履带式搜救机器人基础级载体设计
38页 12000字数+论文说明书+任务书+开题报告+答辩稿+32张CAD图纸【详情如下】
任务书.doc
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大臂固定架 大臂固定架装配图 侧裙板6张.dwg
大臂板架小臂装配图5张.dwg
小臂零件图11张.dwg
履带式搜救机器人基础级载体设计开题报告.doc
履带式搜救机器人基础级载体设计答辩稿.dps
履带式搜救机器人基础级载体设计论文.doc
履带式机器人的机构特点.doc
底盘.dwg
底盘装配图.dwg
手臂装配图.dwg
机械手装配.dwg
轮组 轮组装配图 前端带轮架6张.dwg
第一章摘 要
本次设计的是一款履带式搜救机器人基础级载体，设计内容包括设计行走底盘和四自由度手臂以及对机器人的局部受力情况作了具体的分析。设计整体机器人结构。在设计过程中，不断的观察分析其他机器人的结构，吸取前人经验，进行方案比较选定。
本次毕业设计的重点在于机器人的研究设计工作，由于机器人整体的设计难度较大，材料和机构精度要求较高，本设计产品还不能作为成熟产品进行加制造，只能形成设计方案。
关键字：机器人；履带底盘；机械臂；控制电路
Abstract
What this design was a section of marching fire robot foundation level carrier, the design content walks the chassis including the design and the four degrees-of-freedom arms as well as has made the concrete analysis to robot's partial stress situation. Trial manufacturing overall robot structure. In the design trial manufacturing process, the unceasing observation analyzes other robot's structure, absorbs the predecessor to experience, carries on the plan quite to designate. And goes down to the factory to process one to carry on the study, brings to completion the processing technique of manufacture, avoids stepping onto only pauses the written design to be separated from the actual manufacture the tortuous path.
This graduation project's key point lies in robot's trial manufacturing research work, because the robot whole's design difficulty is big, the material and the organization accuracy requirement is high, this trial manufacturing product has not been able to take the mature product to carry on adds the manufacture, can only do for the guidance prototype supplies the reference.
Key words: Robot; Caterpillar band chassis; Mechanical arm; Control circuit
目 录
第一章摘 要 I
Abstract II
绪 论 1
1.1 项目概述 1
1.2 目的及意义 1
1.3 国内外发展概况 2
1.4 主要研究内容 3
第二章 方案比较与方案选择 4
2.1 行走机构方案比较 4
2.2手臂机构方案比较 5
2.3 搜救机器人整体机构选定 5
第三章 整体机构设计 6
3.5回转盘机 9
构设计机电动机选择 9
3.6履带驱动轮机构设计机电动机选择 10
3.7部分校核 主要参数计算方法及强度校核 11
轮齿传动 11
蜗杆传动 14
螺纹连接 21
3.8本章小结 26
第四章 控制电路及控制器设计 28
4.1控制电路设计 28
4.2 开关元件选用 29
4.3 控制器设计 29
4.4 本章小结 30
第五章 设计总结 32
参考文献 33
致 谢 34
绪 论
1.1 项目概述
本文介绍的是一种履带式搜救机器人设计, 结构简单、制造方便、性能可靠、成本低廉。履带式行走机构, 使机器人具有更出色的越障能力。两条履带均设置有正反转，且可无级调速，使机器人行走、转弯更加灵活。整机共七个自由度，可实现物体的夹持、搬运、码放。在消防领域，此机器人可在加装声像传输设备等辅助设备的情况下，完成火场侦察、勘测、救援、灭火等任务。论文在这方面具有一定意义。
1.2 目的及意义
本题目研制开发一种制造简单，使用方便的搜救机器人。
中国是一个自然灾害和社会事故多发的国家,煤矿事故、泥石流、台风时有发生。这些灾难发生后现场环境具有复杂性、未知性及潜在的二次伤害(比如煤矿的二次爆炸、建筑物的二次坍塌等)等特点,给救援队员的生命安全带来了很大隐患。因此有必要研制一种能在第一时间代替搜救队员深入到这种危险灾难环境并探测现场有用信息的移动机器人,为下一步营救行动的计划、决策提供可靠依据。
搜救机器人往往需要在高温、强热辐射、浓烟、地形复杂、障碍物多、化学腐蚀、易燃易爆等恶劣环境中进行火场侦察，化学危险品探测、灭火、冷却、洗消、破拆、救人、启闭阀门、搬移物品、堵漏等作业，因此，作为某种特定功能的消防机器人应该具备以下某项或几项行走和自卫功能：
a.登爬坡、登梯及障碍物跨越功能； b.耐高温和抗热辐射功能； c.防雨淋功能；d.防爆(隔爆)功能； e.防化学腐蚀功能； f.防电磁干扰功能； g.遥控功能等。
4.4 本章小结
