应用于有限行动能力老人护理机器人机械系统设计

盐城工学院本科生毕业设计说明书 2016摘要伴随着科学技术的进步，机器人得到了世界的广泛关注与应用。在应用方面仍然具与巨大的潜力，其应用领域包括自动驾驶、未知领域的探索、工农业自动化生产、高危环境无人工作等，其中服务机器人的发展将对人类生产、生活产生深远影响。服务机器人是一个集成机械结构，信息采集，结构控制于一体的自动化设备。针对实际要求的设计，本文针对机器人在家庭使用当中的情况进行了分析，并且设计了相关的机械结构，以满足相应的要求。其中主要包括两大机械结构的设计，机械手结构的设计和行走机构的设计，并使用谐波减速器以达到速度控制的效果关键字：机器人；机械手；谐波减速器Abstract: with the progress of science and technology, the robot has been widely concerned and applied in the world. In the application still with huge potential, its application fields including automatic driving, unknown field exploration, industry and agriculture production automation, dangerous environment no work, which the development of service robots will of human life and production, produced far-reaching effect. Service robot is an integrated mechanical structure, information collection, structure control in one of the automation equipment. According to the actual requirements of the design, this paper analyzes the situation of the robot in the home use, and designed the relevant mechanical structure to meet the requirements of the corresponding. Which mainly includes the design of the two major mechanical structure, the design of the manipulator structure and the design of the walking mechanism, and the use of harmonic reducer to achieve speed control effect Key words: robot; manipulator; harmonic reducer7 目 录1绪论11.1老人护理机器人的定义1 1.2产生的背景1 1.3国内外现状22总体方案的论述3 2.方案的选择3 2.2机械手的描述4 2.3行走机构的描述4 2.4机器人其它部位的描述4 2.5机器人的结构草图42.6助老机器人工作原理52.7老人护理机器人工作模式63 机器人机械手的设计计算6 3. 机械手的参数确定63.1.1 结构参数63.1.2 运动参数73.1.3关节的运动参数7 3.2 纵关节的结构草图9 3.3横关节的结构草图10 3.4 纵关节的校核11 34.1步进电动机11 3.5 制动及原理134 机器人行走机构的设计计算14 4.1 参数的确定14 4.1.1结构参数和运动参数14 4.3行走机构的校核16 4.3.1常规Mecanum轮的结构特征及运动特性：16 4.3.2负载与行走稳定性对结构的要求20 4.3.3对行走机构减速电机的校核215 机器人其他重要部位的校核和装配22 5.1 机械手的固定22 5.2 固定机械手螺栓的校核23 5.3 机器人的装配246 结 论24致 谢25参 考 文 献25附表一277 1绪论1.1老人护理机器人的定义 老人服务机器人目前处于早期阶段，国际机器人联合会对服务机器人的定义是：服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它从事的服务可是人类生存的更好，使制造业以外的设备更好地工作。