JXSW01-010@两自由度风洞实验运动装置机械结构总体设计
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机械毕业设计全套
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JXSW01-010@两自由度风洞实验运动装置机械结构总体设计,机械毕业设计全套
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nts制图审核工艺阶段标记共 张第 张重量比例前端盖扬州大学广陵学院机械81001班标注化批准设计 标记处数分 区更改文件号签名年 月 日章佳豪章佳豪1:1972014.05.31ntsntsnts1 8 0648256 3491710 H8h847 H7f6技术条件1.装配图中螺钉均为M4规格；2.装配图中所示左右两轴线相交在同一平面，两轴线夹角55度左右。3.所有零件用煤油清洗，轴承用汽油清洗，涂油装配；35g647H75528 F8h7110h9110H7 0-0.087()()0+0.035实测定子外径尺寸,保证配合间隙0.02-0.05( )-0.016 0)(50h650H7 ()0 +0.025实测转子孔径，保证配合间隙-0.01+0.019.()12050h6 ()-0.016 0M42x1.5-6H/5g36h6( )0-0.01610AA6A-A252制图审核工艺阶段标记共 张第 张重量比例弯刀部件转配图扬州大学广陵学院机械81001班标注化批准设计 标记处数分 区更改文件号签名年 月 日章佳豪章佳豪序号代 号名 称数 量材 料备 注1 2 3 4 5 6 7 8 9 10GB/T 1096-2003前端盖上支承座直流无刷伺服电机键4x4轴承61807后端盖空心轴钢管 轴套直流无刷伺服电机1钢1 1 1 2 1 1 1 1 1钢 钢 钢 钢 钢 钢1:1912014.05.31M24x1.5-6H/5gnts110h9110H7 0 -0.087 ( )( ) 0 +0.035 实测定子外径尺寸,保证配合间隙0.02-0.05 ( )-0.0160 ) (50h650H7 ( )0+0.025实测转子孔径，保证配合间隙-0.01+0.019.( )12050h6 ( )-0.0160M42x1.5-6H/5gM24x1.5-6H/5g36h6 ( )0-0.016A-A1 2 3 4567891011nts制图审核工艺阶段标记共 张第 张重量比例直流无刷伺服电机扬州大学广陵学院机械81001班标注化批准设计 标记处数分 区更改文件号签名年 月 日章佳豪章佳豪1:1942014.05.31ntsntsBB8060547 26 27135AA80605471制图审核工艺阶段标记共 张第 张重量比例钢管扬州大学广陵学院机械81001班标注化批准设计 标记处数分 区更改文件号签名年 月 日章佳豪章佳豪1:1922014.05.31nts 实习报告 生产实习是我们机械 设计 专业学习的一个重要环节，是将课堂上学到的理论知识与实际相结合的一个很好的机会，对强化我们所学到的知识和检测所学知识的掌握程度有很好的帮助。为期 3个月 的生产 实习 ，我 选择了杭州中久自控 有限公司，在 杭州中久有限公司 实习 当中，我们学到了许多课本上没有的知识， 掌握CAD,Pro/E,Solidworks 软件， 受益匪浅。 1.通过 杭州中久自控有限公司 生产 实习 ，深入生产第一线进行观察和调查研究，获取必要的感性知识和使自己全面地了解 杭州中久自控有限公司 的生产组织形式以及生产过程，了解和掌握本专业基础的生产实际知识，巩固和加深已学过的理论知识。 2.在 实习 期间，通过对典型零件机械加工工艺的分 析，以及零件加工过程中所用的机床，夹具、量具等工艺装备，把理论知识和实践相结合起来，让我们的考察，分析和解决问题的工作能力得到有效的提高。 3.通过 实习 ，广泛接触 机械工程师 和工人技术人员的专题报告，学习他们的好的 生产 经验，技术革新和成果，实践中的经验，学习他们在机械行中的 敬业 精神。 4.通过在杭州中久自控有限公司实习 ，掌握一台 设备 从毛坯到产品的整个生产过程，组织管理，设备选择和车间布置等方面 的知识，扩大知识面，开阔了视野。 （二） 生产 实习 的要求 为了达到上述 实习 目的，生产 实习 的内容和要求有： 1.机械零件的加工 根据 实习 公司 的产品，选定几 台设备 作为 实习 工作 对象，通过对 非标 零件机械加工工艺的学习，掌握各类机器零件加工工艺的特点， 掌握各画图软件， 了解工艺在工厂中所用的机床，刀具，夹具的工作原理以及定位方式，在此基础上指定其中几个典型的零件进行重点的分析研究，要求如下： （ 1）阅读和查阅典型零件的零件图及其加工图，了解该零件在机床中的功用及工作条件，零件的结构特点及要求，分析此零件的加工工序、 工艺。 （ 2）大致了解毛坯的制造工艺过程，找出铸（锻）件、型材的分型（模）面。 （ 3）深入了解零件的制造工艺过程以及零件的制造前所需要的哪些处理，找出现场加工工艺情况； 2.装配工艺 （ 1）了解机械的装配组织形式和装配工艺方法和装配工艺所需要注意的精度、平行度、垂直度的要求。 （ 2）了解个中装配方法中的优、缺点，如何避免缺点；及装配方法使用类型、nts 要求。 （ 3）了解典型装配工具在装配方法中的工作原理，结构特点和使用方法。 （ 三 ）生产 实习 的内容 1.工作台面加工需要注意：平行度，平面度，精度等；工作台面表面需要进行淬火处理；在安装时需要用百分表进行精度调整而且精度的调整要与国家标准来对照； 2.夹紧与孔的大小，接触面的面积大小，水平面是否水平有着密切的联系； 3. 加工工件时需要考虑效率、成本、和精度，具体要求由工厂情况而定； 4. 发 黑 处理：强制性的氧化措施 5. 工作台的加工先加工工作台面，再以工作台面为粗基准加工导轨面； 6.镗床夹具由主要部分组一个完整的镗床夹具，应该由夹具体、定位装置、夹紧装 置、带有引导元件的导向支架及套筒、镗杆等主要部分组成。 7 . 钻床夹具的主要类型钻床夹具简称钻模，主要用于加工孔及螺纹。它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。 8 . 铣刀类型选择 根据被加工零件的几何形状，选择刀具的类型有： 1）加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头刀，粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀， 2）铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀， 3）铣键槽时 ，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀， 4）孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具， 9. 加工中心是一种备有刀库并能自动更换刀具对工件进行多工序加工的数控机床，是具备两种机床功能的组合机床。它的最大特点是工序集中和自动化程度高，可减少工件装夹次数，避免工件多次定位所产生的累积误差，节省辅助时间，实现高质、高效加工。 10.加工中心可完成镗、铣、钻、攻螺纹等工作，它与普通数控镗床和数控铣床的区别之处，主要在于它附有刀库和自动换刀装置。 三：感受 实习 中 ，在 机械工程师及 技术人员的带领学到了很多。让我对原先在课本上许多不很明白的东西在实践观察中有了新的领悟和认识。在这个科技时代中，高技术产品品种类繁多，生产工艺、生产流程也各不相同，但不管何种产品，从原料加工到制成产品都是遵循一定的生产原理，通过一些主要设备及工艺流程来完成的。 本次 实习使我第一次亲身感受了所学知识与实际的应用，理论与实际的相结合，让我也大开眼界， 这次生产实习对于我以后正式 工作也受益菲浅。在短短的三个月 中， 让我 初步的认识了这个社会，对于以后 工作、做人所应把握的方向，也有所启发！ nts 毕业设计（论文）开题报告 1、结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000字左右的文献综述： 风洞试验设备是一个国家航空航天事业发展的基础设施 ,对国家的航空航天事业、武器装备研制以及国民经济的发展发挥着非常重要的作用， 风洞试验是飞行器设计的一个重要组成环节 ,依据运动的相对性原理，将飞行器的模型或机构固定在人工环境中，人为制造气流流过，以此模拟空中各种复杂的飞行状态，获取试验数据。每一种新型飞行器的研制都需要利用风洞实验机械模型，在风洞中进行大量的试验。飞行器要进行风洞试验离不开风 洞模型支撑，风洞模型支撑主要有硬式支撑 1、磁悬浮支撑、绳牵引并联机构支撑 2等。磁悬浮支撑系统复杂，成本高，绳牵引并联支撑系统的稳定性不高，其试验研究处于起步阶段，而经过长期的理论发展与实践验证，硬式支撑系统的理论体系已趋近于成熟，因而在风洞试验中得到广泛的应用。通常在进行机构动力学仿真时，所建立的模型构件为刚性构件，在作运动分析时不会发生弹性变形。本文通过对两自由度风洞试验运动装置机械结构设计提供基础研究，为风洞实验的动态实验提供了一种技术手段 。 尽管飞行试验技术日益发展 ,风洞试验在航空航天飞行器发 展早期研制阶段的重要性有所减弱 ,但在开发新型飞行器和概念飞行器 ,以及在现有飞行器型号的基础上进行改进 ,如无人作战飞行器、军用航天飞机等概念研究与改进时仍发挥着重要作用。 