哈工大20xx機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)課作業(yè)-資料下載頁(yè)
2024-11-15 12:55本頁(yè)面
【正文】 方程,根據(jù)實(shí)際要求確定了全方位移動(dòng)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)的主要參數(shù),完成了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在移動(dòng)平臺(tái)的基礎(chǔ)上,提出了一種新型基于差動(dòng)驅(qū)動(dòng)的串、并聯(lián)操作機(jī)械臂,該機(jī)械臂結(jié)合了串、并聯(lián)機(jī)器的優(yōu)點(diǎn),具有較大的抓取/自重比。建立了該機(jī)械臂的數(shù)學(xué)模型,對(duì)其進(jìn)行了正、反運(yùn)動(dòng)學(xué)的分析,運(yùn)用SolidWorks對(duì)機(jī)械臂個(gè)部件進(jìn)行了3D詳細(xì)設(shè)計(jì),采用ADAMS軟件對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真分析。通過(guò)仿真分析驗(yàn)證了所提方案的正確性合理性。最后就機(jī)器人的控制系統(tǒng)提出總體設(shè)計(jì)思想,討論了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇、調(diào)速以及驅(qū)動(dòng)電路的實(shí)現(xiàn)等,并且通過(guò)Matlab/SimuLink模塊完成電機(jī)以及PWM信號(hào)的仿真,為研發(fā)這種新型全方位移動(dòng)混聯(lián)式操作臂機(jī)器人提供了必要的基礎(chǔ)。研究的機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)靈活、穩(wěn)定、承載能力強(qiáng),可以實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)的全方位移動(dòng),應(yīng)用前景比較廣闊,可用于空間較為狹小的清掃、搬運(yùn)、裝配等工作。，有需要上下多級(jí)臺(tái)階的作業(yè)需要機(jī)器人完成，試分析論述給出輪式移動(dòng)機(jī)器人與雙足（或四足、六足）步行機(jī)器人聯(lián)合使用創(chuàng)新設(shè)計(jì)的方案和完成作業(yè)控制策略。同輪式移動(dòng)機(jī)器人相比，四足、六足步行機(jī)器人具有步行穩(wěn)定、可跨越障礙、上下臺(tái)階等特點(diǎn)，在室內(nèi)、室外以及野外不平整地面都可等到穩(wěn)定步行和越障的行走效果。它的優(yōu)點(diǎn)：第一，足式機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡是一系列離散的足印，輪式和履帶式機(jī)器人的則是一條條連續(xù)的轍跡。崎嶇地形中往往含有巖石、泥土、沙子甚至峭壁和陡坡等障礙物，可以穩(wěn)定支撐機(jī)器人的連續(xù)路徑十分有限，這意味著輪式和履帶式機(jī)器人在這種地形中已經(jīng)不適用。而足式機(jī)器人對(duì)環(huán)境的破壞程度也較小。第二，足式機(jī)器人的腿部具有多個(gè)自由度，例運(yùn)動(dòng)的靈活性大大增強(qiáng)。它可以通過(guò)調(diào)節(jié)腿的長(zhǎng)度保持身體水平，也可能通過(guò)腿 的伸展程度調(diào)整重心的位置，因此，不易翻倒，穩(wěn)定性更高。第三，足式機(jī)器人的身體與地面是分離的，這使機(jī)器人的身體可以平衡地運(yùn)動(dòng)而不必考慮地面的粗糙程度和腿的旋轉(zhuǎn)位置。當(dāng)機(jī)器人需要攜帶科學(xué)儀器和工具工作時(shí)，首先將腿部固定，然后精確控制身體在三維空間中的運(yùn)動(dòng)，就可以達(dá)到對(duì)對(duì)象進(jìn)行操作的目的。存在缺點(diǎn)：1）有些多足步行機(jī)器人體積和重量都很大。2）大多數(shù)多足步行機(jī)器人研究平臺(tái)的承載能力不強(qiáng)從而導(dǎo)致它們沒(méi)有能力承載視覺(jué)設(shè)備。3）步行敏捷性方面。其行走效率低，而且在機(jī)器人動(dòng)步態(tài)步行方面的研究比較缺乏。4）多足步行機(jī)器人的控制方法需要改進(jìn)。5）能源問(wèn)題。尋求新型可靠的能源為機(jī)器人供電，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人時(shí)間在戶外行走的目標(biāo)。未來(lái)多足步行機(jī)器人的研究方向有如下幾個(gè)方面：1）足輪組合式步行機(jī)器人，2）仿生步行機(jī)器人。實(shí)際上這三種機(jī)器人都有各自的特點(diǎn)和適用場(chǎng)合，可以互相擬補(bǔ)各自的不足，互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，可以進(jìn)行聯(lián)合創(chuàng)新設(shè)計(jì)以滿足多種工藝美術(shù)品環(huán)境下的實(shí)際需要，擴(kuò)大機(jī)器人作業(yè)范圍、作業(yè)類(lèi)型。設(shè)計(jì)的機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)主要性能指標(biāo)要求如下：①總體機(jī)構(gòu)尺寸；②自重；搭載重量；③峰值速度；正常速度m/s；④能爬越垂直高度，障礙，可爬越普通標(biāo)準(zhǔn)樓梯；⑤爬坡能力不小于。小型輪式機(jī)器人為研究對(duì)象，結(jié)合當(dāng)前輪式機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，提出所需要的功能和需要滿足的性能和指標(biāo)，設(shè)計(jì)出小型輪式機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)。小型輪式機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)可做為探測(cè)、偵查、以及防爆等作業(yè)的搭載平臺(tái)。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外輪式機(jī)器人的性能以及結(jié)構(gòu)的研究概況的調(diào)查分析，將國(guó)內(nèi)外幾種典型的輪式機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的研究比較，總結(jié)并綜合了其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合本文所研究的機(jī)器人的功能，提出小型四輪和六輪機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型。四輪機(jī)器人采用四輪驅(qū)動(dòng)、獨(dú)立懸架結(jié)構(gòu)。六輪機(jī)器人采用六輪驅(qū)動(dòng)、集中控制和前后輪升降系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成。對(duì)兩種輪式機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)模型在如斜坡、臺(tái)階等障礙的非結(jié)構(gòu)環(huán)境下進(jìn)行了越障和轉(zhuǎn)向等運(yùn)動(dòng)分析，在此前提下進(jìn)行輪式機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)，分別對(duì)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)在平地和斜坡模式下所需的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)結(jié)果對(duì)四輪機(jī)器人選用直流減速電機(jī)，對(duì)六輪機(jī)器人選用了直流減速電機(jī)。根據(jù)電機(jī)和輪胎的尺寸對(duì)行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行了包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、鏈傳動(dòng)系統(tǒng)以及前后輪升降系統(tǒng)在內(nèi)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，并使用建模軟件UG完成了對(duì)輪式機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)零部件的三維參數(shù)化建模，繪出零件圖。在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地中，對(duì)小型四輪機(jī)器人進(jìn)行了爬坡、爬樓梯、高臺(tái)地形下的實(shí)驗(yàn)，測(cè)得數(shù)據(jù)，驗(yàn)證了四輪和六輪機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度、爬坡、爬樓梯的能力，能完成所提出的越障指標(biāo)及性能。
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