地铁隧道清洁机械手设计【6张CAD图纸+毕业论文+开题报告+外文翻译+任务书】

地铁隧道清洁机械手设计

32页 13000字数+论文说明书+任务书+6张CAD图纸【详情如下】

任务书.doc

地铁隧道清洁机械手总装图.dwg

地铁隧道清洁机械手装配图.dwg

地铁隧道清洁机械手设计开题报告.doc

地铁隧道清洁机械手设计论文.doc

外文翻译--可以行走、翻身并站立的有两手和两足的机器人.doc

小论文.doc

摇杆.dwg

曲柄.dwg

机架.dwg

连接板.dwg

目   录

1  引言 1

1.1  机械手的分类 2

1.2  机械手的应用 3

1.3  机械手的未来 3

2  课题背景及要求 4

2.1  课题背景 4

2.2  隧道清洁机械手课题的设计任务 6

2.3  隧道清洁机械手课题的设计思路 6

3  清洁机械手总体方案设计 7

3.1  清洁机械手的组成 7

3.2  清洁机械手末端执行器轨迹的规划 9

3.3  机械手手腕回转中心 10

4  清洁机械手的运动及自由度 12

4.1  地铁隧道清洁机械手的类型 12

4.2  铰链四杆机构的选取 14

4.3  机械手自由度的校核 19

5  其它部件的设计与选型 20

5.1  电机的应用选择 20

5.2  吸尘器的设计 25

5.3  手臂伸缩长度设计 26

结束语 28

致谢 29

参考文献 30

毕业设计说明书（论文）中文摘要

    介绍了机器人的定义、分类以及应用，分析了地铁隧道环境。根据隧道清洁工作的需要，提出整体设计方案。地铁隧道清洁机器人可以分为三个部分，它们分别是车辆承载装置、机械手本体和吸尘装置。机械手本体实现清扫动作，有两个自由度； 吸尘装置用来清洁隧道壁。选定了机械手的坐标系，根据工作要求和作业环境确定相关参数，选择驱动电机，完成总体设计。通过电动机驱动曲柄摇杆机构，曲柄的转动实现了手臂摆动。通过另一个电动机驱动齿轮齿条传动实现了手臂的往复移动。最后讨论了吸尘装置的要求。

关键词  机器人  地铁隧道  承载装置  清洁机械手

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title    Design of Manipulator Cleaning Subway Tunnel                                                                     

Abstract

First,introduce the definition of manipulator,classification as well as application,analysis of the subway tunnel environment.According to the need of tunnel clean work,have put forward overall design plan.The subway tunnel robot can divide into 3:vehicle bear installation、manipulator insallation and dust collector.Manipulator installation carry out clearing motion,and have two freedom degree;Dust collector for cleaning tunnel wall surface.Selecting reference frame of manipulator,according to the need of work and operating environment to determine the relevant parameters,selecting dirving electromotor ,finishing collectivity design.Adopt from electromotor drive crank rocker organization，the round crank realizes arm swings.Realizes the reciprocating movement of arm by the another electromotor drive rack and pinion transmission.Finally discussing the requirements of dust collector.

Keywords  Robot  Subway tunnel  Bear installation  Clean manipulator

1  引言

很早以来，人类就幻想有一种拟人的机械，能实现如人的手、脚一样灵活自由的运动，能代替人从事各种复杂的劳动。随着人类认识的不断深入和科学技术的进步，这种梦想正逐步变成现实。

在我国，习惯于把工业机器人称为机械手或操作臂。操作一般是由一系列连杆由旋转关节或移动关节相连接的开式运动链，一端装在固定的支座上，另一端自由安装手爪、工具等，实现各种操作。关节的作用是使它连接的两连杆产生相对运动。

操作臂式多环节开环机械装置：它有完成旋转和往复运动的关节，其自由度数目是2～10个。这个机械装置的最后一个环节（即工作机构）是手爪，或其它任何专门的生产器械，如真空吸附盘、喷雾器、自动搬手等。为了能够在各环节位移最小的情况下保持执行机构有平滑的移动轨迹，必须正确的分配操作臂传动链的运动自由度。为此，操作臂必须满足如下基本要求：