随着信息技术的发展 ,应用现代信息技术实施风洞试验现场与异地的风洞试验数据使用单位的风洞远程试验协同 ,把风洞试验现场的试验过程、试验数据、分析结果实时传输到风洞试验数据的使用单位 ,并实现实时的语音、视频交流 ,缩短时间与空间的距离 ,增强人与人的沟通 ,提高试验与分析的效率 ,对提高试验能力 ,提高风洞试验数据使用水平 ,减少试验成本 ,提高试验效率具有重大 意义。 在远程试验方面 ,美国近年来已建立了 “航天局发展中的具有智能系统的革命化航空风洞 ” (Developmental Aeronautics Revolutionizing Wind Tunnel Systems ofNASA: DARWIN) 3 ,通过远程网络系统把 NASA每个研究中心的风洞设备和计算设备与波音公司、麦道公司等工业部门联系起来 ,这样气动力数据和相关信息可以更快、更省、更好地提供给工业部门和研究人员。 2007 年美国建立的“远程风洞控制室” ,把空军 Arnold 工程发展中心 (AEDC)风 洞中进行的军机外挂投放发射系统复杂试验的音、视频和数据实时送到 Eglin 空军基地 AEDC数据显示间 (AEDC Data Display Room, ADDR)。 美国空军可根据试验现场及测得数据 ,经过远程实时讨论 ,及时更换外挂物和确定外挂位置 ,从而具备了在 Eglin 空军基地远程监控和支持Arnold 工程发展中心进行较为机密的外挂物投放发射风洞试验的能力。 2003年座落在意大利航空航天中心 (CIRA)的 1号校准风洞 (CT1)实验室为地理位置上分散的用户和不具备试验设备资源的用户实现了一种远程访问演示系统 ,能够 远程访问实验室设备 ,并能够进行实时试验。通过该系统的网络和多媒体技术 ,可与相关网站进行链接 ,用户不必到试验现场就可在远程实验室进行实时试验 4 。 远程协同技术方面 ,国际上大的跨国公司和设计部门均采用的分布式的协同工作方式 ,通过计算机网络和任务调度安排软件 ,以及实时的语音视频通信、电子白板、及时视频会议实现把工作人员跨地域的合作 ,提高了工作效率 5 。在协同工作环境下 ,每个参与人员能够及时了解当前的工作任务 ,也有利于管理者及时知道任务完成情况 ,把握全局。每个成员能清楚知道任务的目标 ,其他成员也能得到其他参与 人的工作反馈 ,有利于任务执行人及时、高效完成任务。 nts 远程试验方面 ,相对于世界发达国家 ,我国空气动力设施远程共享起步较晚 ,但国内相关部门在信息化提高效率方面也做了卓有成效的实践。 2005年 ,中国航空工业空气动力研究院启动了 MISS W 系统 (Management Information Smart Systemfor Wind tunnels),是为造时在建的 FL-9 生产型低速增压风洞而开发的 ,是一种针对航空生产型风洞的通用性数字信息解决方案 5 。该系统功能设计包括风洞资源管理、试验质量控制、试验过程控制、 故障诊断、权限控制 5 个功能模块以及图片操作、文献操作 2 个底层支持模块。该系统为基于 B/S (Browser/Client)模式的三层系统体系结构。 MISS.W 系统于 2007 年投入运行 ,采用 Web Service 技术和工作流技术 ,能够使用户实现对风洞资源、试验过程和试验数据等信息的控制。MISS-W系统首次在国内风洞领域的应用 Web Service技术和工作流技术 ,在增强风洞管理的控制能力的同时 ,有效提高了风洞运转的效率和科研人员数据利用能力。 MISS.W 系统成功解决了风洞试验信息不完整、风洞试验岗位分布零散 、风洞试验管理困难、试验数据使用不便、试验结果难以共享等问题 ,为未来风洞远程试验、智能管理、多试验手段数据融合处理和分析奠定了坚实的技术基础 6 。 我国大型客机研制在中断 20 多年后又重新启动 ,国家在上海建立了大型客机研制中心 ,国内各飞机制造公司和飞机设计所 ,如西安飞机公司、沈阳飞机公司、成都飞机公司、 611 所等均参与其中 ,飞机远程协同设计逐步建立起来。处于异地设计图纸能直接到飞机制造车间的数控机床 ,实现了设计到制造的无缝连接。但大型客机研制单位到风洞试验单位的远程试验协同还未见有报道。气动中心作为国内最大 的风洞试验研究机构做过相关尝试 ,取得了一些经验 ,但也未正式建立风洞试验远程协同系统。风洞试验还是原有的模式 ,型号单位带试验模型来气动中心 ,从试验准备到风洞试验 ,再到出试验报告均吃住在气动中心 ,效率低下 ,费用高。 远程协同技术方面 ,我国近几年的研究内容很广泛 8-14。 远程协同系统是利用通信网络把远程音视频实时交互系统、电子白板共享系统、远程控制系统等多种系统整合在一起 ,利用现代通信技术和计算机技术把 多个区域的设计人员、办公人员联系在一起 ,突破地域的限制 ,为设计、工程建设参与者和管理者远程提供一个信息化的、高效的、现代化的沟通手段。