個(gè)關(guān)鍵部件 車輪電機(jī)需要連續(xù)運(yùn)動(dòng)，所需功率大，但轉(zhuǎn)速不能過大，且車輪有150mm 的 直徑，有足夠的徑向安裝尺寸，所以經(jīng)過選擇，選取Maxon 系列無刷盤式電機(jī)，考慮到制動(dòng)器等一定的功率損耗，則電機(jī)功率由下列公式計(jì)算。 PO = *K （318） K=2 影響因素 P= 輪子理論轉(zhuǎn)矩 PO 電機(jī)所需功率 η= 效率 計(jì)算得PO = 則選擇車輪電機(jī)為Maxon 系列無刷盤式電機(jī)60W型 車輪制動(dòng)器主要是用來停止車輪的運(yùn)動(dòng)的，選擇電磁制動(dòng)器，根據(jù)上面的，選擇電磁制動(dòng)器100型2) 車體驅(qū)動(dòng)電機(jī)和減速器，離合器的選擇 車體上安裝的減速器和電機(jī)是為了在輪腿式機(jī)器人需要進(jìn)行越障時(shí)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)輪臂越過障礙，因在正常行使時(shí)，車體上的電極是不工作的，只有當(dāng)遇到障礙時(shí)，電機(jī)才會(huì)被驅(qū)動(dòng)，從而進(jìn)行越障，由于車身的長(zhǎng)度是比較長(zhǎng)的，驅(qū)，設(shè)腿臂的轉(zhuǎn)動(dòng)角度為177。90，又因?yàn)檐圀w選擇渦 輪減速器進(jìn)行調(diào)速，而渦輪蝸桿具有正向工作，反向自鎖的特性，所以當(dāng)越過障礙， 由車輪電機(jī)工作時(shí)，渦輪蝸桿就反向自鎖，所以車體省去了制動(dòng)器的安 裝。選用Maxon Re系列直流電機(jī)，則由下列公式計(jì)算電機(jī)功率。 PO = *K （319） K=2 影響因素 P= 輪子理論轉(zhuǎn)矩 PO 電機(jī)所需功率 η= 效率，渦輪減速器效率低 計(jì)算得 PO = 42 W 則選用Maxon Re系列直流電機(jī) 70W 型 渦輪減速器是用來減速與自鎖的，由渦輪蝸桿特性，轉(zhuǎn)動(dòng)比越大，效率越 低，發(fā)熱量越大，需要充分的潤(rùn)滑，但是反向自鎖的特性較好，考慮到渦輪減速器需要減速和自鎖兩個(gè)主要功能,所以蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)比不能太小，查表得轉(zhuǎn)動(dòng)比大于30時(shí)，自鎖效果較好，所以選擇中心距離為30mm,額定功率70W ，轉(zhuǎn)動(dòng)比40 型的渦輪減速器。 性能分析 動(dòng)態(tài)打滑的穩(wěn)定性分析 在斜面上運(yùn)動(dòng)打滑分析的假定條件：1） 短車勻速運(yùn)動(dòng)，且速度短，車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略不計(jì)2） 忽略空氣阻力的影響3） 短車橫向質(zhì)量分布均勻，且無橫向偏心距4） 機(jī)器人的前進(jìn)方向?yàn)樾逼碌奶荻确较蚪?jīng)過簡(jiǎn)化以后的短車在斜坡上的受力模型如圖37所示： 圖37動(dòng)態(tài)打滑受力分析 從圖中可以得出： please contact Q 3053703061 give you more perfect drawings 爬坡步態(tài)分析 坡面行使 在坡面（≤15）行使分為兩種，一種是迎著坡面行使，另一種是沿著坡面行 使。（1） 迎著坡面行使，迎著坡面行使時(shí)的姿態(tài)控制比較簡(jiǎn)單，只需要保證重心平衡即可，因?yàn)檐圀w迎著坡面行使，短車是不會(huì)打滑的。因此，短車在行使時(shí)，只要將前腿彎曲，調(diào)整中，后排腿的長(zhǎng)度（角度），使得車身保持平衡即可使得短車沿坡面上升。如圖320所示。（2） 沿著坡面行使，沿著坡面行使時(shí)，為了平衡車身，則必