德国生产技术与自动化研究所（IPA）对服务机器人所下的定义是：服务机器人是一种可以自由编程的移动设备，它至少应有三个运动轴，可以部分或全自动地完成服务工作。这里的服务工作不是只为工业生产而从事的服务活动，而是为人和单位完成的服务工作。服务型机器人是为人类服务的特种机器人，主要从事家庭服务，维护、保养、修理、运输、清洗、监护等工作。1.2产生的背景随着时代的发展，世界家用机器人技术日新月异，联合国近期公布的一项数据，到2007年年底，家用机器人的使用数量已经提高6倍，然而随着机器人的大范围使用，其价格大幅下跌1。从机器人的出现到本世纪80年代初，机器人技术的发展过程，经历长期缓慢。到90年代微机技术，微电子技术，互联网技术等的飞速发展，机器人技术也得到了飞速的进步。除了工业机器人水平提高之外，各种非制造业先进的机器人系统同样的进步。服务机器人，在机器人成员当中属于年轻成员。迄今为止，还没有一个严格的规定，不同国家对服务机器人，在国际上也有一定的差异。在应用范围上，服务机器人的范围很大，主要从事管理、维护、修理、运输、清洁、安全、施救、监护等工作。国内智能轮椅上已取得突破性进展，上海交通大学和上海电气集团共同研究智能轮椅原型。它的人机接口，包括操纵杆，鼠标，键盘，触摸传感器，等视觉，声纳传感器，红外传感器和碰撞传感器。避开障碍，避碰，沿着墙走，跟着人走动，出家路标导航等多种常用功能。医疗协助和支持身体的重量和平衡的工具，称为助力器件，运用群体是很难行走的老年人和残疾人的，或者感知的困难和弱视盲人等。广泛应用于今日的设备，支持的功能很简单，而且满足舒适性和安全性有限，不适用于其下肢完全失去控制或上肢力量不足瘫痪患者，很难让这些简单的设备，辅助站立和行走，而且不可以帮助残疾人和老年人实现高质量的、独立的生活，随着我们的这几年技术发展，机器人技术，包括电机控制、传感器、导航等，与传统的辅助装置，结合形成的辅助机器人，已经成为研究的热点，服务机器人技术的早期，在国外，特别是美国，日本，韩国等，取得了许多研究，我国起步较晚，但由于先进的制造技术，在国家863项目“年龄、残疾机器人概念样机的研究与开发”，是成为智能机器人的关键技术的研究已经取得了初步的研究成果，成为支持机器人的机构设计，导航技术研究的一个简要的概述2。机器人主要用于支持用户的肢体，帮助用户去行走站立，确保安全是最重要的，目标是满足人体的结构优化设计，材质，便携，和机构的支持，机器人的底盘是整个机器人的机构设计的基本机构，支撑行走电机和其它部件，集成发动机的动力，主要表现在不同的道路上走的情况，机构包括一个前轮驱动，后轮驱动机构与四轮驱动机构。1.3国内外现状 欧美国家在服务机器人产品研制开发方面起步较早。1982年荷兰开发一个装在茶托上的实验用机械手RSI，主要完成喂饭和翻书，这个项目对后来的轮椅机械手Manus有很大的影响。Manus开始于1984年，它的臂包含5个自由度，经过几年的测试后，由荷兰的Exact Dynamics bv公司生产并投入市场。1987年，英国人Mike Topping研制了Handy 1康复机器人样机,使一个患有脑瘫的6岁男孩第一次能够独立就餐。它属于工作站式机器人，在已知的环境中， 机器人按操作要求，从相应的物品架上抓取所需物品。20世纪90年代初，欧盟提出了TIDE计划，旨在促进帮（assistive）技术研发，以满足社会和工业要求，改进残疾人和老年人的生活质量，提高欧洲服务业市场的发展水平。 进入21世纪， 法国国家科学院、德国联邦研究协会分别提出Robea、GURP计划积极推动服务机器人的研究。美国家用服务机器人的研发也起步较早， 并已推出部分代表性的产品。