为处于异地的参与人员提供一个协同工作的公共平台 ,以便充分利用两地资源 ,提高工作效率 ,避免过多的人员集中到工作现场 ,有利于管理人员及时掌握工作进度 ,加强设计和工程建设的管理和协调。 应用远程协同技术 ,国内多家单位建立了远程协同设计 8 、远程协同测试和故障诊断 9-12 远程协同医疗 13 、远程协同教学 14 等方面得到很好的应用。 在远程协同设计方面 ,西安交通大学的江平宇探 讨了基于 Web方式和 Java方案的新一代远程协同产品设计的系统结构及实现 ,为便于协同设计 ,提出了 -种基于浏览器 /服务器 /数据库三层集群结构的 CAD协同设计模式 ,提高了 CAD设计的效率 7 。 在远程协同测试和故障诊断方面 ,上海大学的吴晓峰研制了基于网络的远程监控与故障诊断系统 ,对各类生产线自动控制系统进行异地监控和远程维护 ,提高了人维护水平和效率 ,降低故障率 ,为企业的 ERP和 MES的提供了良好的基础平台 ,极高的实际应用价值 9 。 在远程协同教学方面 ,浙江工业大学的李伟提出了基于 CSCW 和 FMS 的远程协 同教学平台 ,探讨了虚拟教室的协同教学工作模型 ,利用实时视频、语音和多 Agent 技术 ,远程互动教学平台 ,取得很好的应用效果 15 . nts 毕业设计（论文）开题报告 2、本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 风洞试验系统包括尾撑弯刀、预弯支杆、自由滚转支杆、模型、角位移传感器和迎角控制系统以及数据采集与处理系统等几大部分组成。 （ 1）风洞启动前，将试验模型的俯仰姿态角调平，使初始迎角为 = 0 ；将模型滚转角置于 = 45 的“”字状态，并记此时的初始滚转角为 = 0 （ 2）启动风洞，待风洞流场建立后，根据模型运动模拟的要求， 启动下面的电动机 ， 控制 模型 左右 运动； 启动上面的电动机，控制模型上下运动。 （ 3）气动 /运动参数测试系统在模型运动过程中，对气动力、力矩、姿态角、角加速 度等参数进行实时同步测量，并传输至数据处理系统中进行处理和显示。 （ 4） 待指令执行完毕后，根据模型的运动情况，适时关闭风洞，试验过程结束 。 1 REINM,etal.Ground-Based Simulation Of Complex Maneuvers Of A Delta-Wing Aircraft J .AIAA Journal Of Aircraft,2008,45（ 1）： 286-291. 2 BERGMANNA.Modern Wind Tunnel Techniques forunsteady testing J .NNFM，2009， 102： 59-77 3David J. Korsmeyer, Joan D. Walton, Bruce L. Gilbaugh and Dennis J. Koga oDARWIN REMOTE ACCESS AND DATA VISUALIZATION ELEMENTS. AIAA96-2250. 4Felice Cennamol, Francesco Fusco,Michele Inverno, Alessandro Masil, Andrea Ruggiero. A Memotc Control led Measurement for Kducat ion and Training ofExperiments in Wind Tunnel. MTC2004-Instrumentation and Measurement TechnologyConferences Como, Italy, 18-20 May 2004. 5樊昌 ,张连河 .基于 Web Service 的 风 洞 信 息 数 字 解 决 方 案 . 航空计算技术 .2007,37(4):124-128. 6文福安 ,杨光 .并联机器人机构概述 J.机械科学与技术 ,2000, 19(1):69-72. 7江平宇 ,陈献国 .基于 Web 的同步远程协同产品设计的实现 .机械工程学报 ,2002,38(3):34-38 8邹建文 ;王安庆 ;林中达 ;基亍 Web 的火电厂远程监控及故障诊断系统开发机屯工程技术 ,2010. 1 9吴晓峰 ,王瑞华 ;韩永生 ;远程监控与故障诊断系统的研究与应用自动化仪表 ,2009,30(3):22-25 10何焱 ;张光伟 ;马媛媛 ;基于 Internet 的设备远程监控与故障诊断机电工程技术 ,2005.9 11毛红保 ,徐卿 ;梁伟 .基丁 -Web的远程故障诊断技术研究 .计算机下程与设计 ,2005.3 12陈运奇 ;卢喜烈 ;张丽娟 ,等 .远程心电监测系统在区域协同医疗中的应用 .医学信息学杂志 ,2009, 30(6) :15-19 13李伟 ;李澎林 ;李平 ,等 .