【正文】 其次要感謝和我一起做畢業(yè)設(shè)計的高新明同學(xué)，他在本次設(shè)計中勤奮工作，克服了許多困難來完成此次畢業(yè)設(shè)計，如果沒有他的努力工作，此次設(shè)計的完成將變得非常困難。在這里首先要感謝我的導(dǎo)師朱龍英博士，她平時里工作繁多，但我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從外出實習(xí)到查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設(shè)計，裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。著重說明了仿人機器人做舞蹈動作時的重力分析。各個關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動用步進電機來驅(qū)動，本次設(shè)計的傳動方式是用最為普遍的齒輪傳動，此傳動方式具有精度高、定位安裝方便、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。由于我做的是仿人機器人上身，所以對于下肢的步態(tài)分析問題在這不詳細說明，但重心問題和上肢的重心分析基本一致。1m2求作用在手臂與身軀上的力 ，??? 2 5假設(shè)重心在AA截面上，根據(jù)平衡方程 ????121430430FxxFx??? ??得 8m由所得結(jié)果可知，如圖62所示舞蹈動作的重心落在一個腳上，并沒有落在腳的外側(cè)，所以腰關(guān)節(jié)不需要偏移角度也能保證仿人機器人不倒。當(dāng)仿人機器人手臂達到如圖52所示時，肩部電機轉(zhuǎn)動180度。另一方面，由于通過運動學(xué)匹配和動力學(xué)匹配后得到的仿人型機器人動作可能與人體的動作大不相同，若要求達到以人體的動作標(biāo)準(zhǔn)為樣本，使其保持與人體動作的一致性，還要滿足動作相似性約束條件。由于仿人型機器人腳與地面之間接觸的約束條件是仿人型機器人穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，因此下肢動作的運動學(xué)約束條件還必須包括地面接觸約束條件。 仿人型機器人運動仿真由于仿人型機器人的運動模型與人體的運動模型是不同的，所以捕獲的人體的動作數(shù)據(jù)不能直接應(yīng)用于仿人型機器人，需要通過運動學(xué)匹配將獲取的人體動作數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為滿足運動學(xué)約束的仿人型機器人運動數(shù)據(jù)。下圖 61 是本次設(shè)計的仿人機器人三維造型。本次裝配是從肩部盒開始，首先把肩部盒從已做好的三維造型中調(diào)出，再把電機支撐板也調(diào)出，之后根據(jù)裝配關(guān)系，利用元件放置約束把裝配在一起時的 4 個螺釘孔對齊，就這樣肩部盒與電機支撐板裝配完成，再把步進電機調(diào)出，同樣也用一些約束把電機與電機支撐板裝配在一起，然后再把齒輪、軸套、軸逐個調(diào)出與裝配，就這樣一個肩部盒內(nèi)部的所以零件全部裝配結(jié)束。6. 仿人型機器人三維造型及運動仿真 仿人型機器人三維造型根據(jù)以上結(jié)構(gòu)的確定，我用 PRO/E 對仿人型機器人上所有結(jié)構(gòu)進行了三維造型，用 PRO/E 造型能夠清楚的體現(xiàn)出仿人型機器人的整體結(jié)構(gòu)，是機械設(shè)計中建模、裝配、工程圖、仿真、分析和制造的首選工具。PVC 材料的密度為 ，可算得電3m3機支撐板的質(zhì)量為 。 電機支撐板的設(shè)計與校核電機支撐板外形尺寸如圖 52，它主要起著電機與電機盒的連接作用，由于電機支撐板成 90 度形狀，所以在拐角處是危險截面，需一定的強度，現(xiàn)支撐板的厚度初定為 8mm，為了保證其彎曲強度不超過規(guī)定值，需對其進行強度校核。 圖 51 肩部連接板結(jié)構(gòu)草圖通過計算，單個手臂的重量 m=2kg，由于肩部連接板左右打了 mm 和 mm 的14?7孔，分別要對其所在截面處進行強度校核。其它軸用相同方法計算，結(jié)果都滿足要求。當(dāng) 為靜應(yīng)力時，應(yīng)取 ，但考慮啟動、停機等的影響， 仍可被視為脈????動循環(huán)變應(yīng)力，估取 。e. 判斷危險截面結(jié)合軸的結(jié)構(gòu)分析彎矩圖與扭矩圖，確定 11 為危險截面，只要 11 處滿足強度校核就行了。c. 計算軸的支承反力 由平衡方程，得 ，0yF??20ABrF??? ，AM1516r??