其中一种叫“护士助手”机器人，已经在医院和家庭使用。美国Stanford大学开发的MOVAR机器人，可以穿行到各个房间，机械手上装有力传感器和接近觉传感器以保证工作安全可靠。这类机器人一般工作在未知环境，由于在未知环境下控制的复杂性以及控制成本等原因， 这类服务机器人大多处于研究开发阶段。我国在服务机器人领域的研发起步较晚。1995年清华大学开发了一个七自由度移动式护理机人，以高位截瘫作为护理对象， 目标是在无人看护的情况下替患者完成取药、送水、翻书等工作。近年来，在国家863计划的支持下，我国在家用服务机器人研究和产品研发方面已开展了大量工作，并取得了一定的成绩。哈尔滨工业大学研制的“导游机器人”、“迎宾机器人”、“清扫机器人”令人耳目一新。华南理工大学机器人研究室成功研制出了一张机器人护理病床。但总的来说，我国目前在服务机器人方面的产品仍然很少，技术不够成熟，与发达国家的服务机器人产业仍有较大的差距。2总体方案的论述2.方案的选择根据本毕业设计的的要求，可提出三种方案。方案一、制造一个便利的机械手，然后再买一个带有自动化控制的轮椅。把机械手装在轮椅上。这个方案的好处是：机器人可以处理各种复杂的任务，抓取等，而且具有很强的便捷灵巧性。缺点是：机械手自由度活动度越高，设计起来就更加的困难。就算设计完成之后，设计出来的产品也很难满足要求保证稳定性。方案二、制造并设计一个可以行动的机构，即、智能轮椅。买一个智能的机械手并把它安装在装在行走机构上，这样就构成了一个整体的服务机器人。方案三、自己制作一个简易的机械手，再制作一个行动机构，并且把自己设计的机械设备安装到移动设备上。通过综合考虑选择方案三。2.2机械手的描述第三个方案的的机械手有4个自由度，我们又称之为四个关节。肩关节部分由两个关节组成。一个是纵向的关节，它被放置在肩部，它的上面是第二个关节，一个横向的关节。然后，在横关节的输出末端接上机械手的手臂。另一端，在大臂管件接上一个横关节，这个将被用作肘关节，他也是一个横关节，称之为肘关节。接下来，接上一个小臂管件，在肘关节的输出端，在小臂管件相对的一端安装一个横关节，我们称之为一个腕关节。然后再他们的末端安装上一个机械假手。一个横关节和一个纵关节就是我们设计的重点，对于机械手4个关节来说3。2千克是我们制作的机械手能承受的最大质量。换句话说，我们要求不管在什么地方，2千克的分量它都能提起。肩关节设计中心到肘关节设计中心的长度为600毫米，肘关节的设计中心到腕关节的设计中心长度为600毫米。人类手臂能够实现的动作是我们设计这款机械手的目标，它的操作范围大，能够抓取小球，传递玩具等。老人也可用它递端茶倒水等。2.3行走机构的描述对于行走机构来说，绝大部分零件和关键部分都是在市场上可以找到的。在行走机构的选用上，我们选用的是三轮结构，这样同样具有稳定性。前轮是一个万向轮。为了让他能实现最大限度的转弯，后两轮分别独立驱动，。无级调速电机成为驱动部件的选择4。2.4机器人其它部位的描述4个摄像头被安放在在机器人眼部位置，用于传输眼前的景象。在机器人的胸部位置装上触摸屏，传感器，电源等设备，使该机器人能避开障碍物。2.5机器人的结构草图 机器人结构示意图如图1：图1 机器人结构示意图2.6助老机器人工作原理辅助行走单元可以基于操作者的意愿来控制车体运动的快慢以及转向.老人护理机器人安装于手柄上的压力传感器测量行走者作用于手柄的力的大小和方向， 从而使机器人按照人的意愿前进或者后退.人施加于手柄的力是靠安装于手柄的压力传感器测量得到的.安装于车身前端的3组超声波传感器可以实现及时避障，从而保证老年人安全行走.由于老人护理机器人要实现代替老年人取物品的功能，而且要求跟随车体随意移动；因此安装于老人护理机器人的轻型作业臂必须具有足够的自由度和良好的可操作度， 同时还要求重量轻、体积小、安全性能好，具备稳定、快速地在周边空间内工作的特点.如图8 所示.轻型机械臂由肩部、大臂、肘关节、小臂、腕部、末端执行器等功能模块组成.一共有肩部回转、大臂回转、肘关节回转、小臂回转、腕部回转以及手爪张和6 个自由度. 为增加工作效率，将各驱动单元直接安装在关节处，采用伺服电机控制，并在各个关节处装有光电限位开关，末端执行器装有摄像头。