利用電動機(jī)爬桿機(jī)器人設(shè)計(jì)說明書-展示頁
2024-10-20 04:09本頁面
【正文】 當(dāng)然，這樣的機(jī)構(gòu)絕非完美無缺的。 自鎖（固定） 向上運(yùn)動 120mm 180176。 向上運(yùn)動 120mm 自鎖（固定） 90176。 下面我們就該機(jī)構(gòu)運(yùn)動一周的情況列表作一下分析（此時曲柄處于頂端）： 曲柄旋轉(zhuǎn)角（逆時針） 上自鎖套運(yùn)動 情況 下自鎖套運(yùn)動情況 0176。 當(dāng)曲柄逆時針由最底端轉(zhuǎn)至最頂端時，下滑塊上升 2 倍曲柄的長度位移，即120mm。在自鎖套需解鎖時，由于橡膠具有很高的韌性，它能立刻恢復(fù)原來的形狀，不會因無法恢復(fù)形變而使下一步上爬動作失效。經(jīng)過篩選，我們決定曲柄、連桿與錐管用鋁板來制造，小球的材料則用橡膠。 對于此類機(jī)構(gòu)，一定的摩擦力也是保證自鎖發(fā)生作用的關(guān)鍵。 可是這樣一個爬桿機(jī)構(gòu)是一個封閉的機(jī)構(gòu)，那怎樣才能把機(jī)器人安裝到所要爬的管壁上呢？由此，我們設(shè)計(jì)的自鎖套就多了一個連接裝置，我們在兩個形狀對 稱的錐管對接處裝上鉸鏈，就像在 ADAMS 里給兩構(gòu)件用一個鉸鏈連接，然后在屏幕上顯示的那種鉸鏈裝置一樣，這樣自鎖套就能開合，自如地包攏住爬桿，然后在自鎖零件的對面接口處插上一個聯(lián)結(jié)銷，完整的一個自鎖套就套在了圓桿上。 ２ .３ .３執(zhí)行機(jī)構(gòu)形式設(shè)計(jì) ８ 針對上述的種種實(shí)際情況，我們小組在設(shè)計(jì)此爬桿機(jī)器人的時候就全面考慮了各方面的因素，從而確定各構(gòu)件的尺寸與制造構(gòu)件的材料。我們設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)是由電機(jī)經(jīng)減速直接驅(qū)動的，和利用氣動原理相比它多了一套傳動和連接機(jī)構(gòu)，但該機(jī)構(gòu)運(yùn)用的原理簡單，設(shè)計(jì)合理，而且它不僅能在自桿上爬行，更能在彎曲的管道外爬行，具體的示意圖見下。此外，該機(jī)構(gòu)具有環(huán)保等特點(diǎn)，它利用空氣作為動力源，無污染、運(yùn)動時無噪音，而且運(yùn)行速度快，可以在短時間內(nèi)使機(jī)器人爬到桿的頂端，它還能夠隨身攜帶氣包作為動力源，可以做到無線操作。 就采用汽缸驅(qū)動而言，它形式簡單、結(jié)構(gòu)簡便，從機(jī)械設(shè)計(jì)角度而言講究盡量采用基本機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)要簡單、可靠。（見右上圖） ２ .３ .２運(yùn)動方案選擇 上面所設(shè)計(jì)的爬桿過程都是在理想的情況下，很多實(shí)際因素都沒有考慮進(jìn) ７ 去：如摩擦力的大?。垂鼙谂c小球接觸面的摩擦系數(shù)），在曲柄過上下兩滑塊極限位置時，自鎖套內(nèi)由于小球在內(nèi)部運(yùn)動的關(guān)系，自鎖套所要進(jìn)行的向下運(yùn)動的位移，以及上下自鎖套、曲柄和連桿的質(zhì)量，還有電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)動速度，汽缸的推程大小、自重，所需氣包的容量及連接方式等等。（見中下圖） 在氣動方面，由于沒有聯(lián)結(jié)用的傳動機(jī)構(gòu)，因而直接由氣動元件帶動兩自鎖套往上移動。（見左下圖） 2）曲柄由頂端向底端逆時針轉(zhuǎn)動時，上下滑塊的受力情況恰與第一種情況相反，下自鎖套因受力自鎖而被固定，此時上自鎖套仍向上運(yùn)動，在曲柄過最底端時又出現(xiàn)了第一種情況。 若電機(jī)固接的曲柄是逆時針轉(zhuǎn)動。言外之意，此小球是能夠卡在這梯形的空間里的。 可這僅僅只是一個滑塊，那要怎樣才能實(shí)現(xiàn)它所要起到的自鎖作用呢？其實(shí)很簡單，想想為什么當(dāng)初要把一個原本 簡簡單單的矩形滑塊做成如我們上圖示的 ６ 這樣的形狀：套住圓桿的兩端多出了兩個梯形狀的“耳朵”，而且這“耳朵”還是中空的。 于是，我們就把電機(jī)與曲柄固接作為驅(qū)動裝，連桿作為傳動，兩滑塊作為自鎖裝置。其中上滑塊與曲柄相連，相應(yīng)的連桿接下滑塊。 該運(yùn)動原理與 上述的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)相比，在保留兩滑塊作為自鎖裝置的前提 ５ 下，省略了聯(lián)結(jié)兩滑塊的傳動裝置，轉(zhuǎn)而用兩個汽缸直接帶動兩個滑塊的上下移動。改機(jī)構(gòu)實(shí)際上是由一曲柄一端鉸接在機(jī)架上，另一端鉸接一連桿，連桿的另一端聯(lián)結(jié)一滑塊，在曲柄為主動件運(yùn)動時帶動連桿，連桿又帶動滑塊，使其在平面某一范圍內(nèi)做直線往復(fù)運(yùn)動（圖１）。 在平面連桿機(jī)構(gòu)中，能繞定軸或定點(diǎn)作整周回轉(zhuǎn)的構(gòu)件被稱為曲柄。 針對該爬桿機(jī)器人，我們小組通過討論提出了兩套設(shè)計(jì)方案，分別是 ：由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)帶動和由氣壓元件直接驅(qū)動。 ２ .２功能原理設(shè)計(jì) 通常情況下，一部的機(jī)器需要通過電機(jī)帶動一系列復(fù)雜的機(jī)構(gòu)使其正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這其中涉及到很多簡單且基本的機(jī)械機(jī)構(gòu)。 ２ .運(yùn)動方案設(shè)計(jì) ４ 該機(jī)器人模仿的動作是沿桿向上爬行，整個機(jī)構(gòu)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，而且我們目前所設(shè)計(jì)機(jī)器人爬行的桿是圓桿。 １ .３設(shè)計(jì)條件及設(shè)計(jì)要求 首先確定機(jī)器人運(yùn)動的機(jī)構(gòu)原理及所爬行管道的有關(guān)數(shù)據(jù)，制定多套運(yùn)動方案。曲柄與連桿鉸接，其另一端分別鉸接一自鎖套（即上下兩個自鎖套），它們是實(shí)現(xiàn)上爬的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。 該機(jī)器人模仿蟲蠕動的形式向上爬行，其爬行運(yùn)用簡單的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 為了綜合運(yùn)用機(jī)械原理課程的理論知識，分析和解決與本課程有關(guān)的實(shí)際問題，使所學(xué)知識進(jìn)一步鞏固和加深，我們參加了此次的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)。 １ 電動機(jī) 設(shè)計(jì)攀爬器 設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目： 爬桿機(jī)器人 學(xué)院： 電信 學(xué)院 班級： 自動化 0801 設(shè)計(jì)者： 20202031
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