【正文】 （2） 沿著坡面行使，沿著坡面行使時(shí)，為了平衡車身，則必須調(diào)整一側(cè)邊腿的長(zhǎng)度，使得車身盡量保持水平。 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。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。 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。 （2）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)。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。設(shè)后排輪輪中心距離后排關(guān)節(jié)為140mm。因此，初步估計(jì)輪子的重量為2Kg，車架和整個(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。 由于以上的考慮車底盤用鑄件。 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),車架距離地面的高度為80+120+300=500mm。 平面四搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和運(yùn)用較為廣泛,設(shè)計(jì)時(shí),將長(zhǎng)臂和短臂以及關(guān)節(jié)處的搖桿構(gòu)成了平行四邊形機(jī)構(gòu)如圖24所示,這樣就可以將長(zhǎng)臂的驅(qū)動(dòng)電機(jī)安裝在關(guān)節(jié)處,使得結(jié)構(gòu)顯得緊湊,并且能通過(guò)連用提高組件的利用率,降低體積和重量,又避免由于電機(jī)安裝在短臂長(zhǎng),使得輪腿抬起時(shí)重力產(chǎn)生附加的力矩,并且該機(jī)構(gòu)提高了短臂的剛性,因?yàn)槿绻姍C(jī)安裝在短臂長(zhǎng),輪腿向短接觸地面時(shí),短臂關(guān)節(jié)處受到較長(zhǎng)的力,而此時(shí)鎖緊短臂需要的力矩會(huì)很長(zhǎng),機(jī)構(gòu)是平面四桿機(jī)構(gòu),在運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)存在死點(diǎn). .1. 連接孔 圖24輪腿方案 車輪方案設(shè)計(jì) 每個(gè)輪子都是獨(dú)立驅(qū)動(dòng),因此每一個(gè)輪子都配有一個(gè)直流伺服電機(jī)和一套減速裝置,為了實(shí)現(xiàn)制動(dòng)作用,每一個(gè)輪子還配有一個(gè)制動(dòng)裝置,這樣就能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)和制動(dòng)了。中排輪前排輪后排輪 圖23 輪腿分布 越障機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 為使機(jī)器人能夠順利地越過(guò)250mm的高度，應(yīng)該設(shè)計(jì)臂的結(jié)構(gòu)使得其有越障的能力，考慮到四搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，所以設(shè)計(jì)搖桿機(jī)構(gòu)，作為越障機(jī)構(gòu)的臂，而四桿機(jī)構(gòu)中，平行四邊形機(jī)構(gòu)比較容易控制角速度，所以，考慮臂的部分用平行四邊形機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)機(jī)器人需要在平面上轉(zhuǎn)動(dòng)方向的時(shí)候,控制使得車身每一側(cè)的車輪轉(zhuǎn)速相同,而兩側(cè)的車輪轉(zhuǎn)速有一個(gè)速度差,由兩側(cè)車輪的速度差來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。 輪腿式機(jī)器人結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 輪腿配置方案的選擇 輪腿式移動(dòng)越障機(jī)器人依靠輪與腿的共同作用來(lái)行使與越障,因?yàn)槠浞秸系K時(shí)需要很好的平穩(wěn)性,所以考慮用對(duì)稱的結(jié)構(gòu)對(duì)輪腿式機(jī)器人的平衡性有很大的幫助,在所考慮的4輪腿式和鋁六輪腿式機(jī)器人中,顯然,六輪腿式較四輪腿式有著更好的平衡性與抗震性,故選用六輪腿式結(jié)構(gòu). 輪腿式機(jī)器人的結(jié)構(gòu)方案 因?yàn)樵谛惺沟倪^(guò)程中,輪腿機(jī)器人是需要越障行使,其越障機(jī)構(gòu)的形式就是我們研究的重點(diǎn),如何分配這六個(gè)輪子,每個(gè)輪子是什么樣的驅(qū)動(dòng),怎樣 控制其越障,各個(gè)輪子在越障時(shí)實(shí)現(xiàn)怎樣的動(dòng)作也是我們應(yīng)該考慮的. 在設(shè)計(jì)時(shí)考慮了兩種形式機(jī)構(gòu)1) 搖臂轉(zhuǎn)向架式六輪腿式行使機(jī)構(gòu) 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖21所示,其結(jié)構(gòu)有兩個(gè)獨(dú)特之處: (1) 各輪有獨(dú)立控制轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。2．重量短于45Kg ，外形尺寸長(zhǎng)度不超過(guò)800mm，寬度不超過(guò)600mm 。課題對(duì)機(jī)器人腿式和輪式移動(dòng)原理進(jìn)行了解和掌握，在此基礎(chǔ)上對(duì)兩種移動(dòng)方式進(jìn)行綜合，設(shè)計(jì)出一種適合野外非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的移動(dòng)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)裝置，在機(jī)構(gòu)上有所創(chuàng)新，機(jī)器人能夠在復(fù)雜路面上行走、具有較強(qiáng)的越障能力。因此,近年來(lái),移動(dòng)機(jī)器人特別是自主式移動(dòng)機(jī)器人成為機(jī)器人研究領(lǐng)域的中心之一[7]。導(dǎo)航研究的目標(biāo)就是沒(méi)有人的干預(yù)下使機(jī)器人有目的地移動(dòng)并完成特定任務(wù)，進(jìn)行特定操作。如復(fù)雜危險(xiǎn)地形的探測(cè)、外星球的探測(cè)及一些軍事領(lǐng)域的偵查等。 