2.7老人护理机器人工作模式根据老人护理机器人满足的功能要求，将其划分为4 种工作模式（父状态），其中每种工作模式又根据实际工作情况的变化划分为几种不同的子状态，老人护理机器人处于不确定的环境中，适应不同情况的变化而进行控制.当外界环境发生变化时，如果不满足系统的触发条件，则认为系统还是处于原始状态； 如果满足系统的触发条件，那么系统就会自动转移到其他状态.如图2-1图2-1助老机器人工作模式图3 机器人机械手的设计计算3. 机械手的参数确定3.1.1 结构参数肩关节设计中心到肘关节设计中心（上臂）的距离为600毫米，肘关节设计中心到腕关节设计中心（下臂）的距离为600毫米。这样就可以让每个关节的重量在选型时不会超过1Kg，所以假定各关节的重量1Kg。并规定机械手能拿起的的最大质量为=2Kg。3.1.2 运动参数为了方便和适应日常的行走习惯，我们使用的谐波减速比为100.所以机器人的行走规定速度设计为1.55。3.1.3关节的运动参数3.1.3.1纵关节步进电机的选择该步进电机大部分时间是承受两部分的转矩，一个是克服机械手自身重量由此做工产生的转矩,另一部分是我们在操作时机械手能拿起的最大重量物体，因此产生放入转矩6。并设安全系数K=1.8，则有= =12所以=37.8 重力加速度 肘关节设计中心距离肩关节设计中心的长度 =0.3 腕关节设计中心距离肘关节中心的长度 =0.6因此步进电机要要求的最大转矩=37.8。通过机械设计手册 我们选用三相步进电动机，型号为VRDM364，它的基本信息如表1：表1 三相步进电动机基本信息没转/步数额定转矩保持转矩重量配套驱动器4000.450.510.45D921谐波齿轮传动机构的介绍选取谐波齿轮减速器对关节实现减速可以缩小关节的尺寸，因此谐波齿轮减速器与一般齿轮传动进行比较7，有以下有点：（1） 传动比的控制可调区间大。（2） 结构相较而言不复杂，体积小，质量轻。（3） 同时参与啮合的齿轮对数多，承载能力大，且阻尼较大。（4） 传动的准确率高，在相同制造精度次下，谐波齿轮传动比一般齿轮转动精度至少高一级。（5） 齿侧间隙便调整，易于获得零侧隙传动。（6） 传动效率高。谐波减速器在机器人中经常用到，它由钢轮、波发生器和柔轮三个基本构件组成。 在谐波齿减速器，柔性轮的制造是最主要精度和性能所在。有没有合理的制造与设计，柔性轮和轴的结构，这关乎到传动机构能承载多大的力、结构强度和传动精度，特别是对于稳定性的要求。由于在于变化的应力状态下工作的软轮体，容易引起疲劳破坏引起的牙根疲劳裂纹延伸。疲劳断裂是谐波齿轮传动中最常见、最主要的失效模式8。纵关节谐波齿轮传动机构的设计计算电动机的最大轴向宽度为 L=57.21.414-=80.9这样可以减小关节的径向的大小。因此，我们大致选择的75-85分度圆的直径。设钢轮节圆直径为，柔轮节圆直径为，谐波齿轮传动的减速比由下式计算。柔轮为输出轴时 = 或 = -其中 - 钢轮齿数； - 柔轮齿数。取所有关节的减速比为 =100取所有关节的齿数差为 =1有式知，柔轮齿数 =100，钢轮齿数=101但是我们还需要通过查模数手册，是的谐波齿轮的分度圆直径大小适中，于是我们取模数=0.8，则钢轮、柔轮的分度圆直径=0.8101=80.8。横关节的步进电机及其谐波齿轮参数纵关节是最大的关节力矩，上述模型尺寸的横向联合选择的步进电机将能够满足要求的扭矩。因此，另外三个接头选择此电机必须符合要求。横向联合谐波齿轮传动的设计计算参数与纵向接头相同9。3.2 纵关节的结构草图 纵关节的草图如下图，其结构：固定在内侧的输入端盖的步进电机，与输入端盖的内侧应制出凸台。一个平面的键与波形发生器通过固定放置在在电机的轴上。输出端盖与柔性轮连接，钢轮和柔性轮之间为直径65mm宽为10mm的深沟球轴承10。纵关节的具体尺寸如下图所示：图2 纵关节尺寸3.3横关节的结构草图 横向连接结构示意图如下：输入轴固定在输入端盖上，输入轴与钢轮连接，电机输出轴上放置波形发生器。输出端盖与柔性轮连接。在电机的一端，轴承支承着端输出轴11。具体尺寸如下图所示：图3 横向连接结构示意图3.4 纵关节的校核34.1步进电动机在这种情况下，所描述的外部力或力矩的纵向接头。