【正文】 其安裝如圖 68。 圖 66 旋轉編碼器工作原理圖 圖 67 旋轉編碼器碼盤原理 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 我們在旋轉編碼器的輸入軸上連接一個小輪子，是小輪子與轎子摩擦，這樣通過輪子周長折算，我們就可以知道轎子與手動轎夫機器人的相對位移。如下圖所示，光源 1 發(fā)出的光線，經(jīng)柱面鏡 2 變成一束平行光或聚光，照到碼盤 3 上。這就需要檢測手動轎夫機器人電位器 鎖死機構 轉軸 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 與轎子之間的相對移動，這個檢測我們選擇用旋轉編碼器配上一個小輪子實現(xiàn)。再把電位器本體用螺紋連接與轎子的鎖死機構固定，這樣我們就可以得到想要的轎子與自動轎夫機器人的角度信息了 [33]。 對于電位器的安裝，我們選擇了與正常狀況相反的安裝方式：固定電位器輸入軸，旋轉電位器本體。為此我們選用 了旋轉電位器 [32]。這樣在需要時我們也可以方便的拆下并重新安裝。我們可以用它對絲杠進行限位，要求絲杠在特定的高度停下也可以用它作反 饋。光電對管傳感器如圖 61 所示 圖 61 光電對管 光電對管原理是其內部有一個紅外發(fā)射管和接收管，當凹槽內有遮擋時接收管就無法接收到發(fā)射信號，無遮擋時輸出低電平，有遮擋時輸出高電平。為了實現(xiàn)檢測，我們選擇了光電對管作為位置傳感器。 對射式光電開關 對射式光電開關也叫光電對管。實際軸間距 mm （ 511） 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 第 6 章 傳感器的選用與安裝 為了讓機器人知道轎子的狀態(tài)，我們需要在抬轎機構上安裝一些傳感器實現(xiàn)反饋控制。設計軸間距約為 45mm。如果小輪取 12 齒，節(jié)圓周長為 12*3=36mm 節(jié)圓直徑為 36 ? ? mm 與絲杠軸徑相差太小 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 故小輪取 14 齒，其節(jié)圓周長為 14*3=42mm 節(jié)圓直徑為 42 ? ? mm 可行 查表得，當小輪轉速為 2400rpm，小輪齒數(shù) 1z 為 14 時， 3M (6mm寬 )同步帶的基本額定功率為 ，大于我們要求的 50w，故可行。故小輪齒數(shù)為 16。 經(jīng)計算，我們需要的減速比 2400 21200i?? 現(xiàn)有圓弧齒 3M 帶型的同步帶輪，齒數(shù) 32。 根據(jù)前文計算，電機轉速需要達到 2400rpm，對于一般 24V 直流電機要求過高，不易選到合適的產(chǎn)品。由于 V帶傳動和圓帶傳動屬于摩擦傳動，可能會出現(xiàn)打滑現(xiàn)象 [30]，不適合作微調。這樣必然會導致機構重量上升，這課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 將不利于比賽。常見的傳動方式有齒輪傳動，帶傳動，鏈傳動，帶傳動又分為 V帶傳動，圓帶傳動和同步帶傳動。設加速時間為 T= ，那么 22 0 .0 0 8 6375a aGDT N mt?? ? ? ? （ 56） 同樣，按照圖 3－ 5 中的加速度功率計算公式，可知 31 .1 5 1 0937aa TP kW? ?? ? ? （ 57） Ⅲ 確定 P P P W? ? ? （ 58） 考慮到摩擦，振動等原因，選取安全系數(shù) S=，得 ? ，取提升電機功率 50PW? 。 對快速電機選型時，按照 LaP P P??即勻速運動時負載功率與加速度功率之和來確定額定容量。 ? ? ， ?? 考慮軸承摩擦力矩可以忽略，絲杠驅動轉矩 T= 21 ta n ( 39。)2dTF ???? （ 52） 其中 T ——驅動轉矩 1T ——螺紋力矩 2T 、 3T ——軸承摩擦力矩 F——軸向載荷 電機軸 驅動力矩 阻力矩 帶輪 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 ? ——螺紋升角 2d ——螺桿中徑 39。 圖 52 提升電機受力 已知轎子與旅客機器人共 11kg，考慮某些環(huán)節(jié)自動轎夫機器人和手動轎夫機器人會承擔不同重量， 取負載為 8kg。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 電機與帶輪之間 力矩在平面里構成一個平衡力系，如 圖 52 所示。 在整個抬轎機 構 ,主動驅動的運動只有提升部分的移動。 N額定容量一般而言，按 決定額定容量就足夠了，嚴格的說 包括的項目應該比此事更多。：加減速功率， 。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 負載估算負載力矩穩(wěn)定負載功率有效做功所需的力克服摩擦的力根據(jù)驅動系統(tǒng)模型計算負載力矩????LLLLTPTP97 3?