【正文】 濰坊科技學院學士論文 致謝 32 致 謝 濰坊科技學院學士論文 參考文獻 33 參 考 文 獻 [1] Nildeep Patel, Alex Ellery. Chris Welch and Andv Curley. Preliminary analysis of mobility and suspension systems for a mars micro rover[R]. International Astronautical Congress of the International Astronautical Federation (IAF). Oct. . Houston, TX, USA. [2] 查選芳，張融甫，多足步行機器人支腿機構的運動學研究 [[J].東南大學學報， 1995(3):103 一 107. [3] Reid Krotkov and John Sixlegged Rover for Plaary :739747. [4] Burg J， Blazevic P. Antilock Braking and Terrain Control Concept for AllTerrain Robotic of IEEE International Conference on Robotics and Automation. 1997:14001405. [5] Steward Moorehead,Dimitrios Navigation Field Results of a Plaary Analog Robot in the 5th International Symposium on Artifical Intelligence,Robotics and Automation in : 237242. [6] Perf。根據(jù)傳動工作需求，選擇了合適的電動機，再設計了一減速器以達到傳動需求。智能小車機器人采用的超聲探測信息，解決了障礙物的識別與避障問題。獨到之處是每一個模塊都是采用了獨立的微處理器來進行的操作與完成控制和信息處理等多項功能，實現(xiàn)了多模塊并行，其獨立運行， 互不干擾；模塊之間簡化了系統(tǒng)的之間的軟件設計；其易于開發(fā)，且附帶著維護及系統(tǒng)升級和功能擴展等多項功能。此次本文提出了一個運動控制的方案，并應用于移動機器人行為控制系統(tǒng)中，有待于檢測。蝸輪。設計時，既有結構設計又有強度等的校核計算，因此設計過程較為復雜，常常需采用邊計算、邊畫圖、邊修改的“三邊”設計方法逐步完善之。而裝配圖的設計，人們通常先設計裝配草圖，然后再逐步完成整個裝配工作圖的繪制。要求它能正確表達機器的工作原理和裝配關系，反映出各個零件的相互位置、結構形狀及尺寸。 d5 d5=d4+2a 軸環(huán)供齒輪軸向定位和固定用， ≤ a≤ 。 d3 圖 b）中 ,d3=d2+(1～ 3)mm 直徑變化為區(qū)分加工表面及裝配方便，圓角半徑查手冊。d1 應符合密封元件的孔徑要求（查手冊），軸肩過渡圓角的要求查手冊。 d1 d1=d+2a a 為軸肩高度。2 d39。1 d39。 21 漸開線蝸桿基圓導程角 γ b cosγ b=cosγ cosα n 22 蝸桿齒寬 b1 z1= 時 b1≥ (12+)m z1= 時 b1≥ (13+)m 17 23 蝸輪分度圓直徑 d2 d2=mz2=2ad12x2m 24 蝸輪喉圓直徑 da2 da2=d2+2hf2 25 蝸輪齒根圓直徑 df2 df2=d22hf2 26 蝸輪齒頂高 ha2 ha2=（ da2d2)/2=m(h a+x2) 27 蝸輪齒根高 hf2 hf2= （ d2df2)/2=m(h ax2+c ) 28 蝸輪齒高 h2 h2=ha2+hf2=(da2df2)/2 29 蝸輪咽喉母圓半徑 rg2 rg2=ada2/2 30 蝸輪齒寬 b2 b2≥ 15 濰坊科技學院學士論文 輪式機器人設計 26 31 蝸輪齒寬角 θ θ =2arcsin（ b2/d1） 32 蝸輪軸向齒厚 sx sx=π m/2 33 蝸桿法向齒厚 sn sn=sxcosγ 34 蝸輪齒厚 st 按蝸桿節(jié)圓處軸向齒槽寬 e39。 20176。p= 1 5 8 29 4 0 0 2 ????? =22900Pa140000Pa 蝸輪的齒根的彎曲強度的校核 ??? YYmdd KKKTFfsVA2126 6 6? ? 根據(jù)設計手冊上的數(shù)據(jù)， 蝸輪綜 合齒形系數(shù)為 FSY =； ? 根據(jù)設計手冊上的數(shù)據(jù)， 導程角系數(shù)為 ?Y = ? 根據(jù)設計手冊上的數(shù)據(jù)， 齒根彎曲強度為 33?FP? .0 F? ???? ????? =7600Pa33000Pa 蝸桿傳動的主要尺寸的計算 表 2 圓柱蝸桿傳動幾何關系式 序號 名稱 代號 關系式 結果 1 中心距 a a=(d1+d2+2x2m)/2 40mm 2 蝸桿頭數(shù) z1 1 3 蝸桿齒數(shù) z2 z2=iz1 49 4 齒形角 a ax=20176。 m ③根據(jù)設計手冊上的數(shù)據(jù)，選動載因素 Kv為 ； ④根據(jù)設計手冊上的數(shù)據(jù)，選載荷分布因素 Kβ 為 1； ⑤根據(jù)設計手冊上的數(shù)據(jù)，查得其所接觸疲勞強度極限為 amp。 ： 根據(jù)公式計算： ?? KKKdd TZ VAEH 221 29 4 0 0? （ 1）根據(jù)上式，確定各個參數(shù) ① 使用的因素試選擇 錯誤 !未找到引用源。 （ 3） 7 級精度的選擇。 m） 轉(zhuǎn)速（ r/min） 電機軸 500000 Ⅰ號軸 497000 Ⅱ號軸 356000 傳動的設計計算 1． 齒輪類型、精度、齒數(shù)、材料的選擇 （ 1）根據(jù)所得到的條件，應該選擇一級蝸桿傳動。 電動機聯(lián)軸器蝸桿減速器 聯(lián)軸器滾筒輸送帶 圖 蝸桿減速器 濰坊科技學院學士論文 輪式機器人設計 22 表 1 蝸桿、蝸輪參數(shù)的匹配 選擇傳動比 i=49 （ 1）由高至低依次分別為傳動Ⅰ軸、傳動Ⅱ軸（工作軸）等等 Ⅰ： n11= m in/3000 rin m ?? Ⅱ： n22= .261493000in1 ??Ⅰr/min （ 2） 各個軸所輸入的功率為： Ⅰ軸 P1=PDη 5=500 = Ⅱ軸 P2=P1η 5η 1= = （ 3）各個軸所輸入的轉(zhuǎn)矩為 Ⅰ軸 T1=TDη S=9550mdnP η S=9550 = m Nw/9550 （ 1） amp。根據(jù)資料文獻可查的數(shù)據(jù)得知輪子和地面之間的摩擦因素為μ =3 工作機的扭矩 T為 T=Fμ R=mgμ R=40Kg 10m/s2 3 =120N 濰坊科技學院學士論文 輪式機器人設計 19 其下圖為移動機器人整體框架結構簡圖： 圖 機器人整體布置圖 移動機器人零部件設計選擇 R=100mm 車輪的周長可選擇為 C=2π R=628mm V V=（ m/s） — (m/s) 車輪的轉(zhuǎn)速為 N ≦ Cn/w≦ ≦ Nw≦ 。 (6)此次設計的小車其外形尺寸為 850 520 410mm。 (5)應賦予機器人應急電源，使其在沒電的情況下， 自主的充電。 (4)控制模式，首選自主導航的雙控模式。四輪接地點構成矩形塊，提高了其穩(wěn)定性。 （ 2）四輪系與框架構成了小車的移動機構。 3． 2 移動機器人的結構設計 (1)為了整 體方便運行，小車采用了一種整體的車身組成結構。進一步，增大的車輪寬度比的增加更加有效地降低到壓實的電阻的車輪直徑 [15]。另外車輪的寬度也直接的影響到小車的性能。坡時所 需總功率為： WPPPW ??? 車輪 車輪直徑的大小直接影響著小車的越障能力及運行速度。 nF 為斜坡上支撐面的正壓力 ，即： NmgF n o s ?????? （ 7） 則： mNFM n ??????? ? 3? （ 8） 驅(qū)動輪在斜坡上克服滑動摩擦力所需驅(qū)動力為： NdMF ???? （ 9） 濰坊科技學院學士論文 輪式機器人設計 18 在斜坡上克服滑動摩擦力所需功率 為： WFP ???? ? （ 10） 爬坡時坡道分力為： ?GsinFg ? 機器人在以 176。 在選擇驅(qū)動系統(tǒng)之前，需要對驅(qū)動系統(tǒng)的進行一系列的數(shù)據(jù)計算 驅(qū) 動輪所需轉(zhuǎn)矩根據(jù)滾動摩擦定律，可得： NFM ??? （ 1） 其中， ? 為滾動摩擦因數(shù)，由實驗測得： a a n 3?????? ?? r （ 2） 為支撐面的正壓力，即： NmgF N 4 0 01040 ???? （ 3） 則： mNFM N ??????? ? 3? （ 4） 驅(qū)動輪所需驅(qū)動力為： NdMF ???? （ 5） 驅(qū)動輪所需功率為： WFPW ???? ? （ 6） 爬坡時的機器人所受的滾動阻力 ?GfcosrTF ff ?? ,坡道分力 ?GsinFg ? 。后兩個輪被連接到一個正向驅(qū)動電機，電機供電，然后由控制系統(tǒng)來控制電機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)車輛的轉(zhuǎn)向。 目前國家空間探測車正在使用該驅(qū)動器。 （ 2 ）集中控制 – 就是集中分配。我們所熟知的電動車就是典型的一個集中式驅(qū)動器?，F(xiàn)如今電動機驅(qū)動裝置的布置規(guī)劃主要分兩種 [14]： （ 1 ）對焦驅(qū)動。至今，許許多多的機器人也是運用得液壓元件，氣動元件，另外還有一些特殊材料，這就使得驅(qū)動器變得非常有用。為了能夠完成需要的任務，前后雙向運動，這是一個輪式移動機器人至為關鍵的一個結構上的設計。移動機器人結構上作 為一個承載的平臺，擔負著重要的功能使命，我們使其在確保其安全快速的穩(wěn)定的基礎上，很好的完后人類賦予的任務，其在機械結構上的設計，是發(fā)展移動機器人的一個十分重要的組成部分，不可或缺。 當機器人最大限度的爬越高臺，機器人行走機構與水平地面形成的俯仰角的極限角為α， 如圖 5所示，機器人理論上的跨越極限高度 H 為： ?sinLH? (22) 濰坊科技學院學士論文 輪式機器人的運動控制 15 L 為四輪機器人的軸距； 由圖 5得出：在輪胎能爬上高臺的條件下，軸距 L 越長，機器人跨越極限的高度越高，穩(wěn)定性越好。 四輪機器人在最大爬坡能力小于 35176。 由上述分析可知，機器人輪胎與運動面的最大靜摩擦系數(shù)決定了機器人可爬越的最