在图的情况下，纵向接头是受最大的外部力矩，并且手的最大质量是2Kg。=2 =1.36腕关节的质量为1，腕关节对纵关节产生的转矩,=1 =0.6肘关节的质量为1，肘关节对纵关节产生的转矩=1 =0.3总转矩T=+ =2.26最小转矩就是此转矩是纵关节输出端应达到的，此时的转矩是通过谐波齿轮减速后的转矩。那么，电机应承受的转矩T为=0.0226在上面已经选择的电机的输出转矩0.45，大于电机承受的转矩，所以，该种电机能满足要求12。3.5 制动及原理在大多数情况下，减少电机的功率不降低它的一半的速度。因此，通过反向供电方式实现制动，电流过大而造成损坏时，实际上会引起绕组损坏。所以这种方法是不太现实的13。如果电机在最大速度反转，绕组两端的电压实际上是电动机的起动电压，即绕组将承担起双起动电流。随着点击的继续运转，如果如此大的电流持续的冲击，电机和电源都会完全被烧坏。与之对比的是，反馈制动实现有效和安全的制动的原理是通过反向电压来制动。当电机正常运行时，电动机两端的电压是多少？假设电源供电电压为12V，电机正常运行，理想值的反向电压12V，结果实际电压两端的电机绕组0V。此时，如果输入电压被删除，只有反向电压，绕组形成电路和反向电流，电机将停止。电机绕组电阻越小，通过电机绕组的电流越大，制动效果越明显14。一些电机控制器可以将消耗电池产生的反向电流回流到给电池充电。这种制动方法称为反馈制动。用来连接绕组电阻两端的短路是一个简单的制动方法，在这种制动的方法情况下，反向电流转换热量被排放出来，而不是被返回到电池回收利用，显然反馈制动比他要更节能，虽然有时会作为反馈制动。许多控制电机的集成之中，具有动态制动或反馈制动功能，在现实的运用过程之中，使用该控制器具有此功能，至少具有动态制动功能15。尽管机械制动效率低，但往往可以发现，仍有大量的齿轮减速机使用这种方法。通常情况下，这些电机有内置的电机机械制动器，如智能轮椅。通常情况下，在电流通过后，制动器必须释放，否则电机不能正常运行。一旦制动电流被切断，它将立即使电机停止。当然，这是最好的时候也可以切断电源的电机。一个小小的遗憾是一般的机械制动工作电压和电源电压的电动机本身是不同的。例如，电机的供电电压12V，工作电压为24V制动。即使所需的电压相同，我们仍然选择动态制动或制动反馈，这样效率会更高，而且还有些简单。因此，如果你真的有一个带有制动的电动机，可以考虑将制动装置拆下。因此，反馈制动的联合使用，其中包括一个驱动轮行走机构16。4 机器人行走机构的设计计算4.1 参数的确定4.1.1结构参数和运动参数此家用服务机器人的质量大约设计为为30-40。设计计算中取定机器人的质量。两后轮的直径。，万向轮作为前轮，大部分都可以买到。行走机构模块的长度450，宽度为450。该机器人的行走最大速度为1.5。4.1.2动力参数减速电机的选择设减速电机输出轴应具有的最高转速为 =设路面的理论摩擦系数为0.1.机器人可以达到最多加速度=1。由于各种因素的影响，路面的摩擦系数是会变化的，设可靠系数K=1.2，则有 阻力=1.248N设减速电机最少应输出的最大转矩为则有 =F=2.4查机械设计手册：选取TYV2齿轮减速机。该减速电机的输出转速为150，减速比为9.5，允许的负载为15W，最大输出转矩为9.6 。 TYV系列高精度微型特种减速电机采用高新技术，可配电子无级调速17。它的草图及尺寸如下图：4.2 行走机构的草图 4.3行走机构的校核4.3.1常规Mecanum轮的结构特征及运动特性：Mecanum轮运动原理如图2所示.使用的常规Mecanum轮结构，如图所示，的基本结构特征是：（1）从轮毂的轴向方向观察，和车轮铰接一些可以自由滚动辊表面必须信封形成半径相等的半径的圆柱面，为工作表面。（2）所有相同轴滚轮必须具有相同的角度偏置滚子和车轮轴，并满足0| 90度18。图2中各参数如下:图1 常规轮Fig1 TraditionalMecanum wheel轮子、棍子的作用半径。过点垂直于 的一对正交单位矢量, 方向同轮毂轴线。 过点 垂直于 一对正交单位矢量, 方向同辊子轴线。 i轮毂及棍子的角速度,方向分别按矢量 , 右手定则确定。 