{管理信息化智能制造}工業機器人設計說明說移動機器人已經成為機器人研究領域的一個重要分支。在軍事、危險操作和服務業等許多場合得到應用，需要機器人以無線方式實時接受控制命令，以由于具有機構簡單、活動靈活等特點尤為受到青睞。按機器人分為非全方位和全方位兩種。而輪式移動機構的類型也很多，對于一般的輪式移動機構，都不能進行任意的定位和定向，而全方位移動機構則可以利用車輪所具有的定位和定向功能，實現可在二維平面上從當前位置向任意方向運動而不需要車體改變姿態，在某些場合有明顯的優越性；如在較狹窄或擁擠的場所工作時，全方位移動機構因其回轉半徑為零而可以靈活自由地穿行。另外，在許多需要精確定位和高精度軌跡跟蹤的時候，全方位移動機構可以對自己的位置進行細微的調整。由于全方位輪移動機構具有一般輪式移動機構無法取代的獨特特性，對于研究移動機器人的自由行走具有重要意義，成為機器人基于以上所述，本文從普遍應用出發，設計一種帶有機械手臂的全方位運動價值的平臺參考和有用的思路。機器人研究所研制的Navlab-1和Navlab-5系列機器人代表了室外移動機的發展方向。德國聯邦國防大學和奔馳公司于二十世紀九十年代研制成能爬行、坐立、伸展和打滾，而且摔倒后可以立即爬起來。本田輪子和滾子之間的夾角為Y，通常夾角Y觸點轉動。輪子由電機驅動，其余兩個自由度自由運動。由三個或三個以上的正交輪，由兩個形狀相同的球形輪子(削去球冠的球)架，固定在一個共同機驅動轉動和繞輪子軸心的自由轉動。兩個輪子架的轉動軸方向相同，由一個電機驅動，兩個輪子的軸線方向相互垂直，因而稱為正交輪。中國科學院沈陽球輪由一個滾動球體、一組支撐滾子和一組驅動滾子組成，其中支撐滾子所示。每個球輪上的驅動滾子由一個電機驅動，使球輪繞驅動滾子所構成平面輪子在滾動和換向過程中同地面的接觸點不變，因而在運動過程中不會使機器計劃自動化領域自動機器人主題確立立項，開始了這方面的研究。在國防科工上海大學研制了一種全方位越障爬壁機器人,針對清洗壁面作業對機器人提器人可在保持姿態不變的前提下,沿壁面任意方向直線移動,或在原地任意角度旋轉,同時能跨越存在于機器人運行中的障礙,不需要復雜的輔助機構來實現平務機器人，并對課題當中的一些關鍵技術，如新型全方位移動機構、七自由度機器人作業手臂和多傳感器信息融合等技術，最后給出了移動機器人的系統控制方案。全方位移動機構當中的輪子與麥克納姆輪的區別在于：這種全方位輪使小滾子軸線與輪子軸線垂直，則輪子主動的滾動和從動的橫向滑移之間將是真正相互本課題從普遍應用出發，設計種帶有操作臂的全向運動機器人平臺，該平本文研究內容主要有：了解和分析已有的機器人移動平臺的工作原理和結構，以及分析操常用的結構和工作原理，對比它們的優劣點。在這些基礎上提出可行性方案，并選擇最佳方案來設計。根據選定的方案對帶有機械臂的全方位移動機器人進行本體設計，包括全方位車輪旋轉機構的設計、車輪轉向機構的設計和機器人操作臂的設計。要求全方位移動機構轉向、移動靈活，可以快速、有效的到達準確的完成指定工作。設計完成后要分析全方位移動機構的性能，為后續的研究提供可靠的參考和依據。