目 录
1 引言………………………………………………………………………………… 1
2 本课题的研究现状、目的及意义………………………………………………… 2
2.1 国内外研究现状与成果应用…………………………………………………… 2
2.2 课题目标………………………………………………………………………… 4
2.3 研究意义………………………………………………………………………… 4
2.4 本章小结………………………………………………………………………… 5
3 功能分析与原理设计 …………………………………………………………… 6
3.1 可变车宽移动机器人的功能分析……………………………………………… 6
3.1.1 可变车宽移动机器人的总共能……………………………………………… 6
3.1.2 可变车宽移动机器人的分功能……………………………………………… 6
3.1.3 可变车宽移动机器人的辅助功能…………………………………………… 6
3.1.4 可变车宽移动机器人的控制功能…………………………………………… 6
3.1.5 可变车宽移动机器人的功能结构图………………………………………… 6
3.2 可变车宽移动机器人调宽部分的原理设计…………………………………… 7
3.2.1 方案I………………………………………………………………………… 7
3.2.2 方案II………………………………………………………………………… 8
3.2.3 方案对比选取以及初步设计…………………………………………………10
3.2.4 设计优化………………………………………………………………………14
3.3 可变车宽移动机器人其他部分的设计…………………………………………15
3.4 本章小结…………………………………………………………………………16
4 零件设计与运动仿真………………………………………………………………17
4.1 总体结构设计……………………………………………………………………17
4.2 各部分零件结构设计……………………………………………………………17
4.2.1 机架的设计……………………………………………………………………17
4.2.2 连杆部分的设计………………………………………………………………18
4.2.3 丝杆部分的设计………………………………………………………………20
4.3 其他部分的零件设计……………………………………………………………23
4.3.1 外罩零件的设计………………………………………………………………23
4.3.2 信息收集与反馈的设计………………………………………………………24
4.4 基于机械三维软件SolidWorks的运动仿真……………………………………24
4.5 本章小结…………………………………………………………………………24
结论 ……………………………………………………………………………………25
参考文献 ………………………………………………………………………………26
致谢……………………………………………………………………………………27
1 引言
机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般来说，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。”常见的机器人驱动器主要有以下几种：电器驱动器，包括直流伺服电机、步进电机和交流伺服电机；液压驱动器，包括电液步进马达和油缸；气动驱动器，包括气缸和气动马达；特种驱动器，包括压电体、超声波马达、橡胶驱动器和形状记忆合金等。机器人用途广泛，在人们日常生活中扮演着越来越重要的角色。
2 本课题的研究现状、目的及意义
2.1 国内外研究现状与成果应用
机器人技术的研究，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，也同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中，各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，那么人类的发展随着人们这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。
中国的机器人专家从应用环境出发，将机器人分为两大类，即工业机器人和特种机器人。所谓工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。而特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人、机器人化机器等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势，如服务机器人、水下机器人、军用机器人、微操作机器人等。国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人，这和中国的分类是一致的。
