磁吸附全向移动机器人是一种依靠磁力吸附在钢板上、能沿任意方向自由爬行和跟踪目标路径的机器人，当其搭载焊接系统或清洁系统、检测系统等专用装置时，即可在垂直立面或空间曲面上完成特定的作业任务。本课题基于磁吸附原理和全方位运动要求，构建机器人实现方案，完成移动系统传动机构设计与总体机械结构设计，并分析其运动学特性，建立路径规划初步算法。

2、工作内容与需要提供的基础资料

（1）工作内容

（a）收集、阅读相关文献资料，掌握国内外磁吸附移动机器人典型的作业方案、系统组成、工作原理和运动特点；

（b）以能在垂直立面或空间曲面（如柱罐、球罐、船体等）钢板上自由移动为目标，构建磁吸附全向移动机器人实现方案和系统组成，包括磁吸附实现方案、全向移动实现方案及控制系统实现方案；

（c）全向移动系统传动机构运动设计和承载能力设计；

（d）全向移动系统机械结构设计，绘制装配图与零件图；

（e）磁吸附全向移动机器人的负载能力分析、转向灵活性分析和地形适应性分析，建立路径规划初步算法。

（2）原始条件及数据

（a）水平最大移动速度：500mm/s；

（b）最大负载能力：100kg。

3、要求完成的成果和相应的技术指标

（1）文档

3000汉字的英文翻译并附原文；

开题报告一份，总字数不少于3000汉字；

毕业设计报告（论文）一份，字数不少于10000汉字，符合规范化格式要求。

毕业设计业务总结一份（进入学生档案）；

（2）实物成果（如：图纸、软硬件、产品等）的规格与数量或性能指标要求

完成设计图纸（装配图A0一张，零件图一套）。

（3）技术要求

（a）动力源要求：机器人的移动采用电机驱动；

（b）安全性要求：失电状态下应仍能吸住钢板；

（c）磁力控制功能：磁力应能方便地切断或导通，以便在不工作时可以方便地取下机器人；

（d）机器人整体结构紧凑，外形简洁，结构设计和材料选用时应注意减重；

（e）最大外形尺寸：500mm×300mm×300mm。

二、工作进度要求（按周次填写）

第1周完成英文翻译，提交英文翻译给指导老师批阅。

第2周英文翻译经指导老师批阅合格并确认后，上传至“毕业设计管理系统”,译文封面用标准模板。围绕课题查阅文献资料。

第3周查阅文献资料，撰写开题报告。

第4周完成开题报告，经指导老师批阅合格并确认后，上传至“毕业设计管理系统”。开题报告封面用标准模板。

第5周完成方案设计、电机选型、运动设计及承载能力设计。

第6周进行初步结构设计。

第7周中期检查，在“毕业设计管理系统”上完成“中期检查报告”的填写。

第8周绘制装配图。

第9周完成装配图。

第10周完成零件图。

第11周完成“毕业设计报告（论文）”的撰写，并提交给指导老师批阅和确认。

第12周上传“毕业设计报告（论文）”和附件至“毕业设计管理系统”。封面用标准模板。

第13周评阅、成果验收，规范化检查。

第14周答辩评分

三、主要参考文献（3～5篇）

[1] 杨可桢．机械设计基础[M]．北京：高等教育出版社, 2005

[2] 熊有伦．机器人学[M].北京：机械工业出版社, 2004

[3] 周骥平，朱兴龙．模架式关节型机械操作臂的设计研究[J]．制造业信息化，2006，23（4）：39-43

[4] 车任纬，高顺得．五自由度康复机械手臂的设计[J]．机械设计，2005，27(6)：16-18

磁吸附移动机器人机械系统设计

摘要

永磁式爬壁机器人一般使用永磁体作为吸附力的来源，所以在履带的四周会安装有很多的永磁体的小磁块，通过这些磁块产生的吸附力，使机器人拥有足够的吸附力，从而吸附在工件表面上，这些小磁块的吸附力是相同的，不过由于位置的不同而产生的吸附力不同，而这些磁块主要是安置在履带上，又通过履带完成自由的移动。所以磁块的吸附力的能力我们要重点研究分析，同时履带的移动方式和承载能力，以及它的结构和特点都将成为我们的研究重点。

在永磁体方面我们侧重研究几个方面，一个是永磁体的吸附力形式以及稳定性，一个是永磁体安装的可控制性。在移动方式上我们选择了履带式的结构，并通过履带作为永磁体的载体，它们将会随着履带的移动而移动，从而要考虑磁体的吸附方式，要保证吸附力强度的稳定性，同时又不能影响机器人的移动。我们通过ANSYS软件来对永磁体的四周进行分析与研究，从而了解它们的磁性特征，便于我们更有效的利用永磁体。我们将永磁体分布在履带上，从而便于磁体的吸附，这样的设计有利于控制机器人的稳定性，并且缩短了永磁体和壁面之间的距离。为了解决履带应力集中的问题，我么找两个电机作为履带的驱动，从而分别控制两个履带，不但解决了机器人的移动问题，还解决了转向问题。更利于机器人的控制。同时考虑到机器人作业的环境不同，我们分析了机器人的履带松紧度，并采用最常见的履带转向控制方向，采用后轮驱动方式。

在机器人载重方面，我们考虑了机器人的自重，加上设计的载重从而确定履带式永磁体的数量与强度，并且针对履带设计了一种简单了控制结构，从而控制使用的履带数量。并且能加强对机器人机动性的把控，从而更好的操控机器人。另外为了解决机器人工作状态和停止状态的切换而设计了一种吸附力强度控制装置，通过研究永磁体的磁路方式，而解决这个问题。通过对永磁体强度的控制从而使机器人在完成作业后能便于拆卸。

本文将从永磁体，移动方式，机构件，控制方法等多个方面展开研究与设计，并通过AUTOCAD将设计图纸全方位展现出来。

关键词：永磁体；移动方式；设计方案；履带机构设计

摘要 II

Abstract II

第一章绪论 1

1.1 磁吸附机器人的应用背景 1

1.2 爬壁机器人的分类 1

1.3 磁吸附机器人当前研究概况 1

1.4 永磁吸附履带式爬壁机器人的特点 2

第二章永磁吸附履带式爬壁机器人永磁体单位设计与分析 4

2.1 吸附单元结构及工作原理 4

2.3 本章小结 5

第三章永磁吸附履带式爬壁机器人动力学机构设计与分析 5

3.1 机器人运动机构设计 6

3.1.1 履带平面力学分析 6

3.1.2 带轮传动布置设计 6

3.1.3 两种驱动电机 7

3.1.4 电机驱动能力的分析 7

3.1.5 减速器的选择 9

3.2 机器人其他机构设计 9

3.2.1 履带机构设计 9

3.2.2 履带张紧机构设计 10

3.3 本章小结 11

第四章永磁式吸附履带式爬壁机器人的控制系统简单介绍 12

第五章总结与展望 13

致谢 14

参考文献 15

版扣11.gif

齿轮支架10.gif

后轮支架09.gif

后轮轴13.gif

连杆08.gif

履带装配图.gif

前轮轴14.gif

丝杆副03.gif

梯形丝杠12.gif

直线导轨15.gif

内容简介：: -

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