畢業(yè)設(shè)計(jì)-自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械部分的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-09-20 11:23 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的先機(jī)，因此小組制定了速戰(zhàn)速?zèng)Q的戰(zhàn)術(shù)。3)機(jī)器人必須穩(wěn)、準(zhǔn)。指機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的機(jī)動(dòng)性、穩(wěn)定性和組裝水燈的準(zhǔn)確性。速度只有與機(jī)動(dòng)性、靈巧性和準(zhǔn)確性結(jié)合才能相得益彰。才能在競(jìng)爭(zhēng)激烈，賽況瞬息萬(wàn)變的比賽中獲得勝利。4)機(jī)器人應(yīng)具有高智能。目前大部分自動(dòng)機(jī)器人尚處于預(yù)編程的水平上，無(wú)法達(dá)到高要求的定位標(biāo)準(zhǔn)。如果機(jī)器人的智能水平能夠有所提高，能夠正確的處理瞬息萬(wàn)變的賽場(chǎng)信提高定位能力，那么就能更快更好的完成組裝和搬運(yùn)。5)機(jī)器人代表隊(duì)的配合默契程度。指自動(dòng)機(jī)器人、手控機(jī)器人的配合要好，因?yàn)楸荣惒皇潜绕磫闻_(tái)機(jī)器人的功能，小組特別強(qiáng)調(diào)機(jī)器人團(tuán)隊(duì)之間的協(xié)同作戰(zhàn)。 比賽策略在比賽一開(kāi)始機(jī)器人就以最短路線運(yùn)動(dòng)到組裝區(qū)域，并利用編碼盤導(dǎo)引調(diào)整行動(dòng)誤差保證最后準(zhǔn)確的定位在組裝區(qū)中心位置，然后機(jī)器人轉(zhuǎn)向去抓取待組裝的水燈部件進(jìn)行組裝，完成組裝后將組裝好的水燈夾取放入小河中。 研制概要根據(jù)大賽規(guī)則，小組經(jīng)過(guò)了多次集體討論，初步確定了機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案：1)手動(dòng)機(jī)器人任務(wù)：將3敬香盆放置在普通區(qū)，然后將帶來(lái)一個(gè)基座和蠟燭裝飾放在組裝點(diǎn)族位置，并且該手動(dòng)機(jī)器人將收集普通區(qū)的蠟燭，再次用于在水燈大會(huì)。2)自動(dòng)搬運(yùn)機(jī)器人：將收集水燈花瓣和花，并把它們擺放在準(zhǔn)備點(diǎn)。53)自動(dòng)組裝機(jī)器人：將會(huì)自動(dòng)堆疊（組裝）一水燈和一花瓣在位于組裝點(diǎn)族的蠟燭基座上，然后將組裝好的水燈放入小河中。3 自動(dòng)組裝機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì) 搬運(yùn)機(jī)器人的任務(wù)及應(yīng)完成的動(dòng)作根據(jù)比賽規(guī)則要求，機(jī)器人將抓起如下圖3所示花瓣和圖4花，花朵由一個(gè)圓柱形泡沫做成，其重量 ，中心孔直徑為76毫米，外圓直徑280毫米,高度為100毫米?；╣m250?瓣是由一個(gè)圓柱形泡沫做成，其重量 ，中心孔直徑為76毫米，外圓直徑為400毫gm250?米,高度為100毫米。圖3 花瓣 petal 圖4 花 flower在比賽一開(kāi)始機(jī)器人從圖5啟動(dòng)區(qū)出發(fā)，在儲(chǔ)存區(qū)取得全部花瓣和花，在移動(dòng)到準(zhǔn)備區(qū)，分別把兩組花瓣和花放置好，自動(dòng)機(jī)器人成功的把兩個(gè)花瓣和兩花放在4個(gè)準(zhǔn)備點(diǎn)上得40分，每個(gè)10分。從啟動(dòng)區(qū)到儲(chǔ)存區(qū)有2750mm 的距離，從儲(chǔ)存區(qū)到第一個(gè)準(zhǔn)備點(diǎn)的距6離是2500mm，第一個(gè)準(zhǔn)備點(diǎn)到第二個(gè)準(zhǔn)備點(diǎn)的距離是2500mm。設(shè)計(jì)完成此任務(wù)機(jī)器人總共需要18秒。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)分解（藍(lán)隊(duì)場(chǎng)地既上圖圖5所示場(chǎng)地）： 1)機(jī)器人從啟動(dòng)區(qū)向存儲(chǔ)區(qū)平移2750mm； 2)機(jī)器人前行500mm； 3)機(jī)器人后退500mm； 4)機(jī)器人按逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90176。； 5)機(jī)器人向準(zhǔn)備點(diǎn)1平移2500mm； 6)機(jī)器人前行500mm； 7)機(jī)器人后退500mm； 8)機(jī)器人向準(zhǔn)備點(diǎn)2平移2500mm； 9)機(jī)器人前行500mm。