基于 CSCW和 FMS的远程协同教学平台 实现 .浙江工业大学学报 ,2009,37(4) :416-420 14朱朝 ,王国胜 ,梁益华 ,杨永 .一个 CFD 计算作业调度系统的设计与实现 .2006,36(4):130-131 15 朱韶峰，黄吉风洞模拟相似参数的实用探讨 J科技通报， 1989， (6) nts 毕业设计（论文）开题报告 指导教师意见 ： 1、对“文献综述”的评语： 2、对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果 的预测： nts 指导老师： 年 月 日 所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日 nts 机械工程学院毕业设计（论文）外文资料翻译 教 科 部： 机械电子系 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 章佳豪 学 号： 100007146 外 文 出 处： （用外文写） 附 件： nts 第八章 管道爬行 器 和其他特殊情况 有许多不 常用 的移动机器人的应用。一个特别有趣的问题是从内部检 查 和修复管道。 放置一个机器人在管内的，有时不需要挖一段街 或其他障碍物阻挡进入管 道 。机器人可以 被放置在管内一个方便的位置，只需隔离管内现有的关节或阀门。这些管道机器人，俗称管爬虫，是非常特殊的设计，由于特殊 的环境，必须 由它们 工作。管爬虫已经存在在检查，清洁，和或修理在管道的核反应堆，在城市的街道水管，甚至是上下五英里长的油井。 虽然对环境的形状可以是圆形的和可预测的，但 管道爬行器运动 系 统 仍有 着许多问题。 车辆可能需要到处去走急弯，通过焊接，渗水，或粘接缝。一些管道都非常硬，爬虫可以用力推撞向墙壁作为牵引，有些是很软，如加热管要求履带是既轻又柔软。一些管道输送滑油或非常热的水。一些管道，像水，电源和石油管道，直径可以大到几米 ; 其它管道是小至几厘米。一些管道 沿其长度 改变大小或部分 有 不规则 的 形状。 所有这些管道类型都需要有自主机器人。事实上，管爬行机器人必须频繁前往工作地是因为它们完全自主，它可以是到目前为止，这是几乎不可能，拖动的绳索或通过无线电 联络 向机器人时，它是内部的 管。其他管道爬行器拖动绳索，可以放置在大负载履带，迫使它 设计来将很难 ，尤其是在走一个垂直的管道。所有这些不寻常问题的地方，对履带的机械部件和运动系统有很高的要求。 在这些类型的机器人末端效应通常是检查工具测量壁厚或相机目视检查表 面状况。有时候，机械工具，被用来刮去表面的铁锈或 其他的腐蚀，在管壁插塞孔，nts 或者，在油井的情况下，在管 壁吹孔。 这些效应并不复杂机械，本章将重点放在需要 不寻常的移动系统环境和不同寻常的方法来推进 包括外部管行走和移动。 在下面的图中所示的管道爬行器 机理 给了一个在各种管内移动的概述。 一个和另一个之间的选择必须根据管道，输送物料的特定属性，如果机器人要 在 工作原位或干管。 除了那些 在这本书中所示，有对设计的移动机器人和许多其他的技术和布局 的 管道或容器。 水平爬行器 在水平管 管道运动是 和在 水平地面上驾驶非常相似 。 履带 必须有 一 定程度引导 能力 ，因为它必须 判断出 管道角落 情况 ，而且还因为它必须呆在管底部也可能撞到 了墙壁和翻倒。 在 四轮市场 有 许多水平管道爬行防滑履带驱动原理，也很常见。 轮式管履带车轮形状特殊，以符合圆形管壁的形状，跟踪爬虫的胎面倾斜也是同样的道理。 这些车辆的悬架和运动系统经常 出现也 很简单。图 8-1 和 8-2 展示了两个例子。nts 垂直 爬虫 机器人车辆 在 垂直管 移动的设计 必须 要 有办法把对管壁产生足够的摩擦。有两种方法 能 做到这一点，跨越 管道有 反 向 管壁 的推力 ，或将磁铁 装 在轮胎或履带胎面。一些 湿 滑 的金属管道 需要结合极 大 反 向 墙 的力 和特殊的胎面材料或形状。一些管道太软而不能承受太多轮胎或履带的力量，必须使用一个系统，使管道能大面积负载。 垂直管系爬 虫 还有一个问题要考虑 。在 垂直管直线上升乍一看似乎 很 简单 ， 但作为履带穿过管 它 经常 由于畸形 履带 轻微错位 于 管 道 的表面 而 螺旋 上升。 这种螺旋缠绕的 缆绳，最终扭曲 而被 破坏。 解决这个问题的方法是将系绳通过旋转接头的底盘，但这带来了 一定 程度自由 度，且该设计 复杂 ， 昂贵。多节履带 是 一个更好的办法 ， 是让少量的一部分导向的运动。 关于 垂直管道爬行 器的 牵引技术 nts 至少 从 四个 放 面处理设计处理与牵引问题。 *钉，螺柱，或 齿牙 *磁铁 *研磨剂或防滑涂层 *像氯丁橡胶的高摩擦材料 每种类型都有自己的优点和缺点，都应仔细研究部署一个机器人 ，机器人 在管道内不会 卡住 会 是非常困难的。