在现代化的生产中，生产机械的自动化成都反映了工业生产发展的水平。现代化的生产设备与系统已不再是传统意义上的单纯的机械系统，而是机电一体化的综合系统，电气传动与控制系统已经成为现代生产机械的重要组成部分。机与电、传动与控制已经成为不可分割的整体。
所谓电气传动，是指以电动机为原动机驱动生产机械的系统的总称，它的目的是将电能转变为机械能，实现生产机械的启动、停止以及速度调节，完成各种生产工艺要求，保证生产过程的正常进行。
在现代工业中，为了实现生产过程自动化要求，机电传动不仅包括拖动生产机械的电动机，而且包含控制电动机的一整套控制系统，也就是说，现代机电传动是和由各种控制元件组成的自动控制系统紧密联系在一起的。
虽然在本次设计中最终选用了24V直流电动机，采用换向开关控制，但在试制过程中进行了使用单片机驱动步进电机实现智能控制的探索。进行了单片机控制电路的试制。虽未完全成功，但是获得了一定既定成果，拓展了知识面。为最终的设计和试制奠定了坚实基础。
直流电动机的控制虽然相对简单，但要求与总体设计效果相匹配。工作过程安全可靠。如果需要对控制系统加以自动化改进，可以在接头部分方便的加入智能模块。也可添加外挂型附属设备。
本次设计取得成功。
第五章 设计总结
本次设计，参考了大量的前人经验，以搜救机器人的适用型为原则，我着重完成了以下工作！
1， 为了实现搜救机器人在实际工作过程中能节约时间，尽可能及时的到事故地点，展开搜救工作。因此在设计当中尽可能提高机器人的行走速度（选用62KTYJ系列单相可逆永磁同步电机）
2， 考虑到搜救机器人多应用于地震，火灾现在等高危地区，行进路况复杂多变，空间狭小的情况下。且加工能力及工艺有限，机构不易过于复杂。因此在设计当中着重选择了履带式的行装置。
3， 对于齿轮传动，涡轮蜗杆，螺栓等主要参数进行了计算。
4， 着重设计机械手。
参考文献
[1] 《机械设计》第八版 西北工业大学机械原理及机械零件教研室 著 高等教育出版社 北京 2006.5
[2] 《机械制图》第五版 大连理工大学工程画教研室 著 高等教育出版社 北京 2002.12
[3] 《机械设计课程设计》 巩云鹏 田万禄 等 著 东北大学出版社 沈阳 2000.12
[4] 《机械原理》第六版 西北工业大学机械原理及机械零件教研室 著 高等教育出版社 北京2002.5
[5] 《机械设计学》第三版 黄靖远 高志 陈祝林 著 机械工业出版社
[6] 《机械制造技术基础》 第二版 卢秉恒 主编 机械工业出版社
[7] 《机械制造基础》（综合册） 范文雄 等编 兵器工业出版社
[8] 《机电传动控制》 陈白宁 段志敏 刘文波 主编 东北大学出版社
[9] 基于虚拟样机技术的四足机器人仿真研究 张锦荣（西北工业大学 10699）2007.3
[10] 仿蝗虫四足跳跃机器人的机构设计和运动性能分析 余杭杞（哈尔滨工业大学 哈尔滨621.51）2006.6
[11] 混联搬运机器人方案确定及虚拟样机仿真分析 贺庆强 西安理工大学学位论文 2004.3
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[13]Mehta,B.V.,Gunasekera,J.S.,andBanga,R.,1999,‘‘VirtualMaterialProcessing~VMP!ontheWorldWideWeb:ColdRolling,’’Proceedings of the1999 ASME Design Technical Conference and Computers in Engineering Conference,DETC99/CIE-9028, Las Vegas, Nevada, September 11–15.
[14] Definition and Review of VirtualPrototyping G. Gary Wang AssistantProfessor Dept. of Mechanical and IndustrialEngineering, University of Manitoba, Winnipeg,MB, R3T 5V6 Canadae-mail: gary–wang@umanitoba.ca
[15] Lews M A，Simo L S.A model of visually triggered gait daptation [A].
致 谢
特此感谢我的知道老师老师，在他的帮助和指导下我完成了这次设计。光阴似箭，大学已经即将走完四年，在毕业之前我们经历了大学最后一次严峻考验-毕业设计，大家都知道，我们大学学到的知识是实用的知识，而不是浮于理论浮于表面的知识，为的是在以后将大学所学的知识应用到实践工作当中去，最大限度地为将来的工作服务，但是由于我们大学学的知识大部分都是在课堂上完成的，加之整个体系的不重视，难免使我们疏于动手。我们的毕业设计是经历四年的专业知识系统学习后，经过沉淀，厚积薄发的过程，是理论联系实际的桥梁，毕业设计是我们掌握基本知识后在指导老师的指导下，进行专业性有代表性的工程设计，它主要培养了我们独立思考，将理论知识转化成实际操作的能力，并能培养我们不畏艰难勇于进取的精神，百折不挠的精神，展现了当代大学生的素质。
这次毕业设计我设计的是履带式搜救机器人。这个过程具备相当的难度。它主要涉及了机械原理、机械设计、机械制造、金属工艺学、电工技术、现代加工方法以及加工实践等方面知识。涵盖大学四年的所学知识，这不仅是对四年专业知识的温故而知新的过程，更是将所学知识根据具体情况在现实工作中的应用，全面考核了大学期间所学的专业知识及专业技能。通过本次设计,我学到了很多知识,在拟定方案,进行结构分析,结构设计尤其是解决实际加工问题方面都得到了极大锻炼,初步掌握了设计的基本方法和步骤 ，而且在工程技术人员所必须具备的基本技能方面也得到了训练，如计算、绘图、查阅设计资料和手册、熟悉国家标准和规范等，在编写有关技术文件方面也得到了进一步训练。毕业设计使我扩展了设计思路，提高了我的思维能力、创造能力，为我将来从事社会工作打下了良好的基础。
设计过程中虽然遇到了很多困难，但在指导教师刘增龙老师的指导下，经过不懈努力，终于克服了种种困难，圆满地完成了本次设计任务。
由于本次设计限于本人能力有限、缺乏经验以及加工能力限制，设计难免会有一些缺陷，尽管努力，误漏之处再所难免，希望各位老师，各位专家给以批评指正。
最后，向在百忙中抽出时间对本文进行评审并提出宝贵意见的各位专家表示衷心地感谢！
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