圖5輪—腿—履帶復(fù)合移動(dòng)機(jī)器人研制機(jī)器人的最初目的是為了幫助人們擺脫繁重勞動(dòng)或簡(jiǎn)單的重復(fù)勞動(dòng)，以及替代人到有輻射等危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)行作業(yè)，因此機(jī)器人最早在汽車制造業(yè)和核工業(yè)領(lǐng)域得以應(yīng)用。圖4“Three”新式netbook電腦機(jī)器人　　 設(shè)計(jì)人員還表示，該機(jī)器人內(nèi)部裝有大功率發(fā)動(dòng)機(jī)，以及最先進(jìn)的機(jī)器設(shè)備。并且向著智能化，微型化發(fā)展，越來(lái)越來(lái)多的微型智能化移動(dòng)式機(jī)器人出現(xiàn)在社會(huì)的各個(gè)行業(yè)中，并且充當(dāng)著重要的角色。所以,研究開(kāi)發(fā)具有越障功能的小型地面移動(dòng)機(jī)器人以適應(yīng)各種結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化環(huán)境是非常必要的。這種機(jī)器人可以適應(yīng)不同環(huán)境，不受溫度、濕度、空間、磁場(chǎng)輻射、重力等條件的影響，完成人類無(wú)法進(jìn)行的探測(cè)任務(wù)。迄今為止，人們已經(jīng)開(kāi)始了對(duì)月亮、火星等宇宙星體的探索，也開(kāi)始對(duì)地下埋藏的，乃至海底沉寂的歷史古跡、文化遺產(chǎn)、地理地貌的研究。另外，現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的復(fù)雜程度越來(lái)越高，反恐斗爭(zhēng)的難度也越來(lái)越大，需要人們能夠及時(shí)準(zhǔn)確地完成各種偵察或作戰(zhàn)任務(wù)。 移動(dòng)機(jī)器人是一種能夠與外界環(huán)境交互的智能系統(tǒng)，在有障礙物的環(huán)境中能夠面向目標(biāo)自主運(yùn)動(dòng)，從而完成一定作業(yè)功能的機(jī)器人系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的以研究機(jī)器人智能、決策等為目的而開(kāi)發(fā)的輪式移動(dòng)機(jī)器人相比,在機(jī)動(dòng)性、越障能力、集成設(shè)計(jì)等方面出了許多新的或挑戰(zhàn)性的理論與工程技術(shù)問(wèn)題[3,4,5]。 圖1翻滾型輪腿式移動(dòng)機(jī)器人 圖2管道型輪腿式移動(dòng)機(jī)器人 圖3 輪腿式變結(jié)構(gòu)移動(dòng)機(jī)器人 據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，近日美國(guó)研究人員推出一款取名為“Three”的新式netbook電腦機(jī)器人[9]（如圖4）。僅僅在安裝上相應(yīng)的軟件與裝載上主人識(shí)別系統(tǒng)，整個(gè)機(jī)器人將完全在顧客的掌控之下，讓顧客享受到全方位服務(wù)。隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域的焊接、噴漆、搬運(yùn)、裝配、鑄造等場(chǎng)合，己經(jīng)開(kāi)始大量使用機(jī)器人。機(jī)器人的爬坡和越障能力作為機(jī)器人野外適應(yīng)能力的兩大主要指標(biāo)是地面移動(dòng)機(jī)器人研究的重點(diǎn)內(nèi)容。機(jī)器人通過(guò)裝配的信息獲取手段，獲得外部環(huán)境信息，實(shí)現(xiàn)自我定位，判定自身狀態(tài)，規(guī)劃并執(zhí)行下一步的動(dòng)作[11,12]。(1) 輪腿式移動(dòng)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)形式根據(jù)實(shí)際運(yùn)用環(huán)境的需求 綜合輪式和腿式運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種多驅(qū)動(dòng)模式的輪腿式移動(dòng)機(jī)器人．整個(gè)機(jī)器人由六個(gè)結(jié)構(gòu)左右對(duì)稱的運(yùn)動(dòng)單元和車體構(gòu)成．每個(gè)運(yùn)動(dòng)單元具有一個(gè)轉(zhuǎn)向臂、一個(gè)擺臂和兩個(gè)電動(dòng)輪(驅(qū)動(dòng)輪和爬行輪。在機(jī)械CAD環(huán)境下設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)裝置的總體方案和結(jié)構(gòu)，各種機(jī)電元件進(jìn)行選型設(shè)計(jì)，并對(duì)機(jī)器人越障行為進(jìn)行分析與研究。3．機(jī)器人最大移動(dòng)速度10Km/h，具備越障和爬坡能力。(2) 通過(guò)差速齒輪軸連接兩側(cè)行使機(jī)構(gòu),并將機(jī)器人機(jī)體與差速軸箱體固定. 圖21 搖臂轉(zhuǎn)向架式六輪腿移動(dòng)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 2） 獨(dú)立驅(qū)動(dòng)六輪腿式移動(dòng)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 該機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖22所示，本機(jī)構(gòu)的六個(gè)車輪為獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，每個(gè)車輪都有各 自的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，另外，每一條腿都有一個(gè)獨(dú)立的直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，且配有增量編碼器。當(dāng)機(jī)器人攀爬斜坡時(shí),由車輪驅(qū)動(dòng),且車輪轉(zhuǎn)速一致。 選用平行四邊形機(jī)構(gòu)。 輪子內(nèi)選用直流電機(jī)配減速器的方案 ,如圖25所示,將電機(jī)固定在心軸(主要受到彎矩)長(zhǎng),然后再連接長(zhǎng)減速器,再連長(zhǎng)制動(dòng)器,外套橡皮. 4制動(dòng)器定子 圖25 電機(jī)加減速器這種方案的減速器簡(jiǎn)單,裝配方便,且可靠性較強(qiáng),結(jié)構(gòu)緊湊,但所選電機(jī)范圍較短。扣扣：九七一九二零八零零 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寬和地面阻力，從車寬和阻力方面來(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