管道表面的条件和在管道的任何活动或剩余材料 ，也应 被 研究和了解保证 处理 或材料不 会被 化学袭击。 尖刺 ，钉，或 带 齿的轮子或履带仅可用在内部损伤是可以接受的管。镀锌管会 因 刮伤 而 导致腐蚀，和一些硬塑料材料 的 管可能 因 力 产生 划痕 ， 裂纹。 其优点是，它们可以产生很高的牵引力。尖刺车轮证实在油井使用中，它可以经得起 滥用 。他们所需要的是履带式跨越的内管，这样他们可以推压 相对的管壁 。 磁性轮的优点是车轮可以自己吸在管壁 ;缺点是管道必须是铁类金属。 磁铁将需要有运动系统 在 墙壁上提供力， 从而降低了管道应力。 他们也有优势，履带可以更小因为它不再 需要 跨越一个大的管 道 整体 。 利用磁轮不限于管 的 爬虫和被任何 被 视为 的 机器人 ， 将花费其大部分 生命行驶 在铁 管 表面。 nts 用磨料浸渍橡胶轮胎 ， 铁和塑料管， 但如果磨料装入这些类型会因松散的有效性的泥流而磨掉， 某些类型的磨料，能掌握干管表面以及齿面清洁，并产生更少的损害。 高摩擦橡胶履带在许多应用程序 控制下 工作，但必须注意使用正确的橡胶化合物。一些橡胶 能 保持 状 态 甚至在潮湿的粘性 环境 ，但其他 一些橡胶会 变得很滑。一些化合物可以迅速地在找到腐蚀管道的流体。并且它们对管壁无损伤，是简单而有效的牵引技术。轮式垂直管道爬行器 轮式管道爬虫，像他们的陆上表兄弟，是最简单的垂直管道的爬虫类型。虽然这些类型使用的车轮没有轨道，他们仍然被称为管爬虫。实用的布局范围为三至六个或更多车轮，通常都是用于在最大牵引力上驱动经常滑管壁。 nts 理论上， 爬上一个管道用尽可能少的驱动器和被动弹簧接头。图 8-3 显示了所需的移动立式管道最简单的布局。这设计可以很容易地得到被困或无法通过管倒接头处 ，甚至可以是通过管壁上的大畸形。 下一个最好的布局增加四分之一轮。这布局是更强大的，但有些情况下某些类型的管和管配件也 可能 被困，参见图 8-4。 自由的中心线性度 使车辆保持在一个管nts 履带 爬虫 nts 轮式履带 在 工作以及在许多情况下，轨道提供一定的优势。这种较低的压力往往刮管少。 分散开的推动自发段墙边机制的力量也意味着径向力本身可以很高，大大提高了车辆的滑移阻力。图 8-5 显示了非常常见的 三种运动跟踪的管道爬行器 。 其他管道爬行 机器人 对于管道不能承受较高的内部力量，另一种方法是必须进一步蔓延履带的力量在更大的区域。 已有开发了至少两个概念。一个使用气球，另一线性延伸的腿。 第一个是一个独特的概念，采用 气囊 （气球）上最后一个线性致动器，这是 利用 充满空气或液体 的 扩展推动了对管壁。获得 大 的力量对管壁的摩擦力，产生高 的 转向，如果需要的话，通过旋转之间的耦合的实现这两个部分。 这种耦合 的爬行 段，和向前的运动 在 整个车辆通过收缩 气囊 前完成，推进， nts 扩大，收缩后段，拉到前部，扩展它，然后重复整个过程。 行程是缓慢的，但 这个概念没有很好地应对障碍或尖锐的棱角 ，但有对管壁上非常低的压力的优点，可能需要采用这种设计。 采用这一设计提出了在航天 飞机的柔性纤维管左右移动的 一个概念 。 另一个 爬行 式管道爬行器有一个看似复杂的形状 ， 但这个形状有某些独特的优点。在大的管道核反应堆蒸汽管从内置管内壁近管道的中心延伸的传感器 。 这些传感器的井是由相同的材料构成的管，通常是一种高档不锈钢，但不能被机器人刮掉。机器人必须具有一个形状可以绕过这些突起。尺蠖运动车包括三个部分，每个部分带有可延伸腿，提供了极大的流动性和可变几何解决这些障碍。图 8-6 示出了这种概念的一个最小的布局。 外管的车辆 也有一些应用，需要在车辆沿着管的外侧移动，以消除不必要的或杜绝危险，或从一个管移动到另一个 处理中 的 杂乱的管道。 CMU 系统的拆除石棉外管的学步车， BOA，就是这样一个车辆。虽然根据这本书的定义它不是机器人，但它仍然是值得包括在内，因为它显示了真正的机器人广泛的移动系统，最终可能不得不在意想不到的环境中移动。 BOA 是一个框架学步车。是通过移动和一套夹具夹紧管道 来 运动 ，延长另一组在 管 前，和与第二组夹具夹住 管。 RedZone RoboticsTarzan，一个在罐立式 垂直管步行臂 ，是一个非 常不寻常的概念，提出了一个在装满油的管道里面走动概念。 这辆车是类似于国际空间站维修臂，它从一个管道移动到另一个管道 上， 不像 ISS 臂， Tarzan 必须 在 重力nts 下 工作。 由于 Tarzan 不是自主的，它使用系绳 获得从罐外电源和控制信号 。手臂是全液压，利用旋转执行器和气缸。 总之，有 18 个驱动器。试想一下， 一个在手臂 的 系绳管理 18 个 复杂性 的 控制执行器，完全走出在一个充满 的 管槽！ 