分别是过 , 点的速度矢量。点 对点 的相对速度矢量。 与 所夹锐角,辊子偏置角。设某瞬时第i轮与地面接触作用点表示为 , 根据Mecanum轮的结构特点,必存在一条直线通过 点分别与辊子轴及轮轴相交,其交点分别为 , ,本文称直线为轮i与地面的作用法线。根据Mecanum轮结构特点,用矢量分析法,根据图2有:由(1) (2) (3)式得: (4)在(4)式两边同乘辊子轴线单位矢量因: 图2Mecanum轮运动原理Fig. 2Motion principle of the Mecanum wheel（5） Mecanum轮速度和车轮轴上的点的速度和速度之间的关系。3轮的全方位运动速度在平面上，布局的三个轮子的结构不是直线，是三角形。在直线的布局结构中没有任何实用价值，只有三角布局结构具有一定的承载能力。当各驱动轮的车轮轴方向不确定时，可形成各种系统的结构形式，形成不同运动特性的系统。为了获得多方向运动系统的布局结构的特点，我们假设3轮的3轮系统之间的关系是任意三角形，如图3所示。，分别代表3个中心，分别表示3轮的运动速度矢量。设置点是系统做定点旋转的旋转中心。以轴的角度，轴是垂直于一般平面的车轮轴19。图3 3轮系统运动原理Fig. 3Motion principle of the three wheeled system令:根据图3,可得3轮三角形系统实现多位运动的运动学关系:(1)仅沿x轴运动时的运动学关系 (2)仅沿y轴运动时的运动学关系 (3)仅绕C点旋转时的运动学关系式中表示 点的坐标。实际Mecanum轮电机系统，为了使加工的时候经济方便，系统中所有Mecanum轮的参数是通用的，那就是，几何形状和结构参数的所有车轮是相同的。该系统的所有3个车轮的结构是完全相同的，几何参数和运动参数是相同的20。4.3.2负载与行走稳定性对结构的要求 作为机器人或其他行走系统的移动部件和基础部分，三轮运动系统不仅需要一定的承载能力，而且还需要静态和动态运动的稳定性。三轮的三轮支撑行走系统形成一个三角形支撑几何体。整个系统的重心是三角形，系统可以满足静态稳定的要求。但对于一个实际的运动系统来说，满足静态稳定的条件是不够的，同时还必须满足动态稳定性的要求。在一般情况下，系统的静态稳定裕度越大，就越容易保证动态稳定的要求。通过三角几何中心的等边三角形的重心的距离相等三边有最大的静态稳定裕度。三运动系统的等边三角形的布局结构。客观和系统的全方位运动系统要求等于全方位静态稳定裕量，等边三角形就可以满足这一要求21。从系统的负载特性和运动稳定性的考虑，采用等边三角形布置的圆形Mecanum运动系统的几何布局设 点在坐标系Cxyz中的坐标为.因系统做平面运动,根据图3有下列运动学约束关系:由(8) (9)式有系统定轴旋转的条件:即满足下式:综合(10) 、(11)式知:要使系统实现多向运动, 3个轮轴线方向必须符合下列要求:的方向必然与O1O2O3 的3条中垂线夹角相同且不为直角22。4.3.3对行走机构减速电机的校核此机器人的重量为，后面两个轮子的直径，前轮选用标准的万向轮，这在大部分地方都可以得到，而且他的强度与刚度要求也能够满足。行走机构模块的长度450，宽度为450。该机器人的行走最大速度为1.5.设减速电机输出轴应具有的最高转速为 =即减速电机的最大输出速度应大于147 设路面的平均摩擦系数为0.1.机器人的最大加速度=1。由于各种原因导致路面摩擦系数改变的影响，设可靠系数K=1.2，则有 阻力=1.248N设减速电机应输出的最大转矩为则有 =F=2.4在上面的减速电机的输出转速为150，减速比为9.5，允许的负载为15W，最大输出转矩为9.6 。 它能满足动力要求。当然，电机只能承受相应的转矩，但是机器人产生的弯矩它并不能承受。因此，有必要有一个相应的减少装置。它是用角钢来承载机器人的重量。所以，要检查角钢轴承。每个轴承应承担的动态负载的一半的重量的机器人。查机械设计手册，了解轴承动态载荷2.1KN，能承受2100N的重量，所以能够满足承载要求。5 机器人其他重要部位的校核和装配5.1 机械手的固定经过设计的机械手，它被固定在机器人的肩膀上。