對機器使用功能方面的要求：實現預定的使用功能是機械設計的最基本的要求，小、重量輕、效率高、外形美觀、噪聲低等往往也是機械設計時從保證滿足機器的使用功能要求和經濟性要求兩在設計移動機器人本體時應遵循以下設計原則：（2）應給機器人暫時未安裝的傳感器、功能元件等預留安裝位置，以備將機器人的運動包括縱向、橫向和自轉三個自由度輪式移動機構預期設計要求實現零半徑回轉增大了車輪與地面接觸面積，減小了打滑現象，但電機固定保持輪子受力平衡使整個機構可以平穩運動，將輪子設計為兩個一組來實現。采用了個深溝球軸承作為徑向支承，方面避免了車輪對電機產生彎矩；另一方面保證了車輪的剛度軸承外圈與車輪內表面配合，由于內圈并接配合，設計了個電機殼結構，作電機和軸承的連接車輪旋轉部分的具體結構分為五個部分：定位通過電機軸外表面徑向定位。此外,此處選用深溝球軸承作為支撐.深溝球軸承主要承載徑向載荷同時也可以承載小的軸向載荷求,而且深溝球軸承經濟性好,方便購買。而作為徑向支撐,它主要避免了車輪對電（2）電機預裝在電機殼上，依靠電機殼凸緣軸向定位；但徑向定位不能利用電機定位止口定位，只能采用車輪調整電機軸的（4）整個車輪分為兩部分組合而成。一個是帶有軸徑的車輪,另一個是不帶（5）整個旋轉部分結構設計完成,但它必須與轉向機構連接起來才能實現全使用是采用兩個配合來固定住旋轉部分,通過四個螺栓的連接來實現和轉向軸的連接,從而使轉向機構和轉動機構連為一體,最終實現全方位移動。一系列傳遞最終將軸向力轉移到車體上。所以說，轉兩軸的連接一般選用聯軸器。聯軸器主要用來聯接軸與軸(或聯接軸與其它回轉件)以傳遞運動和轉矩,有時也用作安全裝置。本文中沒用選用標準的聯軸器,因為標準的聯軸器整體尺寸過大,占用空間大,且不利于安裝,不符合設計要求。同時,由于軸僅受到轉矩的作用而軸向力很小，所以兩軸都采用平鍵來周向固定,型：整體式和剖分式,如圖2.9和2.10所示。整體式裝配時定心性好，但必須側如圖2.11所示為箱體結構的示意圖。它通過左右兩側對稱的呈L型的矩形價格較貴價格便宜外形體積大功率中等價格便宜在機器人機電控制系統中，舵機控制效果是性能的重要影響因素。舵機可以是一種伺服馬達。2）舵機的工作原理：原理，知道它的控制原理就夠了。就像我們使用近100轉/分。如果用直流電機，由于受轉速和力矩的影響，要配減速器。而如對于單個車輪而言：因此，選擇了北京和利時公司的57BYG250E-0152型號電機。靜轉矩為面摩擦力，要求的轉速不高，因此主要計算電均每個車輪的摩擦力為：設計移動機器人車體是應遵循以下幾個原則：（2）在設計的移動平臺應能夠給機器人暫時沒有安裝的體。它同樣是保證機器人具有良好的環境適應能力的關鍵。本文設計的車體采用的是合金鋁框架式結構，如圖2.13所示共分三層：第合，而是機械、電子、計算機等技術的有機融合。本文雖只設計機械本體部分，人系統能否完成指定任務的基礎。機構，可使車輪實現零半徑轉向。末端執行器結構形式多樣，但總的設計都有以下幾點基本要求：考慮傳送或操作過程中所產生的慣性力和震動，以保證夾持安全可靠。（2）手指應具有一定的開閉范圍，手應具有一定的開閉角度（手指從張開到（3）應保證抓取物體在手指內的夾持精度，應保證每個被抓取的物體在手（4）要求結構緊湊、重量輕、效率高，在保證自身剛度、強度的前提下，機械中提供驅動的裝置和方式很多，如電機驅動、液壓驅動、氣壓驅動等，這些驅動方式的特點，叢中選擇適合移動機械手的器人操作機械手臂所要求的位置精度，液壓和氣壓驅動也很難滿足。