毕业论文终稿-L300MM智能机器小车设计（送全套CAD图纸 资料打包）

买文档就送全套CAD图纸QQ414951605或1304139763图纸预览请见文档里的插图，原稿更清晰，可编辑宁XX大学毕业设计论文L300MM智能机器小车设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日I摘要现代工业机器人是由目标机体，控制器系统，传感装置和控制系统及伺服功率控制系统部件，是人的行动，自动化，多程序设计中，每个在三维空间中模仿可以完成机电设备类型每一项工作。工业机器人，以提高和保证产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新中起着非常重要的作用。工业机器人技术结合了多学科的知识。包括机构，计算机，控制论，信息和传感技术，人工智能，仿生学。它是现代非常活跃，非常广泛的应用的领域。机器人具有许多人类不具备的功能，包括快速分析环境的能力抗干扰能力强，可以长时间，高精密工作的工作。你可以说，机器人是工业进步的产物，它也扮演着在今天的行业至关重要的作用。如今，机器人产业已成为工业国家在世界的关注。随着机器人技术的飞速发展，应用工业机器人的应用范围不断扩大，新的要求，以提高教学机器人的教育水平，我们开发了一套实验教学机器人演示系统的目的。本文介绍的发展历史，机器人的应用在国内外，其很大的优势，提出了具体的机器人设计要求和总体方案设计的不同程度的具体结构设计，计算的自由和行为在分析了目前国内外智能移动机器人技术研究现状的基础上，本文设计了一种新的汽车设计L300MM智能机，双电机通过几个简单的驱动机构驱动，使机器人能够在一个方向的步态可以实现。在与车轮的运动相结合，机器人不仅具有一般的轮式机器人动作快，简单的控制功能，而且还具有良好的功能障碍。在本文中，这种新型的移动机器人障碍的功能进行了分析，该机构确实走运动学分析。设计每个组件的结构，以确定每个车轮的要求驱动转矩，基于简化车轮接触上建立的机器人的准静态模型的关系的地面，准静态分析以获得在步态状况每个机器人用武力成员。关键词移动机器人，步态，机器人工业开车实力IIABSTRACTINDUSTRIALROBOTISCOMPOSEDOFGOALOFMODERNMECHANICALBODY,CONTROLSYSTEM,SENSORSYSTEM,CONTROLSYSTEMANDSERVOACTUATORSYSTEM,ISAKINDOFTOIMITATEHUMANOPERATION,AUTOMATICCONTROL,BUTMANYPROGRAMMING,TOEVERYKINDOFOPERATIONMECHATRONICSDEVICEINTHREEDIMENSIONALSPACEINDUSTRIALROBOTTOENHANCEANDENSURETHEQUALITYOFPRODUCTS,IMPROVEPRODUCTIONEFFICIENCY,PLAYSAVERYIMPORTANTROLEINIMPROVINGTHEWORKINGCONDITIONSOFWORKERSANDTHERAPIDUPDATINGOFPRODUCTINDUSTRIALROBOTTECHNOLOGYCOMBINESMULTIPLESUBJECTKNOWLEDGECONTAINSTHEMECHANISM,COMPUTER,CONTROLTHEORY,INFORMATIONANDSENSORTECHNOLOGY,ARTIFICIALINTELLIGENCE,BIONICSITISVERYACTIVE,VERYBROADAPPLICATIONOFTHEFIELDTHEROBOTHASALOTOFPEOPLEDONOTHAVE,INCLUDINGRAPIDANALYSISOFENVIRONMENTALCAPACITYSTRONGANTIINTERFERENCEABILITY,CANWORKFORALONGTIMEANDHIGHPRECISIONWORKTHEROBOTCANBESAIDISAPRODUCTOFINDUSTRIALPROGRESS,ITALSOPLAYSAVITALROLEINTODAYSINDUSTRYTODAY,THEROBOTICSINDUSTRYHASBECOMETHEWORLDTHECONCERNOFTHEINDUSTRYWITHTHERAPIDDEVELOPMENTOFROBOTTECHNOLOGY,ISCONSTANTLYEXPANDINGTHESCOPEOFAPPLICATIONOFINDUSTRIALROBOTS,PUTSFORWARDNEWREQUIREMENTS,INORDERTOIMPROVETHEROBOTTEACHINGEDUCATIONLEVEL,WEDEVELOPEDASETOFEXPERIMENTALTEACHINGFORTHEPURPOSEOFDEMONSTRATIONOFTHEROBOTSYSTEMTHISPAPEREXPOUNDSTHEDEVELOPINGHISTORYOFROBOTS,THEAPPLICATIONSTATUSATHOMEANDABROAD,ANDITSGREATSUPERIORITY,PROPOSEDTHEDESIGNREQUIREMENTSOFCONCRETEANDTHECONCRETESTRUCTURECALCULATIONDESIGN,OVERALLDESIGNANDVARIOUSDEGREESOFFREEDOMBASEDONTHEANALYSISOFDOMESTICANDINTERNATIONALRESEARCHSTATUSOFTHEINTELLIGENTMOBILEROBOT,THISPAPERDESIGNEDANEWTYPEOFMOBILEROBOTSTRUCTURETHEWHEELDRIVESYSTEMANDTHEMOVEMENTMECHANISMOFCOMBININGINWALKING,DRIVINGTHETWOMOTORS,THROUGHSOMESIMPLETRANSMISSIONMECHANISM,SOTHATTHEROBOTCANREALIZESINGLEDIRECTIONGAITATTHESAMETIMEWITHTHEMOVEMENTOFTHEWHEELS,THEROBOTNOTONLYHASTHECHARACTERISTICSOFMOBILESPEEDFAST,SIMPLECONTROLOFWHEELEDROBOTOBSTACLECROSSINGABILITY,ALSOHASTHEGOODTHISPAPERANALYZESTHEOBSTACLEFUNCTIONOFTHISNEWMOBILEROBOT,ANDTHEWALKINGMECHANISMKINEMATICANALYSISINORDERTOEACHCOMPONENTDESIGNSTRUCTURE,DETERMINETHEDRIVINGTORQUEOFEACHWHEELISREQUIRED,BASEDONSIMPLIFYINGTHEWHEELANDTHEGROUNDCONTACTRELATIONSHIP,ESTABLISHTHEQUASISTATICMODELOFTHEROBOT,QUASISTATICIIIANALYSISISCARRIEDOUT,SOASTOOBTAINTHESTRESSSTATEOFTHEROBOTCOMPONENTSINTHEGAITMOTIONATKEYWORDSMOBILEROBOT,GAIT,THEROBOTINDUSTRYTRANSMISSIONSTRENGTHIV目录摘要IABSTRACTII目录IV第1章绪论111机器人概念112课题研究的背景和意义113国内机器人的研究214国外研究现状415机器人的发展及技术5151机器人的发展5152机器人技术516本文主要研究内容6第2章L300MM智能机器小车结构方案设计721机器人工程概述722工业机器人车体机构方案论述823小型智能移动机器人车体结构机械传动原理8第3章L300MM智能机器小车各部分设计1131移动机器人车轮旋转机构设计1132电机的选型与计算1233抓取机构的设计1434轴的设计计算19341按扭转强度计算19342按弯扭合成强度