【正文】 也祝愿大家身體健康，在今后的日子里我們還能相互學(xué)習(xí)！參考文獻(xiàn)[1][2]汽車雜志2011年第7期[3] 戴建生，丁希侖，王德倫. 空間變胞機(jī)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[4] 楊廷力，機(jī)器人機(jī)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)學(xué)[M]。在設(shè)計(jì)過程中，我查找了許多相關(guān)的書記和文獻(xiàn)，并上網(wǎng)搜尋了不少相關(guān)信息還在網(wǎng)上發(fā)了不少問題讓網(wǎng)友幫忙解決。在以后的工作中可以在以下方面做進(jìn)一步的改善：變胞機(jī)構(gòu)的尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)；人形行走時(shí)動(dòng)作不夠平穩(wěn)，且步幅較小，這是由于整體平衡性及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等因素，可通過更改相關(guān)機(jī)構(gòu)使其行走更加平穩(wěn)；肩部及手臂部分自由度不夠，只能完成不用的伸展動(dòng)作，以后可以將相關(guān)結(jié)構(gòu)改善，使其可以完成較為復(fù)雜的的動(dòng)作；人形狀態(tài)時(shí)頭部只能往前看，不能實(shí)現(xiàn)上、下、左、右的擺動(dòng)，可在頸部增加相應(yīng)機(jī)構(gòu)，在頸部有限的空間通過更為緊湊的結(jié)構(gòu)布局實(shí)現(xiàn)該功能。其創(chuàng)新點(diǎn)主要有如下4點(diǎn)：本產(chǎn)品應(yīng)用變胞機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了汽車人人形行走和汽車奔馳兩種構(gòu)態(tài)，以及兩者間可逆變形的實(shí)現(xiàn)；在可逆變形功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)作品構(gòu)態(tài)，對(duì)各個(gè)零部件進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，產(chǎn)品造型較好地與產(chǎn)品功能相融合；基于單片機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了大黃蜂汽車人可逆變形、人形行走、汽車遙控等動(dòng)作和功能的協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；為市場(chǎng)上提供一款集趣味性、益智于一體的大黃蜂機(jī)器人產(chǎn)品，相關(guān)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)造型和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)均為原創(chuàng)，具有較好的市場(chǎng)投資價(jià)值和技術(shù)推廣價(jià)值。（a）人形狀態(tài) （b）車形狀態(tài) 圖45整體裝配實(shí)物圖第五章 總結(jié)與展望經(jīng)過為期三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，從一開始變形機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)到三維建模仿真，再而制作加工，到最后的撰寫論文，基本完成所有項(xiàng)目。實(shí)物圖如圖44。圖43，頸部齒輪副實(shí)物圖 手臂舞蹈、疊放的位置與整體設(shè)計(jì)手臂材料為純鋁材，手臂是實(shí)現(xiàn)變形過程中的重要部分，其長(zhǎng)度是決定變形是否成功的關(guān)鍵，由于車身的空間有限，故決定將手臂采用三層疊放，用三個(gè)伺服舵機(jī)依次將手腕、小臂和大臂伸開和收縮。由于頸部的空間有限，故頸部齒輪副和頸部必須小而輕，從而減少干涉和順利實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖42，人形胸部（汽車前蓋）實(shí)物圖 頸部齒輪副的安裝頸部主要集中了頸部齒輪副，使頭部跟隨汽車前蓋的160176。前車蓋不承擔(dān)任何功能但因其表面積大多為曲面則整體成型教困難，因此采用有機(jī)玻璃為材料，將其置于電爐絲上加熱后，彎曲而成，由于整個(gè)前蓋的曲面較為復(fù)雜，加大了加工制作的難度和復(fù)雜度。加工完成后的實(shí)物如圖41?！嚭笊w的制作加工腿部材料為純鋁材，采用U型槽設(shè)計(jì)制作，其集中了腰部、后輪和膝蓋三處的伺服舵機(jī)，對(duì)腿部的空間要求較大。圖316 運(yùn)動(dòng)分析以及視頻文件的導(dǎo)出第四章 汽車人實(shí)物制作加工汽車人的加工制作過程較為復(fù)雜和困難，考慮到重量及整車曲面較多，成型較困難，因此加工制作材料主要以有機(jī)玻璃和純鋁材為主。圖314 二級(jí)齒輪副的定義伺服電機(jī)的定義打開私服電動(dòng)機(jī)定義功能，在類型選項(xiàng)卡選擇運(yùn)動(dòng)軸，選擇曲柄1的旋轉(zhuǎn)中心為參照；在輪廓選項(xiàng)卡定義速度為10,如圖315。