(1)可随意改变手爪位置和方向；

(2)在保持手爪位置和方向的条件下，可随意改变操作臂运动链在空间的形状；

(3)用于改变手爪方向的运动自由度不能对手爪终端位置有明显的影响。

要按照操作臂在工作范围内的工作要求，即服务质量，来选择各环节的有效长度，工作系数可作为一个工作标准。根据所要求的工作系数的大小确定各环节的工作长度和确定各环节的操作臂传动链中的位置。在确定手爪的结构时，通常要考虑某些定型工序。有的手爪做成勺罐形，有的有两个或三个手指等等。工作机构可同时带有信息传感器。这种信息传感器能确定出操作对象的各种、参数，并能发出故障警报等。 

传动装置主要有三类：电动  、液压和气动的传动。由于空气压缩性大和制造良好的气动系统相当复杂，所以气动传动的灵敏性很差。液压传动除专门的维护外，还由于漏油会引起环境污染。电传动可以采用各种伺服电机和离合器。传动装置可直接安装在固定机械手的基座上。分散装配传动系统的优点是：由电动机到关节之间力的传递简单，因而机械手的机构紧凑。集中配置传动装置可以简化机械手的结构，并且可以比较自由地选择传动的形式和结构，但是有传动装置向关节传递力需要齿轮、链条等等[1～3]。   

电动机械手的主要特点是机械手的每个活动度都相应的配有一台电动机以及有关变速传动结构。与液压或气动机械手相比，驱动源和系统较简单，电动机又是配通结束语

本篇论文介绍了机械手的定义、类别、应用和未来的发展，接着从分析地铁隧道的外形和环境证明了隧道清洁机械手的意义并提出了设计的方案，又设定和计算出了一些隧道机械手的参数，如腕关节距离隧道中心的距离。然后结合实际要求和设计参数对方案进行了拟定，将地铁隧道清洁机械手分为三大部分：车载装置、机械手装置和吸尘装置。最后，对机械手的其它部件进行了分析设计。

机械手的手臂有装载车以不小于15千米每小时的速度向前运动，再加上手臂自身的来回摆动，所以手臂清洁隧道机械手的轨迹为以螺旋线。由于手臂的回转中心与隧道的中心不是同一个点，要清洁这种凹凸不平的壁面，我们可以通过位置传感器来控制手臂的自动调节。当手臂的执行器（即吸尘器）与壁面的垂直距离超出某个范围时，便发出信号，这样手臂可自行缩回；距离小于某个数值时，手臂自行伸长。这样手臂就能随壁面不同形状而改变其长度来清洁隧道壁面，达到好的清洁效果。

该机械手末端执行器拟采用吸尘器，其运动轨迹应与隧道内部墙壁大致相同，为一圆形。为确保清洁效果，吸尘器与垃圾存放箱相通，吸尘器吸进的灰尘放至其中。为使吸尘器在清洁隧道壁面死角时能清洁到位，应该要控制好吸尘器的口径大小。

通过上述一系列的分析和计算，总体方案合理，参数准确，自由度能满足隧道清洁的工作要求。在制图过程中，对清洁机械手的有了更形象化的概念，对里边的各零件有了一定的认识。在我的努力下，完成了机械手的总成图、装配图和零件图等。在排除种种困难的前提下，我按时完成了设计任务书规定的各项工作。

致谢

毕业设计就要结束了，在这三个月里我收获了很多。毕业设计带给我的不仅仅是学习上的进步、对专业知识的巩固，更重要的是加深了我和老师及同学们的感情，这对于即将踏入社会、参加工作的我来说是无比宝贵的。

在毕业设计中，首先感谢老师对我的指导，从做毕业设计至今，老师帮助我修改方案，整理设计思路，引导我翻阅资料和解决技术问题，耐心的指导我们一步步的完成任务。遇到要解决的问题，胡老师很细心的帮助我们简答。老师的督促和指导使我顺利完成了毕业设计，老师教给我的方法使我在以后的学习和工作中受用不尽。在这里我对胡老师表示深深的感谢。其次，感谢老师。他给了我鼓励，在很多次没有信心做下去的时候，他就慢慢的开导我，对我的方案鼓励和支持，使我从新获得了信心。还经常帮我在办公室查阅一些相关的资料。再次，感谢我的同学们，他们给了我良好的学习氛围，借给我工具书，使我省去了很多麻烦……。最后，感谢曾经帮助过我的每一个人，在以后的工作和学习中我会更加积极努力，不辜负你们对我的期望。

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