计算19343轴的刚度计算概念20344轴的设计步骤2035各轴的计算2136轴的设计与校核23V37轴承的设计及校核24371轴承种类的选择24372深沟球轴承结构24373轴承计算26第4章整体车体结构设计2841小车行走结构设计28411车体结构方案的比较与选择28412小车驱动电机功率的确定2942蜗杆副的设计计算32421蜗杆的选型32422蜗杆副的材料32423按齿面接触疲劳强度进行设计32424蜗杆和蜗轮的主要计算参数和几何尺寸35425校核蜗轮齿根弯曲疲劳强度3643车轮部位电机选择3644本章小结37总结与展望38参考文献39致谢40VIVIIVIIIIXXXIXII第1章绪论1第1章绪论11机器人概念机器人（ROBOT）是自动执行工作的机器装置。机器人（机械手）的工作，机组自动执行。它是一种先进的综合控制理论，机械，电子，计算机，材料和仿生学的产物。在工业，医学，农业，建筑业甚至军事等领域具有重要用途。机器人技术是近50年来迅速发展的代表，机械和电子控制系统，生产工具的自动化程度高。在制造业，工业用机器人技术已被广泛应用。其自动化程度高，改善工作条件，以确保产品质量，提高工作效率，起到了非常重要的作用。你可以说他是现代工业的一次技术革命。机器人是典型的机电一体化产品，仿人机器人是机器人研究的热点领域。研究人形机器人需要机械，电子，信息理论，人工智能，生物学和计算机知识，和许多其他学科的结合，但其发展也促进了这些学科的发展。机器人是一个人形机器人。1959年，世界上第一台工业机器人的诞生，一个机器人创建一个新的发展时代。随着科学技术的研究和应用类人机器人快速发展的发展。世界著名机器人专家，在日本早稻田大学教授加藤一郎说“其中一个机器人应该有能力的最大的特点。”的方式，其中，脚是自动化程度最高，最复杂的动态系统。伟大的发明家爱迪生曾经说过这样一句话“上帝创造了人，两条腿是最美妙的杰作。”系统环境要求极为丰富的动力是非常低的，无论是在地面上，还对非结构复杂的地面上，有一个很好的对环境的适应性。与应用拓展机器人功能开辟了无限广阔的前景。机器人的原因和目的，主要表现在以下几个方面希望开发出一种机制，使他们能够在许多结构和非结构环境中工作的人，或延伸和扩展人类活动的领域，而不是希望有更多的了解和掌握人的特点和使用这些功能的人性化服务，如假肢。具有丰富的动力系统，这方面的研究可以扩大研究力学和机器人机器人可以用作一个智能机器人玩人工智能中起重要作用。12课题研究的背景和意义由于现代科学技术的发展，无论是在工业生产或人类的生命，机器人技术，已被广泛使用。智能人形机器人是符合近年来科学家们的工作方向。人形机器人是人类的2模式，它可以按照人的各种动作和与人类的外部特征。机器人管家做梦也不会想到未来。根据不同的机器人的结构时，机器人也可分为不同的类别。轮式移动机器人，履带机器人，机器人，机器人的行走，等等。值得一提的是，步行机器人，他是近年来的一项重要成果，人形机器的研究。它的动作最喜欢的动物，甚至人类可以谈。这是复杂的运动的自动化程度非常高。与传统的轮式和履带式机器人相比，其对环境的适应性更强。能够在狭小的空间，如履平地在不平的道路，上下楼梯等工作。不久的将来，这种技术将被广泛使用。在机器人研究，生产，使用计算机设计仿真机器人的是一个非常重要的过程。机器人仿真模型包括零件，零件装配，最终的运动模拟。通过模拟，设计人员可以很直观地观察每个身体运动的情况，知道有没有出现干扰可以知道的各种组件的力，绘制各种模拟数据。这种方法大大节省开发时间和成本。13国内机器人的研究工业机器人应用在很长的历史在日本。在七十年代时所应用的第一台工业机器人，再经过几十年的发展，在八十年代时，工业机器人已经得到普及。他们相应年度的工业产值也已迅速增加。达到一HUNDRED十亿日元的1980年，到1990年上升到六百十亿日圆。在2004年已达到18500亿日元。示出的工业机器人在提高生产效率方面的重要性。在国际层面，国家已经实现了工业机器人的重要性。因此，迅速崛起为工业机器人的订单。2003年的订单相对量到2002年增长了10。从那时起，对工业机器人的需求仍在上升。