得 水平方向的支反力 162tAHBF?仿人型機器人總體及臂手部結(jié)構(gòu)設(shè)計18d. 畫彎矩圖 見圖 42 彎矩圖。許用切應(yīng)力主要用于軸的強度計算和初步估算軸的最小直徑，許用彎曲應(yīng)力計算包括彎曲強度計算和彎扭合成強度計算，安全系數(shù)校核計算包括軸的疲勞強度安全系數(shù)校核計算和靜強度安全系數(shù)校核計算。根據(jù)螺母的寬度及承載處的寬度取 =8mm，考慮到裝配要求及結(jié)構(gòu)要求取 =121mm， =8mm， =5mm。軸段4同樣起軸向固定作用，并開有2個孔，用螺釘與連接3板固定，估 =30mm。軸段2左右兩端要承受載荷，估 =10mm。通常從初步估算的軸端最小直徑 開始，考慮軸上配合零部件的標(biāo)mind準(zhǔn)尺寸、結(jié)構(gòu)特點和定位、固定、裝拆、受力情況等對軸結(jié)構(gòu)的要求，依次確定各仿人型機器人總體及臂手部結(jié)構(gòu)設(shè)計16軸段（包括軸肩、軸環(huán)等）的直徑。表43 頭部齒輪的幾何尺寸名稱 符號 公式分度圓直徑 d 135dmz??2170dmz??齒頂高 ahah?齒根高 f ?????全齒高 mfa21??齒頂圓直徑 ad 1237adh27aadh?齒根圓直徑 f .5ff??鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 202215基圓直徑 bd ????齒距 .??齒厚 ss57/齒槽寬 e ?中心距 a??1/ad?頂隙 c ?? 軸的設(shè)計與計算 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ??3根據(jù)肩部電機輸出扭矩，選擇肩部軸的材料為PVC。表42 肘腕部齒輪的幾何尺寸名稱 符號 公式分度圓直徑 d 120dmz??2140dmz??齒頂高 ahah?仿人型機器人總體及臂手部結(jié)構(gòu)設(shè)計14齒根高 fh?????????全齒高 f齒頂圓直徑 ad 12aadh242aadh?齒根圓直徑 f ????基圓直徑 bd ??齒距 .??齒厚 s ms57/?齒槽寬 中心距 a??1/30ad?頂隙 c .???? 頭部齒輪的設(shè)計齒輪采用PVC，齒輪精度等級為7級，取 ，則 ，經(jīng)計算齒13Z2370輪滿足要求。表41 肩關(guān)節(jié)齒輪的幾何尺寸名稱 符號 公式分度圓直徑 d mz2511??mzd5012??齒頂高 ahah?齒根高 f ????10..fc?全齒高 h mhfa25..??齒頂圓直徑 ad da271 hdaa2?齒根圓直徑 f hff ?ff ?基圓直徑 bd ????齒距 .??齒厚 ss57/齒槽寬 e ?中心距 a??1/3ad?頂隙 c ?? 肘腕部齒輪設(shè)計齒輪采用PVC，齒輪精度等級為7級，取 ，則 ，經(jīng)計算齒12Z?204?輪滿足要求。?? （??5）校核并確定模數(shù) （433/./.504ttmKm???6）鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 202213取模數(shù) 。??.5小齒輪傳遞的扭矩 為1T 1390Nm??電查圖可得大、小齒輪的彎曲疲勞強度極限 、 ，彎li180FaMP??lim270FaP??曲疲勞壽命系數(shù) 、 。251?Z2i?250Z?對閉式軟齒面齒輪傳動，主要失效形式是齒面點蝕，故按齒面接觸疲勞強度設(shè)計，再按齒根彎曲疲勞強度校核。鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書 202211 齒輪的設(shè)計 肩部齒輪的設(shè)計與校核 ??3由于機器人傳動功率小，重量輕，所以大、小齒輪材料都采用PVC，鑄造毛坯。m）轉(zhuǎn)動慣量（kg m 2）額定電流（A）電壓（V）基本步距角電機重量（kg）PK244PA 0．39 57?10 7? ? 肘部步進電機的選擇機器人小臂的轉(zhuǎn)速從 到 /s所需時間為 ，則0????? 022 Nmt?????????因所選電機轉(zhuǎn)距必須大于 ，所以選擇標(biāo)準(zhǔn)P型，即PK233PA型步進電機。1T表31 PK244PA型步進電機技術(shù)數(shù)據(jù)型號保持轉(zhuǎn)距（N5l將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式（33）得 =.??? = 6134. = 6 肩部步進電機的選擇設(shè)大臂速度為 /s，則