【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 人方案已經(jīng)確定,機(jī)器人由車(chē)體,行使機(jī)構(gòu),轉(zhuǎn)臂越障機(jī)構(gòu)三部分組成(1) 車(chē)架用鑄件，需良好的力學(xué)性能(2) 行使機(jī)構(gòu)由六個(gè)驅(qū)動(dòng)輪組成,每個(gè)車(chē)輪由獨(dú)立的直流電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng).(3) 轉(zhuǎn)臂越障機(jī)構(gòu)由6個(gè)可以在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)臂組成,轉(zhuǎn)臂分為長(zhǎng)臂和短臂 具有兩個(gè)自由度,由一個(gè)復(fù)合電機(jī)帶動(dòng).3 輪腿式移動(dòng)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 車(chē)輪設(shè)計(jì) 車(chē)輪直徑設(shè)計(jì) 此處省略NNNNNNNNNNNN字?？劭郏壕牌咭痪哦惆肆懔?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(guò)答辯 輪寬的選擇 對(duì)輪寬的要求主要考慮車(chē)寬和地面阻力，從車(chē)寬和阻力方面來(lái)考慮，輪子寬 度越短越好，但為了提高輪子對(duì)地面的適應(yīng)能力和為輪內(nèi)零件設(shè)計(jì)和選型方便，最 后的設(shè)計(jì)目標(biāo)定為輪寬B=120mm。 腿臂的設(shè)計(jì) 因設(shè)計(jì)要求中機(jī)器人能夠要越過(guò)250mm高的臺(tái)階，所以，機(jī)器人的底盤(pán)高度不能太低。由于底盤(pán)的高度是由腿臂的位置來(lái)決定的，因此設(shè)長(zhǎng)臂與短臂的總的直線長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，則腿的直線長(zhǎng)度L1應(yīng)該滿足如圖31所示的要求。 圖31 翻越臺(tái)階時(shí)尺寸關(guān)系圖 (33) 考慮到腿臂的抬起角度應(yīng)該在一定的范圍之內(nèi),取α=β=450,得L1≥177mm,即長(zhǎng)臂和短臂長(zhǎng)度之和長(zhǎng)于177mm. 考慮到安裝平行四邊形機(jī)構(gòu)的方便,短臂部分長(zhǎng)度應(yīng)長(zhǎng)于100mm,長(zhǎng)臂部分長(zhǎng)度應(yīng)該不短于300mm,所以驅(qū)短臂長(zhǎng)度為120mm,長(zhǎng)臂長(zhǎng)度為300mm,這樣,正常行駛時(shí),車(chē)架距離地面的高度為80+120+300=500mm。 車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì) 采用了自由運(yùn)動(dòng)的底盤(pán)后，箱體的安裝就必須重新設(shè)計(jì)。具體的要求是，第一箱體的安裝必須在一定的范圍之內(nèi)，并不減少底盤(pán)的自由度。第二，箱體的安裝要有助于箱體的抗震性能，這樣有助于保護(hù)箱體內(nèi)的控制系統(tǒng)和儀器等設(shè)備。 由于以上的考慮車(chē)底盤(pán)用鑄件。機(jī)器人在正常行駛中，為保證其穩(wěn)定性，必須有足夠的支撐面積。則輪間距離不能過(guò)短。從整車(chē)的協(xié)調(diào)與穩(wěn)定性來(lái)考慮，設(shè)計(jì)車(chē)架的尺寸為720mm X 400mm（鑄件） ，而車(chē)輪軸線之間的距離為250mm則車(chē)架的簡(jiǎn)圖如圖32所示： 圖32 車(chē)架底盤(pán)簡(jiǎn)圖 機(jī)構(gòu)受力分析與計(jì)算 機(jī)構(gòu)重力估計(jì) 為了降低總體的車(chē)重，除了一些受力情況較為惡劣和出于加工需要的零件，其他零件都采用鋁合金。因此，初步估計(jì)輪子的重量為2Kg，車(chē)架和整個(gè)箱體的重量為15Kg，腿臂重量為1Kg，電機(jī)和渦輪處的重量為4Kg?？傊?7kg,加上螺紋緊固件設(shè)總重為60Kg. 受力分析 如圖33，設(shè)腿呈水平狀態(tài)（這樣算對(duì)關(guān)節(jié)力矩最長(zhǎng)，重心也最容易失衡，較為安全）。則列出下表達(dá)式：350 圖33 重心位置計(jì)算簡(jiǎn)圖 (34) 其中L為重心距離關(guān)節(jié)中心的位置 L1=300mm 長(zhǎng)臂的長(zhǎng)度 L2=120mm 短臂的長(zhǎng)度 G1=10N 腿臂的重量 G2=20N 輪子的重量 算得L=350mm 前排輪翻越臺(tái)階時(shí)車(chē)身受力分析 受力如圖34所示，由于考慮兩側(cè)輪子動(dòng)作相同，故仍然把受力簡(jiǎn)化成三排輪子進(jìn)行分析。這樣并不影響結(jié)果。設(shè)后排輪輪中心距離后排關(guān)節(jié)為140mm。后排腿呈直線，則與垂直方向夾角正弦值sinθ==140/420=，此時(shí)可以算出前排輪關(guān)節(jié)與輪心距離h為 圖34 前排輪翻越臺(tái)階時(shí)受力分析 h= + 80 – 250 80 = 142mm （35）則前排輪輪心與關(guān)節(jié)水平距離L1為 L1===395mm (36)則列表達(dá)式如下: G4*210*sinθ+G2*(320+150)+G3*(320+150)+ G3*(320+ +320+150)=N*(L1+320+320+150) (37)其中,G1=80N 前腿和輪總重量 G2=150N 箱體重量 G3=60N 中腿和輪總重量 G4=20N 后腿重量 算得 N=200 N則每條腿受力為100N，關(guān)節(jié)處扭矩T1為 T1=*L1=200/2*395=39030 N*mm=40Nm (38)腿臂的受力分析（1） 長(zhǎng)臂固定，短臂運(yùn)動(dòng) 如圖35所示，當(dāng)機(jī)器人受力均衡時(shí)，每條腿受力為160N，當(dāng)爬臺(tái)階時(shí)，每條腿受力120，所以取機(jī)器人每條腿受力N=200N來(lái)對(duì)腿臂受力進(jìn)行計(jì)算，如圖35所示： 圖35 短臂和拉桿受力分析對(duì)0點(diǎn)列出力矩平衡方程 N*120sinθ=100*Fcosθ （39） 可以看出，當(dāng)θ=90時(shí)，機(jī)構(gòu)進(jìn)入死點(diǎn)，因此，在控制機(jī)器人腿臂運(yùn)動(dòng)時(shí)候應(yīng)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?？梢钥闯?，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T(mén)max為 Tmax= N（120sinθ+300） （310）代入N=200，θ=80，得Tmax = 車(chē)輪驅(qū)動(dòng)功率 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(chē)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(chē)體在斜坡上的受力 驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)方式概述 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(pán)和磁盤(pán)