从2001年到2006年，全球订单增长达9万多台。7的年增长率。国际工业机器人的发展方向机器人涉及到的知识和非常多学科领域。它包括一台计算机，电子，控制，人工智能，传感器，与所述网络，控制，机械等的通信。机器人的发展是从这些学科的发展是分不开的。这是因为相互影响，各学科的综合集成，以创建自动化和人民高度。随着科学技术的进步，机器人必须在应用更广泛的范围技术已经越来越多地被提起，更强大。现在，它是机器人研究的小型化。机器人将更加融入人们的日常生活。总的趋势是模块化的开发，标准化，更智能。广泛应用于工业机器人，以提高产品质量和生产效率，保护人员的安全，改善工第1章绪论3作环境，减轻劳动强度，提高生产效率，节约原材料消耗，降低生产成本，起到了非常重要的作用。工业机器人被广泛使用，以体现以人为本的原则，它的出现使人们的生活更加方便，美观。家用机器人的研制工作起步较晚，我国从上世纪80年代就开始研究并在机器人领域的应用。1986年，该国在1987年推出了“规划纲要”的机器人研究计划，中国的“863”高科技计划机器人技术研究和开发包括在内。目前，中国从事机器人技术研究和应用开发单位主要是高校和科研院所等。我们研究的主要目的原本是机器人是跟踪国际先进的机器人技术，然后取得了一定的成绩。哈尔滨工业大学自1986年起，开始研究机器人的，静态的双足机器人HITI，高110厘米，体重70KG的第一个研制成功，拥有10个自由度，在地面上，以实现前进，左，右侧线以及运动，上下楼梯，迈开45厘米，10秒/步，后来的步伐研制成功的HITII和HITIII，体重42千克，身高103厘米，拥有12个自由度，实现了步长24厘米，23每步的步伐。目前正在对HI第四机器人下开发的，该主体可具有52个自由度，这是在移动速度方面优越，以及平衡前四名机器人37。国防科技大学于1988年的春天，成功开发了6DOF平面双足机器人KDW1，它可以前进，后退，上下楼梯，最大步幅40厘米，每秒4步的步伐，1989年开发了空间型KDWII，拥有10个自由度，高69厘米，体重13千克实现退，上下楼梯和周围的准静态稳定性动态。1990年增加KDWII平台两纵缝，发展成KDWIII，有12个自由度，具有转弯功能，实现了全面的实验室环境。1995年，实现动态的，每步的速度08，步长20CM22厘米，13度的最大坡度。KDWIII对中国第一人形机器人“状元”的成功的基础上发展起来的，到2000年底，在不确定的环境下动态的，小的偏差，达到每秒两步周期，高14米，重20KG，有一个头，眼睛，颈部，身体，手臂，脚，并具备一定的语言功能813。此外，清华大学正在开发一种人形机器人THBIPI，高17米，体重130千克，32个自由度，与清华大学的支持下，985计划，项目进展。南京航空航天大学开发了一个8DOF太空机器人，静态函数13,14。本文拟从“首届全国大学生机械创新设计大赛”的机器人。目前，主要是在轮式机器人的形式来实现的功能的阶段。真正模拟人类的机器人的腿不是很多，虽然有些六足，四足机器人的出现，但机器人尚不多见。我们的主题，探索设计巧妙单独的机4械设备和简单的控制系统能够实现人机器人的仿真。其子功能交替步腿，摇摇头，摆臂，摆臂。14国外研究现状人类和动物的运动原理的第一个系统研究是迈布里奇，他发明的摄像机，一个独特的，那就是，一组电触发的摄像头，并于1877年成功地拍了许多照片兽和连续运行。后来，这种方法已经用于研究人体运动使用相机DEMENY。从20世纪30年代到50年代，苏联伯恩斯坦还从生物动力机制，人类和动物进行深入研究的角度来看，并就运动非常形象化的描述。真正全面的研究，在系统启动开展机器人20世纪60年代。到目前为止，只有形成了一套比较完整的机器人系统的理论，并在一些国家，如日本，美国和前苏联成功研制能够静态或动态的原型机器人。在本节中，我们介绍了球队60年1985年这段时期，在实现了机器人领域最重要的进展。在20世纪60年代和70年代，机器人控制理论的研究生产三种非常重要的控制方法，即有限状态控制，模型参考控制和算法控制。这三种控制方法适用于各种类型的机器人。