蛇形的 在自然界中，有一类动物，左右移动的蠕动。这已被应用于机器人的一个小小的成功，尤其是那些为了在所有三维移动。 按定义，蠕动需要许多致动器 ，柔性构件，和 /或 巧妙 的机制耦合段 。 的优点是，机器人 的 横截面非常小，允许它适应十分复杂 的 环境，推进本身推动的东西。 缺点是，致动器的数量和高移动零件计数。 还有许多其他不同寻常的运动方法，还有更多 正在开发 迅速发展的移动机器人领域。该鼓励读者在网络上搜索，了解更多 的 这些不同，并 有时奇怪的解决方案，以走动在 罕见的环境 中 ，如内，外管，内底的问题储罐，甚至，最终，人体内部。 第 9 章比较运动方法 什么是流动性？ 现在我们已经看到了很多方法，机制和环境中 动来动去的机械联系，让我们讨论如何对它们进行 比较。一套标准化的参数 是 必需的 ，但是这对比意味着我们必须先回答这个问题：什么是流动性？它可以定义是由有多大的障碍的移动系统，或者是它可以如何爬陡峭的斜坡？也许它是多么好，或者，它如何爬上楼梯？有多深沼泽它可以打通，或有多宽裂隙它可以遍历？是方程速度一部分？ nts 答案似乎是所有这些事情，而 我们如何能比较 一个独立的柴油 40 吨推土机 和 一个苏打罐的大小 的 双“ A”电池供电抛出两轮尾牵引机机器人 的 流动性 ？ 这似乎是不可能。需要有一些方法甚至比赛场地是有效的流动系统，无论其大小的比较。在这一章，我们会探讨移动系统的几种比较方法从一个描述流动性方面的详 细讨论系统本身。然后，许多流动性挑战的室外环境提出了将 被 调查。一组流动性指标， 会 提供一个一目了然的比较，并提出了切实可行的具体案例比较的方法 ，且将被讨论 。 移动系统 在 公平的竞争环境中， ， 移动系统所比较，进行调整以得到有效的大小相同。这意味着需要有大小的明确定义。由于大多数机器人采用电池供电， 能源效率也必须被包括在比较 内 ，因为那里具有剪切力 来 克服一些障碍，电池动力车根本就没有。这有限的可用功率 ， 大多数情况下，也限制了速度 。 在某些情况下， 可以帮助 简单地将一个障碍快速 克服 。为简单起见，因为电池驱动的机器人的相对 较低的最高时速，前进的动力不包括在本书中移动性的方法比较。 最后一个有趣的标准，值得一提的是车辆的形状。这似乎是没有什么关系的流动性，而事实上在大多数情况下并非如此 ， 然而，对于环境拥挤，无法驱动越过障碍， 在那里避过障碍物是继续的唯一途径，圆形或圆形 的形状 更容易操纵。圆形允许车辆在原地转，即使它是 面对树干或墙壁 。 这种能力并不存在那些 非圆形车辆。 该 非圆形 型车可以停留在一个死胡同，它试图转身。对于大多数的室外环境，有些简单的 圆 角足够援助流动。在某些环境中（很茂密的森林，或在建筑物内）全圆的形状都是有利的。 尺寸 nts 总长度和高度的流动制度直接影响车辆的 克服 的障碍物的能力， 但 宽 度影响不大，那么 尺寸 ， 至少 是 大部分的长度和高度 影响 。整个长度的乘积和海拔高度，面积， 似乎给这部分 良好 的 估计其 大小 ，但还需要更多的信息，该系统能够准确把它给别人。三维，宽度 似乎是一个重要的 大小特征，因为较窄的车辆有可能 通过较小的开口或在一个较窄的小巷转身 。 但是， 是一个更好的参数比较流动制度的宽度。 一 些障碍，更高的足以进行谈判。为其他障碍，较长的 工作 。一个简单的方法来比较这两个参数将是有益的。一个长度 /高度比、标高会是有用的 ， 因为它减少了两个参数到 一个。长度 /高度比介绍了适 合 系统 的 一目了然的想法 ，面对 的环境， 主要是颠簸或一个步骤这主要是隧道和低通道。 宽度对获得超过或避过 障碍物的影响不大，但它确实影响转弯半径。它主要是独立于其它尺寸的参数，由于宽度可以扩展，以增加可用容积 ，机器人在不影响机器人的 超过或 避过 障碍 能力 。由于在转弯的地方是更关键的流动特征与宽度，右维使用的是系统的对角线长度。这是通过转动所需的宽度由环境制约所确定的预期最低设置。但是，有必要使机器人 有 更广泛的其他原因，如简单地增加机器人 的体积 。经验法则计算出机器人的宽度时使用的是机器人约 62 的长度。 每个系统的组件都有自己的体积，并且可移动部件扫出一个有时较大体积。这些组件机器人为独立于机器人的功能，但占用体积。包括移动系统部分的体积是有益的。如稍后看到的，重量是至关重要的，所以组件需要被包括在移动性系统的总质量内。 由于质量直接关系（约，因为材料具有不同的体积密度）给定的一部分，和体积更容易计算和 可视化，体积否定了任何需要包括质量。 nts 效率 另一个好的经验法则是，任何机械设计时在结构上减少体重和运动部件总是好的。这条规则适用于移动车辆。如果没有重量的限制或没有大小限制，那么大，因此较重的车轮， 轨道，或 腿 会 让车辆得到更多的障碍。然而，重量 重要的 有几个原因。 *车辆可以更容易运输。 *它需要较少的自身力量在困难的地形，尤其 是在 倾斜 面 。 *维护需要举升车辆是更容易执行 且 不危险。 *该车辆的人在其 工作区 危险性较小。 出于所有这些原因，更小，更轻的悬架和传动系统 组件 通常用于高流动性的车辆是 更好的选择。 有三 种 机器人移动：前 /后，转，和上 /下，每种都需要 一定量的功率。 三个标准轴的坐标系统被标记的 X， Y，和 Z，但这是因为大多数移动机器人的转向前修改侧向移动。机器人的运动通常被定义为 横向 ，反过来，攀登。一个机 器人可以做的任何一个，两个，或三个在同一时间，但每个功率的要求是不同的，他们可以很容易地上 自主幅度 。登山用最大功率 和转到 的地方，通常比向前或向后运动需要 更多的 功率 。这并不适用于所有的移动系统，而且是一个很好的一般规则。 环境 nts 在相对良性的室内环境的移动是一个简单的物质，除了与楼梯。本书在系统主要集中在设计的不可预知和高度不同的系统室外环境， 其包括大的变化的环境温度，地面覆盖，地形和障碍。这种环境是如此不同 ，只有一小部分的问题可以上市，或比较的参数的数量会变得太大 。 热与冷似乎是不相关的流动性，但它们在移动 系统必须是有效的，它不产生过多的热量和本身损坏或附近的沙漠中的运行时组件。流动系统必须不 能 冻结或堵塞的冰 ， 松散的雪或冻雨在操作时。作为地面覆盖，移动系统可能要处理松散的干砂， 会 迅速磨损轴承，或在泥泞的水 里 操作。它也可能有处理问题的地形像陡峭的山坡，看似不可逾越的鸿沟，几乎垂直的峭壁，溪流，河流，沼泽，或小。移动系统几乎肯定需要 移动 的部分或全部这些地形的挑战。此外，也有较明显的障碍，像石头，木头， 障碍 ，坑坑洼洼的，随机的颠簸，石头或混凝土墙，铁轨，上下楼梯，高湿草，和站在茂密的森林和树木。 这意味着，移动性系 统的有效性，应使用上述的参数进行评价。它是怎样处理沙子或鹅卵石？是它的设计本来就很难密封抗水？如何 陡峭的斜面可以将它进行谈判？有多高的障碍，步骤或凸起 可以将它克服或做到？它有多宽鸿沟可以跨越？不知怎样 ，所有这些需要被简化以减少各种各样下降到一个可管理的几个。 四类温度，地面覆盖，地形，以及障碍既可以定义清楚或分解成更小，更简单地定义子类没有结束与一个无法控制的大名单。让我们来更详细 看看每一个 。 nts 温度 温度可以简单地被分为两个极端的热和寒冷。热涉及到效率。一个更有效的机器将有较少的在炎热的气候问题，但更好 的效率，更重要的是，电池供电的机器人将运行的时间更长。冷涉及掐点，这可以收集冰雪，造成干扰或拖延。 一个有用的温度相关的术语来思考在成对比较 移动系统 的 效率和夹点。 地面覆盖 地面覆盖物 更难以定义，尤其是在砂的情况下，因为它不能进行缩放。沙子就是沙子不管什么大小车辆（除当然微型机器人），和泥依然是泥。驾驶 在 砂子或泥土 后 。将地面压力的函数，最大迫使车辆可以在一个轮子，轨道，或脚，由区域划分施加该支撑元件放置在地面上。降低接地比压减小了驱动元件下沉量，从而降低了动力来移动该元素所需的量。地势较高压力 是有帮助的只有 两种情况：牵引机器人背后 沉重负荷， 攀登陡峭的山坡 。 机器人不常需要 拖车，但是随着各种任务这可能会改变，他们会被放入加宽。爬山，虽然是一个共同任务。地面压力对爬坡效果还可以 克服了详 细的胎面设计（移动系统的独立的），它结合了前高后低接地比压的好处牵引。较低的地面压力，应考虑以指示更多 的 可移动系统。 该理论认为，砂和泥浆是不可伸缩的，不能施加到草 ， 然而，因为高场草确实显著比短草坪草较大。草，似乎是良性的，但它是足够强大时，揉成抛出轨道，搪塞轮式车辆，和跳闸步行者。这些问题可以从一个打火机大致与地面压力 ， 压系nts 统往往会骑在高潮湿的草地，降低其缠绕的问题。引起的草的问题，那么，可以假定有效地覆盖地面压力类。 地形 地形可以扩展到任何大小使得它非常简单，包括 可以通过斜坡的角度来定义。斜率的角度考虑问题， 虽然， 它可以是该材料 摩擦更多的功能和 任何 与地面接触 的胎面形状，比 该移动系统的几何结构 的 一个函数 。还有一些几何形状是更容易在陡峭的山坡上 控制 ，也有一些散步，登山 ，那可以爬上斜坡，一个轮式或履带式车辆根本不 起来。因此面对 坡角是很重要的，但它 应当假设在地面接触的材料是相同的，不管在什么类型的移动系统中 使用。 障碍 障碍 也可以按比例缩放，但他们创造一个特殊的情况。流动系统的有效性可以通过完全判断如何高，相对于它的海拔地区，它可以谈判的障碍。障碍谈判是要更复杂一些，但是它可以简化分为三类。 *移动系统的整体高度流通的障碍高度 *系统长度可转让的障碍高度 *系统海拔地区可转让的障碍高度 比较障碍参数可以被定义为高度 ， 一种四方步系统
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