圖312 3D接觸的定義齒輪副的定義打開齒輪副功能，齒輪1選擇小齒輪，齒輪2選擇中間變向齒輪，在屬性選項(xiàng)卡定義傳動(dòng)比，根據(jù)傳動(dòng)比，輸入D1=9，D2=9，如圖313?；瑮U碰撞的定義打開3D接觸，在參照對(duì)話框中，選擇滑桿3的端面作為接觸參照1，選擇滑桿4整體作為接觸參照2，即當(dāng)滑桿3的端面接觸到安裝在滑桿4上的電磁跌時(shí)即可推動(dòng)滑桿4運(yùn)動(dòng)。圖311 裝配完成整體效果圖 Pro/Engineer三維動(dòng)態(tài)仿真汽車人所有零部件在按照各自約束關(guān)系裝配完成后，將其導(dǎo)入Pro/Engineer運(yùn)動(dòng)仿真模塊進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真。圖39 頭部的裝配頸部齒輪副的裝配，使用銷釘裝配后再使用剛性固定在軸上，如圖311。圖37 曲柄的裝配裝配連桿，連桿的作用為帶動(dòng)曲柄與滑桿間的運(yùn)動(dòng)，因此兩頭使用銷釘約束，如圖38。圖35 車后蓋的裝配裝配六桿機(jī)構(gòu)，首先裝配滑桿，由于滑桿只能實(shí)現(xiàn)來回滑動(dòng)的功能，所以定義滑桿與汽車底盤的套筒為滑動(dòng)桿約束，如圖36。最大限制為180176。如圖34。圖33 腰部電機(jī)的裝配裝配大腿，行走時(shí)大腿以車身為機(jī)架轉(zhuǎn)動(dòng)，因此使用銷釘連接，行走時(shí)擺動(dòng)幅度不能太大，因此使大腿與汽車底盤的旋轉(zhuǎn)角最小限制為40176。如圖32所示。因此使車蓋與車身底盤的旋轉(zhuǎn)角最小限制為0176。表31 六桿機(jī)構(gòu)——三維實(shí)體對(duì)照?qǐng)D構(gòu)件簡(jiǎn)圖三維實(shí)體32其他零件建模效果頭部汽車前蓋車身汽車后蓋人形小腿大腿手臂車門車輪完成零件建模后，在Pro/E新建一個(gè)ASM組件，首先裝配汽車底盤（車身），車身是整個(gè)汽車人的機(jī)架，導(dǎo)入車身零件，定義為缺省狀態(tài)，如圖31所示。汽車人整體外形及結(jié)構(gòu)的建模步驟是：1） 根據(jù)確定的六桿機(jī)構(gòu)長(zhǎng)度可以初步確定車前蓋（人形前胸）、車底盤、車后蓋（人形小腿）尺寸；2） 將初步機(jī)構(gòu)導(dǎo)入運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)模塊，驗(yàn)證變形機(jī)構(gòu)是否滿足運(yùn)動(dòng)要求；3） 建立三維六桿機(jī)構(gòu)，并分析結(jié)構(gòu)的合格性；4） 根據(jù)手繪設(shè)計(jì)外形繪制草繪曲線，建立曲面；5） 車前蓋、車身、車后蓋、頭部及其他各部件的實(shí)體化。這一優(yōu)點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場(chǎng)，價(jià)格也更便宜。例如，一旦工程詳圖有改變，NC（數(shù)控）工具路徑也會(huì)自動(dòng)更新；組裝工程圖如有任何變動(dòng)，也完全同樣反應(yīng)在整個(gè)三維模型上。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個(gè)庫，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門的。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過的簡(jiǎn)易和靈活。相對(duì)于產(chǎn)品而言，我們可以把它看成幾何模型，而無論多么復(fù)雜的幾何模型，都可以分解成有限數(shù)量的構(gòu)成特征，而每一種構(gòu)成特征，都可以用有限的參數(shù)完全約束，這就是參數(shù)化的基本概念。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機(jī)上。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有模塊。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。第三章 三維實(shí)體建模及動(dòng)態(tài)仿真Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。 人形手臂舞蹈動(dòng)作、汽車構(gòu)態(tài)疊放整個(gè)機(jī)器人一共有10個(gè)伺服舵機(jī)，通過對(duì)一片32位ARM單片機(jī)的編程，輸出32路PWM信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)電機(jī)的獨(dú)立控制。