：穩(wěn)定負載功率， ； kW：換算到電機軸的負載力矩， ； mN ?：電機轉速， ； srad /：效率。因此在精密定位和寬調速范圍的應用場合，一般都會選用伺服電機。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 圖 419 手動轎夫機器人實物 圖 420 手動轎夫機器人模型 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 圖 421 自動轎夫機器人實物 圖 422 自動轎夫機器人模型 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 第 5 章 驅動傳動系統(tǒng)的選型設計 提升電機的選擇 比賽中機器人的性能，首先取決于它的電機驅動系統(tǒng) [26]。各模塊之間有安裝連接的零件，這樣可以使各模塊相互獨立，方便拆卸，為參賽做好最后的準備。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 圖 418 轉動分解后的跟隨結構 小結 根據(jù)上述功能模塊的設計，我們制作了自動轎夫機器人和手動轎夫機器人需要實驗的各版機構。這樣出現(xiàn)扭矩時 擋邊上與支撐結構上線速度不一致導致摩擦的情況就得到了解決。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 圖 418 力封閉的跟隨結構 跟隨著力封閉結構的思路，我們把轉動做了分解。相對于下面與轎子面接觸的支撐結構，這條線上的旋轉半徑較大，而角速度相同。這個機構在調試中比前版摩擦小 了很多，但是在旅客機器人的重心沒有停在轎子中間時，即有較大扭矩時，移動副的摩擦依舊很大。在這一系列力的作用下，摩擦變得很大，在某些特定的地方還會出現(xiàn)卡死的情況。 圖 416 滑動摩擦跟隨 根據(jù)前一版本的設計，我們在上面加上了很多地滾輪，使滑動摩擦課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 變?yōu)闈L動摩擦。 在轎子把手的支撐機構上放出一些余量從而形成移動副是最簡單最容易想到的方式。這里成為了直接關系到我們機器人能否完成任務的技術難點。當下山時，這個力矩會使自動轎夫機器人驅動輪抓不住地，溜下山坡。不難看出，只要手動轎夫機器人于自動轎夫機器人的速 度有一點不一致，就會產(chǎn)生摩擦 [21]，由于自動轎夫機器人需要把轎子抬得很高，這個力就會有一個很長的力臂，給自動轎夫機器人一個很大的力矩。這個機構需要摩擦足夠小，這樣才能近可能降低手動轎夫機器人通過轎子對自動轎夫機器人的力的作用。 圖 415 改進后的 凸輪鎖死機構 這個機構完全可以滿足要求。 螺栓 偏心輪 軸 把手帽 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 圖 414 凸輪的工程圖 于另一側需要安裝檢測 器件，沒有位置安裝另一個偏心輪，只能用螺刷擰緊，所以這個機構實際不能達到 4mm的調解范圍， 甚至不能滿足 3mm的比賽要求。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 圖 413 凸輪鎖死機構 其原理是：當偏心輪與軸轉動到最小半徑時，螺栓放松，把手帽也被放到最松，當偏心輪與軸轉動到最大半徑時，螺栓被拉緊，把手帽也被夾到最緊。為了簡化設計，我們用偏心輪代替了凸輪，用螺栓代替了銷完成這個設計。 綜上所述，我們需要設計一個可以僅僅用手而不借助任何工具就可以快速固定，且可以適應 28 .5 31 .5mm mm內所有情況 的鎖死機構。兩者之間接近 2mm 的厚度差給我們的鎖死帶來了很大的困難。我們已經(jīng)從主辦方購買了紅方和藍方的轎子各一只，經(jīng)過測量，其厚度分別為 29mm和 。 比賽規(guī)則規(guī)定，主辦方提供的道具誤差在 ? 5%以內。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 圖 411 自動轎夫機器人轉動模塊 圖 412 手動轎夫機器人轉動模塊 圓錐滾子軸承座 單向腳輪支架 上 安裝平臺 下安裝塊 萬向腳輪支架 上安裝平臺 下安裝塊 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 鎖死機構 前文提到，比賽中自動轎夫機器人需要和轎子固定，而轎子是主辦方提供的道具，比賽上場后才會給比賽隊伍。當然，這種設計方式也有他的弊端，它使得自動轎夫機器人和手動轎夫機器人的旋轉機構模塊產(chǎn)生了一定的差異，不利于備件的準備和更換[19]。我們設計制作了圓錐滾子軸承的軸系相關零件以及腳輪與絲杠提升模塊的連接單元。 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞 課件之家精心整理資料 歡迎你的欣賞