目 录
1 引言…………………………………………………………………………………… 1
1.1本课题研究内容及意义……………………………………………………………… 1
1.2 国内外发展现状…………………………………………………………………… 1
1.3 本文所做的工作…………………………………………………………………… 1
2 装台系统的总体设计 ………………………………………………………………… 3
3 俯仰系统的设计……………………………………………………………………… 5
3.1 俯仰机构的设计……………………………………………………………………… 5
3.2 俯仰系统的传动分析与计算……………………………………………………… 8
4 转台回转系统的设计………………………………………………………………… 13
4.1 转台回转机构的设计……………………………………………………………… 13
4.2 传动比的设置……………………………………………………………………… 16
4.3 回转系统的动力分析与计算……………………………………………………… 16
结束语 …………………………………………………………………………………… 31
致谢 ……………………………………………………………………………………… 32
参考文献………………………………………………………………………………33
1 引言
小型机器人主要用于代替人工作业，批量生产成本一般较低。由于上述特点，它大都用于简单、重复、繁重的工作，如上、下料，搬运等，以及工作环境恶劣的场所，如喷漆、焊接、清砂和清理核废料等。它使传统的工业生产面貌发生了根本性的变化,使人类的生产方式从手工作业、自动化跨入了智能化的时代。
1.1 本课题研究内容及意义
本课题以小型地面移动机器人的转台为研究对象，综合运用所学基础理论知识,根据给定的总体结构尺寸、重量及运动特性指标，进行结构选型、机构设计。通过本课题的研究，通过对设计要求、工作原理和机构动作的分析和理解，构思机构运动方式和传动布局，并进行机构、零部件设计计算等环节的实践，培养设计、计算、制图及计算机应用能力，以提高分析与解决工程实际问题的能力。
1.2 国内外发展现状
随着生活水平的提高，科技的发展，人们将大量简单繁重的工作交给机器人，机器人仆人将大量出现。如汽车司机长时间驾驶容易疲劳，汽车将有安全的自动驾驶模式。现在自动驾驶车能对前方车辆实行避让超车，但对小动物或人不知避让，这要待更聪明的传感器出现或图像处理更精细些。在医疗领域，能进入人体的微型机器人将大显身手。它们进入血管、肠道等地方进行清理、探查、保健预警等。工业机器人在国外发达国家用的很普遍，随着新兴产业的出现，相应的工业机器人必将会研制出来。国际形势虽无世界大战之虑，但局部冲突时有发生，反恐形势依然严峻。美国和许多欧洲国家以及日本都投入大量人力物力研发军用机器人。大型的无人坦克冲锋陷阵，小型的昆虫机器人“间谍”到处爬行，少量的作战人员在安全的信息中心运筹帷幄。2004年我国中国科学院沈阳自动化研究所也自行研制出“灵蜥”系列反恐防暴机器人。
1.3 本文所做的工作
本次设计主要完成两个运动，转台的旋转与升降系统。转台系统有回转和俯仰两个自由度。为使俯仰运动满足自锁的要求，拟采用棘轮机构，因其工作时有较大的冲击和噪声，而且运动精度较差，故放弃。考虑使用螺旋机构，其优点是能获得很大的减速比，还可有自锁性。它的主要缺点是机械效率一般较低，特别是具有自锁性时效率将低于50%。转台的回转运动可考虑使用蜗轮蜗杆机构，其优点是传动平稳，啮合冲击小，由于蜗杆的头数少，故单级传动可获得较大的传动比，且结构紧凑。
2 转台系统的总体设计
转台系统有两个自由度，若视转台的回转为第一自由度。第一自由度结构及尺寸取决于搭载对象的质量，以及搭载对象对机器人的作用力，而第一自由度受第二自由度影响，故应先计算第二自由度传动的零件。第二自由度即为转台的俯仰运动，采用了螺纹副结构，并结合摆动导杆机构，实现了俯仰台旋转自由度图2.1所示为上层搭载平台第二自由度三维图。
图2.1 搭载系统第二自由度三维图
俯仰系统的结构尺寸取决于搭载物的尺寸及质量，以及搭载对象对机器人的作用力。俯仰运动的传动结构为螺旋传动，并利用了摆动导杆机构，具体图纸设计如图2.2所示。
图2.2 俯仰系统二维结构图
1－俯仰台 2－螺母B20 3－丝杠B20
4－销 5－联轴器 6－连接座
7－减速箱 8－电机 9－空心轴
10－搭载台
如图2.2所示，电机旋转运动经减速箱减速后，由联轴器传递给丝杠，使丝杠旋转。丝杠旋转使与之配合的螺母作相对直线运动。因为螺母是固定在俯仰台底部的，所以实质上是俯仰台在绕水平轴转动，实现了俯仰的自由度。
转台的回转自由度主要是由蜗轮蜗杆减速器传递的。电机旋转运动经减速箱减速后，由同步带传递给蜗杆轴，蜗杆轴带动蜗轮转动，使之完成回转运动。蜗轮蜗杆传动的一种空间的齿轮传动，它能实现交错角为90度的两轴间的动力和运动传递。在这个移动机器人的设计中，它与同步带轮合作，将电机的高速转动一级一级减速，达到所要的结果，在此传动中，由于摩擦等因素，能量受到损耗，转为热能，所以不仅需对材料的受力校核，而且对材料的受热特性也要验证。
川公网安备: 51019002004831号