【正文】 主要控制流程圖： 主要的控制流程圖，見(jiàn)圖（一）： 蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 開(kāi)始 初始化 吸塵并停 止前進(jìn) 管徑適應(yīng)子程序 1 轉(zhuǎn)彎子程序 1 倒煙灰子程序 是否干凈 是否裝滿 是否變徑管 是否轉(zhuǎn)彎 前進(jìn)并記錄轉(zhuǎn)數(shù) Y Y N N N N Y Y 主程序流程圖 蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 致 謝 。同樣的，在前進(jìn)過(guò)程中還要檢測(cè)管徑的變化，通過(guò)超聲波 傳感器 CA 收集的距離信息來(lái)使本管道清潔機(jī)器人自動(dòng)適應(yīng)管徑的變化；后退時(shí)則是通過(guò)超聲波傳感器 CB 來(lái)檢測(cè)信號(hào)從而使本管道清潔機(jī)器人在后退時(shí)也能自動(dòng)適應(yīng)管徑的變化。若是，則重新開(kāi)始運(yùn)行步驟①，若 否則繼續(xù)移動(dòng)、檢測(cè)。期間，一旦壓力傳感器檢測(cè)到灰塵已蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 經(jīng)倒完，則再驅(qū)動(dòng)垃圾箱開(kāi)關(guān)電動(dòng)機(jī)關(guān)閉垃圾箱。又當(dāng) GC檢測(cè)到吸塵裝置下方又有灰塵則 CPU 再次發(fā)送指令使主電機(jī)組停止工作重新開(kāi)始過(guò)程①； ③ ①、②步驟重復(fù)運(yùn)行一段 時(shí)間后，機(jī)器人的垃圾箱裝滿了灰塵， 這時(shí)候置于垃圾箱底部的壓力傳感器就把檢測(cè)到的信號(hào) 傳遞給 CPU，則 CPU發(fā)送指令令吸塵器和運(yùn)動(dòng)電機(jī)停止前進(jìn)，同時(shí)停止接收霍爾轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)傳感器HE 的數(shù)據(jù)，并開(kāi)始判斷本管道清潔機(jī)器人所走過(guò)的路程是否小于 25m。另外一個(gè)超聲波傳感器（記為 CC）置于裝灰塵的垃圾箱下方適應(yīng)位置，在垃圾箱裝滿后通過(guò)檢測(cè)前方一定距離范圍內(nèi)有沒(méi)有障礙物來(lái)判斷清潔口是否已經(jīng)打開(kāi)，從而使 CPU 驅(qū)動(dòng)相關(guān)電動(dòng)機(jī)作出傾倒灰塵的動(dòng)作；再將一個(gè)霍爾轉(zhuǎn)數(shù)檢測(cè)傳感器（記為 HE）置于履帶輪軸附近適當(dāng)位 置，用來(lái)檢測(cè)置于履帶輪軸上的磁極的旋轉(zhuǎn)信號(hào)，從而測(cè)出履帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)，進(jìn)而通過(guò) CPU 計(jì)算出本管道清潔機(jī)器人前進(jìn)的距離。見(jiàn) 下面 示意圖： A B D C ω 位置 2 位置 1 卸料門(mén) 蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 將一對(duì)超聲波測(cè)距傳感器（記為 Ca 和 Cb）置于本管道清潔機(jī)器人車體前后適應(yīng)位置，用來(lái)檢測(cè)其前進(jìn)或后退時(shí)管徑的變化情況，以使 CPU 驅(qū)動(dòng)相關(guān)電機(jī)做出相應(yīng)的動(dòng)作。 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 圖 各個(gè)桿件的長(zhǎng)度，根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)尺寸，采用作圖法計(jì)算出桿件 的長(zhǎng)度。 工作原理：當(dāng)卸料門(mén)閉合式，連桿處于死點(diǎn)位置 即位置 1，這是無(wú)論在卸料門(mén)上施加多大的力，卸料門(mén)也不會(huì)打開(kāi)；當(dāng)灰塵裝滿時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通電，讓連桿 轉(zhuǎn)動(dòng)，從而破壞死點(diǎn)的狀態(tài)，在灰塵的重力和連桿的拉力下，卸料門(mén)打開(kāi)。功率為 120W。 其各個(gè)桿件的參數(shù)零件圖。 （ 1） 吸塵器操作臂的設(shè)計(jì) 由于管道的管徑是變化的，同時(shí)灰塵主要分布在管道底部，所以要求操作臂要能適應(yīng)管徑的變化，不僅要在最小管徑中能工作，也要在管徑最大時(shí)也能正常工作。 鉸接處的位置：在放大桿組 90mm 處。 最后量出各桿件的長(zhǎng)度： 撐開(kāi)桿桿長(zhǎng)： lc=200mm。 2= （ 8） 齒根寬： e=π m/2=*（ 9） 中心距： a=d=100mm （ 10） 頂隙： c=c*m=*= 撐開(kāi)機(jī)構(gòu)和放大桿組的設(shè)計(jì) 撐開(kāi)機(jī)構(gòu)采用絲杠螺母和放大桿組的結(jié)合，來(lái)適應(yīng)管徑的變化。根據(jù)行走機(jī)構(gòu)的 結(jié)構(gòu)和尺寸限制，同時(shí)為了減小零件的個(gè)數(shù)和降低成本，才用兩個(gè)完全相同的直齒輪，齒頂高系數(shù) h*a=頂隙系數(shù) c*=。 