这里使用了一个自行设计的零件。它与机械臂的一端相连，另一端与机器人的肩连接。螺纹连接方式是机械手连接方式，机器人是螺栓连接。其具体结构见装配图示意图。螺纹连接件，主要由径向力，螺杆的轴向拉力。所以不要考虑线的连接强度。螺栓连接件，螺栓被拉伸，必须进行强度校核。四个螺栓组。一种是：最大拉力，机械手达到极限状态，最大拉力螺栓。位置图如下。动力荷载惯性力作用下，受力计算是非常复杂的，每一部分的最大加速度都是机械手的关节26。 图示位置是螺栓受力最大的位置5.2 固定机械手螺栓的校核设安全系数. =35.16N= = =1.98NF= =37.14N此力相对M8螺栓的强度来说很小。所以，强度足够。头部件及身躯均采用螺栓M8固定，行走机构和身躯也是用螺栓连接。5.3 机器人的装配 该机器人的装配是一个非常至关重要的环节。这里主要分为三个步骤。一、机器人的关节组件。装配机器人的关节应严格按照装配顺序。首先，输入端盖螺栓固定电机，螺栓应拧紧一个一个的预紧，以确保螺栓的受力是统一的。然后，将连接管连接，安装电机输出轴上的谐波齿轮的安装装置。每个关节基本上都是这样的组装。但经过组装，待测试看是否合格。在接头组装后，连接件与连接件连接。二、装配机械手的运行机制。 首先，减速电机固定在底板上，并固定在底板上。最后，采用挠性联轴器连接减速电机和车轮轴。当然，万向轮必须固定。机械手与正在进行的机械臂的连接件连接。三、头部部分连接到身体。行走机构被连接到身体底部。6 结 论这个设计可以很好的满足项目设计的要求和目的，因为它是更灵活的机械手用于的儿童或老人，可使抓取重量小于2公斤的物体，一般有四个自由度。行走机构是合作对象的选择，具有广阔的空间。该项目将在生产这些机器人，为需要服务的人，并希望得到良好的经济效益。本科课程设计是一个非常重要的组成部分谐波齿轮减速器，是机械手设计的核心。直接影响整个机器人的性能。在这方面，我也搜集很多的信息，理解应达到的一定程度。本课题设计，我有太多的信息，是在通过老师的帮助下完成设计一个完整的服务的机器人，对专业知识的过程中有进一步的了解，我相信，今后的工作是很有帮助的。致 谢在此之前，我对机器人知道的几乎为零。xx老师的细心指导后，终于把这门学科理解透彻。在此，我想向老师表达我衷心的感谢。毕业设计的主要任务是大四下学期，这样的毕业设计是比较长的，是一个很难的工作，在这段时间里可以对自己太多太多不理解和麻烦。在绝望时，我需要感谢的人太多了，尤其是我的老师xx。Xx十分平易近人，在这期间，xx老师不仅在毕业设计中帮助我，关心担心我毕业后的方向，我想，可以说这样好老师很少见到。毕业设计中的宽容，整体的设计方案都是相当没有头绪的时候，存在和很多细节都是模糊的，不知道如何开始，如果不是老师指导我真的不知道如何完成毕业设计。虽然学的那是比较纯理论的，实际使用的能力比较少，这是大学的学习缺陷，但不是理论上的研究，可以说很多工作我都没有办法开始。毕业设计是一项对四年的学习机械设计专业学生的反应，延时一个总的归纳与总结。可以说，毕业设计是大学四年来积累的一滴水。在大学四年里，我要感谢我的老师，帮助我的同学们，是他们让我从头开始，从空白到现在拥有。同时，我要感谢我的同学，他们帮助我成长，帮助我学习更多，让我了解更多。参 考 文 献1朱世强等.机器人技术及其应用.浙江大学出版社.2001.7.2平伟等.助行机器人研究发展和展望.机器人技术与应用.2009年第一期.3张炜.机器人服务员sulartpal.机器人技术与应用.2007年第4期4鲁涛.智能轮椅研究现状及其发展趋势.机器人技术与应用.2008年第2期.5王立权等.机器人创新设计与制作.清华大学出版社。2007.6万家富, 张文菲, 张占松. 网络监控系统原理与应用. 北京: 机械工业出版社, 2003.47（美）泰勒（Tayler.A）,（美）莱曼（Layman.R）,（美）布格（Buege.B）著；张伟, 张华平, 赵含东译. J2EE&Java黑客大曝光：开发安全的应用程 序. 北京: 清华大学出版社. 20038朱世强, 王宣银. 机器人技术及其应用. 杭州: 浙江大学出版社. 2001.79宗光华，张慧慧. 机器人设计与