国家控制是通过在1961年做出的模型参考控制法恩斯沃思在1975年由美国南托莫维奇限制，而控制算法是南斯拉夫著名米哈伊尔罗马尼亚研究所机器人鲍宾专家VUKOBRATOVIC博士学习要求1969年至1972年主动。有这三种控制方法之间存在一定的内在联系。基本上是参考模型控制的有限状态控制采样，而算法是案件的控制中心1。在步态的研究，苏联BESSONOV和UMNOV定义“最佳步态”，KUGUSHEV和JAROSHEVSKIJ定义的自由步态。既步态不仅适应而且适应多足机器人。其中，步态是在步态的规则方面相对自由。如果地面很粗糙，所以在机器人，下一步应放在哪里的脚，它不能根据步骤考虑一个固定的顺序，但这样登山，是由一个确定应该去步步一定的优化准则，这就是所谓的步态自由。在机器人的稳定性的观点出发，HEMAMI等人的美国已提出的系统的倒置（倒立摆）的换能器，其可以被解释为在换能器存在的问题的向前运动的稳定性和控制的简化模型。此外，为了减少的控制的考虑，HEMAMI，谁也制作的机器人的“降低模式”复杂的问题进行了研究。早些时候，我们指出VUKOBRATOVIC也人形系统能量分析，但他仅限于出口的每一个关节，随着时间的推移，整个系统变化的力量，并没有过多参与优化能源消耗的问题。但是在他的研究中，VUKOBRATOVIC得出一个有用的结论，即平滑的姿态，该系统的较少第1章绪论5人功耗。15机器人的发展及技术151机器人的发展1940年代，随着远程操纵和数控制造技术的出现，对机器人技术的研究开始出现。20世纪60年代的美国CONSOLIDATEDCONTR01公司开发的第一个机器人原型，并成立了UNIMATION公司，生产为UNIMATE机器人定型。自1970年以来，工业机器人产业的蓬勃发展，机器人技术，逐步发展成为一家专业的学校，哈尔滨工程大学硕士论文10。1970年，在机器人的第一次国际会议在美国召开。经过几十年的发展，上百种不同的结构，不同的控制系统，机器人用于不同的目的已经进入了实用阶段。目前，虽然机器人的定义是尚未统一，但一般认为，经历了四代机器人，以便从低到高的发展。第一代机器人，主要是指只对“教再现”的机器人的方式，这要靠人来给定的程序，重复的各种操作。目前，各种类型的工业机器人大多属于第一代机器人。第二代机器人是机器人具有传感器反馈功能，它可以得到的工作环境中，简单的操作对象的信息通过计算机处理，分析，并确保该机器人已按照推理的程序被编程，操作反馈控制，性能低级别的情报。目前，第二代机器人的研究主要集中在实际应用和普及。第四代机器人是指环保意识，并能够使自主机器人自主决定。它具有多种感知功能，可以是复杂的逻辑思维，判断决策，在工作环境中能够独立行动。第四代机器人，也称为智能机器人，并且机器人已成为学术研究的焦点，但仍处于探索实验室阶段。机器人技术已成为焦点和科学技术研究与应用的重点，并在工农业生产和国防建设中逐步发挥作用显著。可以预测，机器人将在21世纪的社会生产和生活中扮演更重要的角色。152机器人技术机器人技术是一个迅速发展和高度集成的前沿，在广泛的领域，专注于机械工程，电气与电子工程，计算机工程，自动控制工程，生物科学和人工智能等学科的最新研究成果，代表了最新成果在机电一体化。机器人充分体现人与机器的各自的长处，它具有更大的灵活性和更广泛的应用比常规机器。机器人的出现和应用是人类生产和社会的进步，科学技术的发展和生产工具的必然演变的需要。目前，机器人和自动化装备的关注，在国内外已成为高新技术的应用，同时也以惊人的速度向海洋，航空，航天，军工，农业，服务，娱乐等的渗透领域。目前，虽然机器人的能力仍然是非常有6限的，但它正在迅速增长。随着各学科和社会需求的发展，机器人也出现了许多新的方向和趋势，如网络机器人，虚拟机器人，机器人合作，微型机器人和机器人。16本文主要研究内容第1章绪论主要介绍机器人的相关知识和本课题研究的任务和要求第2章总体方案设计,介绍该机器人各部分的相关知识和总体设计第3章机器人各部分设计的介绍第4章机器人结构设计7第2章L300MM智能机器小车结构方案设计21机器人工程概述从系统功能的观点考虑来看，将被看作是一个复杂的机器是一个系统，可根据有机地联系在一起的某些规则它由若干个子系统，是一个不可分割的整体。