47′ 1″ =33176。 30′ 17″ （ 12） δ f=δ θ f=37176。 28′ 34″ +3176。 1′ 43″ （ 10）齒根角： θ f= arctan R mcha )( ? = arctan *)(1? =3176。 28′ 34″ =； （ 7）齒根圓直徑： df=d2(ha+c)m cosδ 1 =*(1+)**cos37176。； （ 4）分度圓直徑： d=mz=23*=； （ 5）分度圓錐角： δ 1=arc cotz1/z2=arc cot30/23=37176。 47′ 1″ =48176。 33′ 9″ （ 12） δ f=δ θ f=52176。 31′ 26″ +3176。 1′ 43″ （ 10）齒根角： θ f= arctan R mcha )( ? = arctan *)(1? =3176。 31′ 26″ =； （ 7）齒根圓直徑： df=d2(ha+c)m cosδ 1 =752*(1+)**cos52176。； （ 4）分度圓直徑： d=mz=30*=75mm； （ 5）分度圓錐角： δ 1=arc cotz1/z2=arc cot30/23=52176。（查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 14200） 大錐齒輪的次數(shù) z1=30；小錐齒輪的次數(shù) z2=23。齒輪類型為：直齒錐齒輪、齒形制為 GB/T12369—— 1990，齒形角為 20176。根據(jù)以上的因素，設(shè)計(jì)大小錐齒輪的具體參數(shù)。； （ 3）齒根厚： ? =； （ 4）齒高： ht=； （ 5）帶高： hs=； （ 6）齒頂厚： st=7； （ 7）節(jié)頂距： δ =； （ 8）帶寬： bs=115mm； ④ 確定大小錐齒輪參數(shù) 整個(gè)行走裝置里，錐齒輪的主要作用 —— 換向，傳動(dòng)動(dòng)力。 17=； （ 12）外圓齒槽寬： b0=s+cm=+1=； （ 13）齒槽深： hg=ht+e=+=； （ 14）齒槽底寬： bw=7； （ 15）齒根圓角半徑： rb==*7=； （ 16） rt==*7=； 最后，設(shè)計(jì)履帶：（查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 1343） 由于采用同步帶的結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)履帶，同時(shí)履帶用于特殊的工作環(huán)境，所以能完全采用同步帶的參數(shù)，根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)履帶。 首先，確定同步帶的主要參數(shù)：（查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 1342） 齒形：梯形 齒距制式：模數(shù)制 型號(hào)： m7 節(jié)距： Pb= 其次，設(shè)計(jì)帶輪：（查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 1350） （ 1）初選帶輪的 次數(shù)： z=17； （ 2）選擇切削帶輪齒形的刀具類型 —— 切出直線齒廓的特別刀具； （ 3）齒槽角： 2φ =2β =40176。 ，可以緩沖、吸塵 ，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小。 ③確定行走機(jī)構(gòu)中的履帶輪和履帶輪 采用同步帶的結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)履帶。通過(guò)對(duì)撐開(kāi)桿組的設(shè)計(jì)，后最終確定高度 H=175mm。 最后，確定履帶的高度。所以，履帶的長(zhǎng)度不能太長(zhǎng)。 其次，確定履帶的長(zhǎng)度。 首先，確定履帶的寬度較小，那么它的工作所提供的驅(qū)動(dòng)力就會(huì)減?。欢鋵挾忍髸r(shí)，所受到的阻力就會(huì)很大。 3= 選取電機(jī)的功率為 800W；同時(shí)電機(jī)要能變速，才能在管道內(nèi)轉(zhuǎn)彎；所 以選伺服電機(jī)，最終選擇 CGMAH08A 伺服電機(jī)（安川公司）。 蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 ∴ F 驅(qū) ≥ 2*μ *F2+μ *F1（其中 μ 是橡膠與鋼之間的摩擦系數(shù)） =2**+*400= 管道機(jī)器人 的工作行程速度 V 為： V=∴ W 總 =F 驅(qū) *V=*=（ W總是有效功率） 是三組履帶，所以每個(gè)履帶的驅(qū)動(dòng)電機(jī)至少為： W=W 總 247。分布；受到的是摩擦阻力； F1 F1 F2 F2 G 60176。 m=ρ v=**109 *10 3? =*106 g=*103 Kg θ R a b h 蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 （ 1）行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率的預(yù)算 預(yù)取管道清潔機(jī)器人 容積為 V 容 ： V 容 =35*35*35=42875cm3 ； m=ρ v=*42875