置，常用的有帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動和蝸恒定，齒輪傳動具有不變的瞬時傳動比，所以可應用到高速傳動中；結構緊湊，文的移動機器人，只需能夠抓住物體，控制物體工業機器人應用的雙指機械式夾持器按其手爪的運動方式可分為回轉型和的結構，它與前者相比具有結構簡單、控制容料為鋁合金，表3.1列出了鋁合金與鋼物體和末端執行器手指之間的靜摩擦系數，則：帶入數據,得,得手臂部分是機械手的主要部件它的作用是支承腕部和手部，并帶動它們做臂部設計的基本要求：臂部通常即受彎曲（而且不是一個方向的彎曲也受扭轉，應選用抗彎和性，其內部可以布置各種機構，這樣就是結構緊湊、動是變化的，為了減少沖擊，要求啟動時間的加速度和終止前減速度不能太大，桿件A和桿件B通過螺栓連接即可形成的組合設計具有以下幾個優點：（2）調節機械臂的重心位置：舵機的內部結構是未知的，因此其重心可能通過擺動關節和回轉關節的組合就可以形成完整的機械臂各桿件處于水平時候對第關節產生最大的力矩，計算方法是等效械臂的中點計算：機械手臂是機器人最終工作的執行者,本文模仿人的手臂設計了三關節機械行器采用開合式兩指結構。采用舵機控制手臂的轉動。設計的抓取最大重量為黑色金屬、有色金屬、非金屬材料和各種復雜的復合材料材料。靜應力下工作的零件，應分布均勻的（拉伸、壓縮、剪切應選用組織高的材料。零件尺寸取決于接觸強度的，應選用可以金星表面強化處理的材料，如：調質鋼、滲碳鋼、氮化鋼。（1）毛坯制造大型零件且批量生產時應用鑄造毛坯。形狀復雜的零件只有性、熱膨脹性和變形能力等，應選用鍛造性能（2）機械加工大批批量生產的零件可用自動機床加工，以提高產量和產品料。要求時，就不應該選用價格高的材料。這對大批量制（2）當零件的質量不大而加工量很大，加工費用在零件總成本中要占很大（3）要充分考慮材料的利用率。例如采用無切削或少切削毛坯，可以提高材料的利用率。此外，在結構設計時也應該設法提（4）采用局部品質原則。在不同的部位上采用不同的材料或采用不同的熱機器上使用的零件材料品種和規格不同。機械性能直接影響機械手的工作質量。了。軸的運動主要受到扭轉力,所以只對其扭轉抗扭截面系數：將數值帶入公式計算得：則：和強度等方面選擇45號鋼來制造。加工時為了增大車輪與接觸面的摩擦力，車整個車輪部分承載的重量為12Kg。由于整個移動機構有四個車輪，這樣每個輪的齒面硬度低于350HBS，熱處理方法為調制或正火，常用材料有45號鋼和40Cr等。加工方法一般為熱處理后切齒，切制后即為成品，精度一般為8級。本文設計的齒輪副速度要求不高，所以設計選用40Cr為材料，軟齒面即可滿足對于齒輪的校核將從兩方面來計算：齒面接觸疲勞強度的校核公式為；式中：為齒根危險截面處的理論彎曲應力；殼體類零件它們的性能要求很低,所以盡量選擇質量輕,價格低廉且符合設計要求這有利于材料的購買，同樣這種材料是滿足設都是線接觸。對手指的校核就以線接觸為準。車體支撐件由于與車輪軸之間為滾動摩擦,需要選取一種耐摩擦,同時要求強度大,質量輕,價格便宜的材料來制造。工程塑料擁有良好的綜合性能,其強度、剛度、沖擊韌性、抗疲勞等不較高,特別密度小,因此其強度高。因數小并有自潤滑性,因而耐磨性好。聚甲醛材料是一種相當便宜由于本設計中的負荷低,移動機構的速度不快,從而此處選擇有聚甲醛這種工程塑從每個件的受力來看，材料聚甲醛的各個力學性能完全滿足本文的機器人移動速度慢，從摩擦的角