如果系统是一个特定的功能作为一个整体的开放，则损失。因此，在一个更复杂的机器的设计中，从机器系统的概念出发，该系统应具有以下特征总共机械系统（1）由多个子系统的整体不同整体性能的应具有的特定功能。（2）内的相关系统，有机效果子系统之间的有机联系，具有一些相互关联的特征。（3）每个系统的目的，应具有系统的一个明确的目的和功能，结构，各子系统的系统的组合取决于该系统的用途和功能。（4）对环境的适应性存在于任何系统中的一定的环境中，必须能够适应变化的外部环境。因此，当机器人的设计，机器人系统不仅要注意的各种成分的组成，部件的设计，但是应当基于的观点系统工程一点，根据机器人的功能要求，将形成的组成部分机器人系统的各种子系统，合理部分组合，设计和适合于机器人的运作需要优良性能的产品。在更复杂的工业机器人系统通常包括以下内容操作机，它是在完成机器人本体的任务，其中包括基体，手臂，手腕，末端执行器和其他的机构。驱动系统，它包括一个传动系作为驱动的动力源，驱动单元，伺服驱动系统由各种传输部件及其部件。控制系统，该系统包括一个电子控制装置（计算机或其它可编程的编辑控制装置）具有计算，存储能力，人来自各种传感器的放大，传输和输入加工机接口设备（键盘，示教盒等），信息装置，传感器，离线编程，设备I/O通信接口，内部和外部的传感器，以及其它通用或专用的外围设备14。工业机器人的特征在于，它的多功能性在功能和重新调整柔性，工业机器人，从而可以有效地应用到柔性制造系统来完成的部件或材料，组件或其它操作的转移。在柔性制造系统，其基本工艺设备（如数控机床，锻造，焊接，装配等的生产设备），辅助设备，控制设备和工业机器人在一起以形成多种不同形式的工业用机器人技术来复杂的工业机器人系统。在其他非制造业生产部门，如生产建筑，采矿，交通运输和其8他参考文献的机器人系统也是如此。22工业机器人车体机构方案论述负载大小的确定主要是考虑机器人各运动方向确定沿着运动的主要考虑的方向在机器人机械接口力和扭矩载荷的大小。这应包括在机器人末端的重量，重量和爬行指定速度和工件或作业对象，的加速度的条件下实施，例如所产生的惯性力。由设计参数的初步估计的设计表明，这样的设计可能属于一个小的负载。驱动模式由于伺服电机具有良好的控制性能，控制的灵活性，使的速度，位置的精确控制，存在对环境，体积小，效率高，适合于高要求的运动控制，以及小机器人等特性没有影响，所以这种设计使用一个伺服电机驱动（D）传动设计机器人齿轮尽可能要紧凑，重量轻，惯性和小尺寸的时刻，驱动链应考虑采取措施，以消除在为了提高机器人控制精度的运动和位置的间隙。经常使用的机器人机械传动机构都因为齿轮具有效率高，传动比准确，结构紧凑，可靠的齿轮，蜗轮，滚珠丝杠，同步带传动，链传动，行星齿轮，谐波传动齿轮钢等，使用寿命长等优点，学习掌握更扎实的大学，所以这个设计选择齿轮。（D）的工作范围工业机器人的工作范围是根据工业用机器人的操作过程操作范围和轨迹确定的，以代表的工作空间。工作区的形状和尺寸会影响机器人坐标，尺寸和长度的变化范围的机械结构和度每个操纵臂的自由的数目和关节轴角度选择的各关节轴（V）的速度机器人操作器臂的每一次移动之后最大行程被确定，根据该周期的定时，以确定每个操作的时间，可以进一步确定每个动作的速度，用米/秒或（）/S的分配给考虑各种因素，诸如循环时间的每个动作序列之间的总长度的每个动作的时间进行顺序地或同时等。每名候选人做时间的作用，通过比较，除了要考虑工艺要求的工作时间分配议案，分配计划表中，我们还必须考虑惯性和旅行的大小，驱动和控制，定位和精度要求。923小型智能移动机器人车体结构机械传动原理四个轮子着地。因为总有四个轮子接触地面时，甚至行走速度较慢，可以保证整个身体的稳定性。此外，所有的四个车轮，在当机器人是在地面上的同时，可以通过一个伺服马达驱动并驱动每个轮上的每个车轮来实现机器人向前，向后和转向。使用驱动马达和车轮一体结构，即电动车轮结构。在车轮的部分和结配备转向连杆机构用于实现转向。中央控制单元被设置在车体上，以实现电动机操作的控制。因此，第一部分的结构的一个驱动，减速，驱动和监视在一个位置，从而降低了传输链路和体重，提高了系统的效率和可靠性的六个轮子。