表24腰部電機(jī)性能參數(shù)產(chǎn)品尺寸（mm）使用電壓（V）工作電流(mA)工作扭矩（Kg/cm）反應(yīng)轉(zhuǎn)速（R/m）輸出功率(W)死區(qū)設(shè)定（微秒）轉(zhuǎn)動(dòng)角度（度）空載轉(zhuǎn)速 x x 610013623004最大180度表25腿部電機(jī)性能參數(shù)產(chǎn)品尺寸（mm）使用電壓（V）工作電流(mA)工作扭矩（Kg/cm）反應(yīng)轉(zhuǎn)速輸出功率(W)死區(qū)設(shè)定（微秒）轉(zhuǎn)動(dòng)角度（度）空載轉(zhuǎn)速 x x 38610032003最大180度表26手部電機(jī)性能參數(shù)產(chǎn)品尺寸（mm）使用電壓（V）工作電流(mA)工作扭矩（Kg/cm）反應(yīng)轉(zhuǎn)速輸出功率(W)死區(qū)設(shè)定（微秒）轉(zhuǎn)動(dòng)角度（度）空載轉(zhuǎn)速29 x x 61001502最大180度 轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)由于前輪的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，若在前輪裝采用轉(zhuǎn)向伺服舵機(jī)，由于空間小，易產(chǎn)生干涉，故采用后輪速度差的方案來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。所選伺服舵機(jī)如圖211所示。本作品設(shè)計(jì)基于實(shí)際使用情況，采用伺服舵機(jī)來控制機(jī)器人的動(dòng)作同時(shí)為其提供動(dòng)力。而交流電機(jī)適用于高轉(zhuǎn)速、高電壓、大電流、大容量的工作狀態(tài)下，且需要交流電來提供電力，不宜在戶外使用，也不易控制其急停。直流電機(jī)的電勢(shì)波形較好，對(duì)電磁干擾的影響小、調(diào)速范圍寬廣、調(diào)速特性平滑、過載能力較強(qiáng)、熱動(dòng)和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大。（2） 通過簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)初步選定主要參數(shù)設(shè)計(jì)過程如下：1） 按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 dt1≥7683KT1?dσHlim2u+1u （式263）查表（《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P237表34），取綜合系數(shù)：K=根據(jù)所選電機(jī)參數(shù)可得輸入轉(zhuǎn)矩： T1= 齒數(shù)比u=i=齒寬系數(shù)Φd=試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力σHlim=800Mpa帶入式263，有： dt1=7688002+= 取36則暫取中心距為： A=dt121+u=3621+=則模數(shù)為： m≈== 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表： 取m=則齒輪齒數(shù)為： z1=dt1m== 取28 z2=z1i=28= 取50 2） 按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 m= （式264）綜合系數(shù)?。篕=按z1=28，z2=50確定YFσFlim的大值，并查齒形系數(shù)圖（《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》P245圖35），可知：YF1=，YF2=則： YF1σFlim1==YF2σFlim2==故，可取齒寬系數(shù)： ?d=則模數(shù) m=282= 根據(jù)接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度計(jì)算所得模數(shù)m相同，故所選參數(shù)均可采用。由傳動(dòng)角度關(guān)系可求出傳動(dòng)比：根據(jù)已知傳動(dòng)比，設(shè)計(jì)如下：（1） 選擇齒輪材料考慮到汽車人為機(jī)械玩具，且頸部傳動(dòng)空間有限，大小齒輪均選擇Q235（調(diào)質(zhì)）作為齒輪的材料。 （a） （b）（c）圖210 人形變?yōu)檐囆芜\(yùn)動(dòng)仿真效果當(dāng)點(diǎn)擊“車形到人形”按鈕時(shí)，汽車前蓋時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使滑桿4推動(dòng)滑桿3向下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)汽車后蓋順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)為人形腳部，其變形過程與點(diǎn)擊“人形到車形”按鈕相反，即從圖210（c）狀態(tài)變?yōu)閳D29（a）狀態(tài)，至此完成車形到人形的變形過程運(yùn)動(dòng)仿真。繼而腳部繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，滑桿3推動(dòng)滑桿4往上運(yùn)動(dòng)，通過連桿5帶動(dòng)人形前胸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，逐漸變?yōu)槠嚽吧w，如圖210（b）所示。當(dāng)點(diǎn)擊“正常行走”按鈕時(shí)，腳部與機(jī)架夾角在0到30度之間的擺動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)人形行走的運(yùn)動(dòng)過程仿真，如圖29（a）、（b）所示