空中机器人又叫无人机器，在军用机器人家族中，无人机是科研活动最活跃、技术进步最大、研究及采购经费投入最多、实战经验最丰富的领域。80多年来，世界无人机的发展基本上是以美国为主线向前推进的，无论从技术水平还是无人机的种类和数量来看，美国均居世界之首位。捕食者无人机如下图（1）所示：
从机器人的用途来分，可以分为两大类：军用机器人和民用机器人。
军用机器人主要用于军事上代替或辅助军队进行作战、侦察、探险等工作。根据不同的作战空间可分为地面军用机器人、空中军用机器人(即无人飞行机)、水下军用机器人和空间军用机器人等。军用机器人的控制方式一般有自主操控式、半自主操控式、遥控式等多种方式。
在民用机器人中，各种生产制造领域中的工业机器人在数量上占绝对多数，成为机器人家族中的主力军；其它各种种类的机器人也开始在不同的领域得到研究开发和应用。总体看来，
若按用途分，民用机器人可以分为以下几个主要类别：
工业机器人
制造工业部门应用机器人的主要目的在于削减人员编制和提高产品质量。机器人无论是否与其它机器一起运用，与传统的机器相比，它具有两个主要优点：
1．生产过程的几乎完全自动化。
2．生产设备的高度适应能力。
现在工业机器人主要用于汽车工业、机电工业（包括电讯工业）、通用机械工业、建筑业、金属加工、铸造以及其它重型工业和轻工业部门。
机器人的工业应用分为四个方面，即材料加工、零件制造、产品检验和装配。其中，材料加工往往是最简单的。零件制造包括锻造、点焊、捣碎和铸造等。检验包括显式检验（在加工过程中或加工后检验产品表面图像和几何形状、零件和尺寸的完整性）和隐式检验（在加工中检验零件质量上或表面上的完整性）两种。装配是最复杂的应用领域，因为它可能包含材料加工、在线检验、零件供给、配套、剂压和紧固等工序。在农业方面，已把机器人用于水果和蔬菜嫁接、收获、检验与分类，剪羊毛和挤牛奶等。这是一个潜在的产业机器人应用领域。
服务机器人
在一些科幻影片、电视片或影碟中，多少具有外形的机器人常被用来协助或代替人去执行人不乐意做或危险和困难的任务。今天在现实生活中能够看到的最接近于人类的机器人可能要算家用机器人了。家用机器人能够清扫地板而不碰到家具。不过它的价格目前还较高，影响到它的推广应用。随着家用机器人造价的大幅度降低，它将获得日益广泛的应用。服务机器人尚处于开发及普及的早期阶段，目前国际上对它还没有普遍承认的严格定义，它的定义是由操作型工业机器人引伸而来的。根据国际机器人联合会（IFR）采用的初步定义，所谓服务机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它完成的是有益于人类健康的服务工作，但不包括那些从事生产的设备。另一种定义把服务机器人看做一种可自由编程的移动装置，它至少有三个运动轴，可以部分地或全自动地完成服务工作。这些服务工作为个人或单位完成的，不指工业生产服务。根据这个定义，操作型工业机器人也可以看作是服务机器人，如果它们装备在非制造业的话。服务机器人往往是可以移动的（并非总是移动的）。在某些情况下，服务机器人是由一个移动平台构成，在它上面装有一只或几只手臂，其控制方式与工业机器人手臂的控制方式相同。
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2.2 课题目标
本课题目标是拟设计出一种可变车宽移动机器人。该机器人以四连杆机构作为车体基本框架，根据可改变自身宽度以适应不同需要。
研究内容包括：
（1）功能分析与方案设计；
（2）结构设计与三维造型；
（3）运动仿真；
驱动方式：电动或气动；
运动速度：按常用参数选取；
设计要求：功能分析，工作原理、结构设计、调节方式、运动仿真等。
2.3 研究意义
随着我国经济的快速发展，我国工业机器人的市场将不断扩大，这一点无容置疑。这也从另一个侧面说面了为什么世界各大机器人公司纷纷登陆中国市场。
市场有了，但多是国外的，拥有了自主知识产权的机器人还很少，这一点要引起我们的高度重视。一方面国家要对国产工业机器人给予更多的扶持；另一方面也望企业使用国产机器人给国产工业机器人行业一个机会。
由于国产工业机器人的功能已经与国外相当，只要有批量，一定能够造就一个或几个中国品牌的工业机器人。
在我国，工业机器人市场份额大部分被国外工业机器人企业占据着。在国际强手面前，国内的工业机器人企业面临着相当大的竞争压力。如今我国正从一个“制造大国”向“制造强国”迈进，中国制造业面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战，对我国工业自动化的提高迫在眉睫，政府务必会加大对机器人的资金投入和政策支持，将会给工业机器人产业发展注入新的动力。
2.4 本章小结
本章主要介绍了机器人方向相关研究与应用现状，梳理了课题的要求与目的，针对机器人不同的应用做出了分类，并结合当前国情对该课题的研究意义做出了分析。
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