根據(jù)需要完成的任務(wù)分析，將機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)分為三大部分，即底盤部件設(shè)計(jì)、機(jī)械手部件設(shè)計(jì)、升降部件設(shè)計(jì)。（存儲(chǔ)區(qū)， 啟動(dòng)區(qū)， 準(zhǔn)備點(diǎn)2， 準(zhǔn)備點(diǎn)2）圖5 藍(lán)隊(duì)場(chǎng)地 Blues39。 site 材料的選擇比賽機(jī)器人使用的材料大部分用于結(jié)構(gòu)，一般應(yīng)該是金屬材料。機(jī)器人承載和運(yùn)動(dòng)不應(yīng)產(chǎn)生嚴(yán)重變形和斷裂，從力學(xué)角度即具有足夠的強(qiáng)度。因此主要材料選各種碳鋼和7鋁合金。這兩者比較，比賽機(jī)器人負(fù)載小、自重輕，因此特別講究強(qiáng)度、剛度以及抗磨損性的構(gòu)件，一般更多的選用鋁合金作為結(jié)構(gòu)件的材料。表 1 是鋼和鋁的典型機(jī)械特性比較。鋁的強(qiáng)度約為鋼的 1/3，而密度也大約是鋼的 1/3，既兩者的比強(qiáng)度相差無(wú)幾，但是鋁合金的質(zhì)量相對(duì)輕 1/3。材料截面對(duì)構(gòu)件質(zhì)量和剛度施加重要的影響，因此通過(guò)合理的選擇構(gòu)件的截面，如空心圓截面、空心矩形截面、工字截面等；合理的搭建構(gòu)件如三角形結(jié)構(gòu)、梯形結(jié)構(gòu)等，這兩方面都可以較好的滿足機(jī)器人的使用要求。若空心矩形截面是邊長(zhǎng)為 a、壁厚為 t 的正方形，空心圓截面的外圓直徑也為 a，壁厚也為 t，且令 通過(guò)計(jì)算可以得出，在相同壁厚的條件下，?心圓截面的慣性矩高 69%~84%，而質(zhì)量?jī)H增加 27%。壁厚越薄，則效果越明顯。若比較條件改為空心矩形截面和空心圓截面型材的截面相等，且 ，設(shè)空心圓aD?0截面壁厚 ，可以計(jì)算出正方形空心截面的壁厚為 。 tF147.截面比空心圓截面的剛度提高了 40%~60%.表 1 鋼和鋁的典型機(jī)械特性 ]9[ Table 1 Manipulator gear parameters 鋼 鋁 備注密度 鋁是鋼的 1/3)/(3??mkg???拉伸彈性模量 鋁是鋼的 1/3PaE/ 9129剪切切變模量 G泊松比 金屬約為 ?膨脹系數(shù) 1/?K?51??5142??拉伸強(qiáng)度 因此無(wú)論從何種角度來(lái)衡量，空心矩形截面都比空心圓截面的剛性優(yōu)越。從設(shè)計(jì)、裝配的角度來(lái)看，矩形截面也有一定方便之處。綜合考慮本機(jī)器人的制作材料主要以方鋁合金為主。 底盤部件的設(shè)計(jì) 輪子的選擇8 將輪子劃分為傳統(tǒng)輪系,包括固定方向輪( fixed wheel ) 、同心方向輪( centered orientablewheel) 和偏心方向輪(off2centered orientable wheel) ,和自由方向輪系,如Swedish 輪、球輪等. Swedish 輪也稱Mecanum 輪,由輪輻和固定在外周的許多小滾子構(gòu)成,輪子和滾子之間的夾角為γ,通常夾角γ為90176。,如圖7a所示 。]4[對(duì)全向輪進(jìn)行分析可知(分析圖如圖6b)，全向輪具有三個(gè)自由度, 即可朝三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)： 1)當(dāng)全向輪向 y 軸方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，輪子繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)； 2)當(dāng)全向輪向x軸方向平移時(shí)，輪子鎖死鼓輪繞滾子軸心轉(zhuǎn)動(dòng) a b圖6 全向輪 OmniDirectional Wheel 3)當(dāng)全向輪沿 Z 方向移動(dòng)時(shí)，輪子繞軸心轉(zhuǎn)動(dòng)，鼓輪也繞滾子軸心轉(zhuǎn)動(dòng)。即當(dāng)全向輪沿 Z 方向移動(dòng)時(shí)，輪子運(yùn)動(dòng)軌跡由2兩者的運(yùn)動(dòng)合成而得。 綜上分析傳統(tǒng)輪系和自由方向輪系兩種輪系都能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人移動(dòng)與定位的設(shè)計(jì)需求。但是兩者均有利弊： 1)傳統(tǒng)輪系 優(yōu)勢(shì)：制造簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜 弊端： 要改變運(yùn)動(dòng)方向只能在平面內(nèi)轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)向半徑大、轉(zhuǎn)向時(shí)間長(zhǎng)
環(huán)評(píng)公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1