请考虑使用自主导航控制模式和远程控制相结合的模式。该车有一个传感器和视觉系统，导航系统，控制系统，机器人技术本身具有一定的自主导航能力，自动防撞可以实现的。在同一时间的视觉系统的可视内容可以通过一个无线系统，远程控制功能被发送到远程设备。机器人自带的电池和其他能源设备，可以自动的能源供应一定期限，以保证机器人的情况下，外部电源损耗自动返回出发。对应于人体的肌肉的机器人驱动元件的作用。为了完成预定的操作时，机器人必须具有前进驱动和转向驱动单元，这是一个关键的结构设计。在所有的驱动元件中，电机是最常用的机器人驱动器。目前，很多仿生机器人也很有用液压元件，气动元件和一些特殊材料，使驱动器。在本文中，使用电机作为全新的智能移动机器人的驱动元件。用于电机，以便精确控制，使机器人的精确移动。目前，该电动机驱动装置被主要设置在以下两个方面“（1）重点驱动器。即，驱动马达布置在车体上由驱动装置，所述功率输出到每个车轮，车轮的运动。EV是一个典型的集中式驱动器。智能移动机器人，集中驱动的方式是不恰当的，主要是由于其难以捉摸的自由转向精确定位人体。（2）集中控制驱动器的分布。这是每个驱动轮设置电机，驱动器或方向盘运动。马达被安装在车体上，由中央控制装置，以控制其旋转速度。这种结构简单，易于实现，有利于发挥牵头机构的运动性能。目前国家空间探测车都采用这种驱动器。该方案采用集中控制分布式驱动。轮毂和前驱动电机一体成型的结构，即电动轮。轮和支架的连接，安装转向电机，驱动车轮转动。机器人的速度和攀登障碍物能力的轮子的直径有显著影响。使用相同的马达，车轮直径增大时，速度会增加，而机10器人是两者之间的线性关系。此外，在根据车辆的理论分析，车轮直径增加能显著提高机器人障碍物的能力。然而，一个较大直径的轮，而轮表面遭受电动机转矩下降。根据地面车辆力学，刚性车轮宽度宽，较小的车轮的土壤塌陷的量，土壤板结的更多的阻力。然而，更宽的后轮，机器人转向阻力也变大。另外，增加的车轮宽度比的增加更有效地减少到压实的阻力车轮的直径。因此，你必须设置的实际情况，轮子直径和宽度，而不是盲目加大轮直径和宽度。11第3章L300MM智能机器小车各部分设计31移动机器人车轮旋转机构设计在车轮旋转机构设计过程中，主要考虑了以下模型，如22图所示。由图可以看出，模型A结构简单，但是车轮与地面接触面积小，可能产生打滑现象，且对电机轴形成一个弯矩，容易对电机轴造成破坏。模型B采用电机内嵌式结构，增大了车轮与地面接触面积，减小了打滑现象，但电机固定比较困难。综合两种模型的优缺点，设计如图23，图24中所示结构，将电机内嵌在车轮9内部，既增大车轮与地面的接触面积，又缩短了整个结构的轴向距离。为了保持轮子受力平衡使整个机构可以平稳运动，将轮子设计为两个一组来实现。图22旋转部分结构图采用了一个深沟球轴承作为径向支承，一方面避免了车轮对电机产生弯矩；另一方面保证了车轮的刚度。轴承外圈与车轮内表面配合，由于内圈并不能与电机直接配合，设计了一个电机壳结构，作电机和轴承的连接。图24旋转部分机构图1232电机的选型与计算A电机性能的比较在机器人的驱动器一般采用以下几种电机直流电机、步进电机和舵机。几种电机有关参数进行如表21所示。表21几种电机比较电机类型优点缺点直流电机容易购买型号多功率大接口简单转速太快，需减速器电流较大较难与车轮装配价格较贵控制复杂（PWM）步进电机精确的速度控制型号多样适合室内机器人的速度接口简单价格便宜功率与自重比小电流通常较大外形体积大较难与车轮装配，负载能力低功率小步进电机作为一种新型的自动控制系统的执行机构，得到了越来越广泛的应用，进入了一些高、精、尖的控制领域。步进电机虽然有一些不足，如启动频率过高或负载过大时易出现丢步或堵转，停止时转速过高易出现过冲，且一般无过载能力，往往需要选取有较大转距的电机来克服惯性力矩。但步进电机点位控制性能好，没有积累误差，易于实现控制，能够在负载力矩适当的情况下，以较小的成本与复杂度实现电机的同步控制。电机的选型与计算对于本课题来说，移动机器人的移动速度最高为05米/秒，电机转数最高接近100转/分。如果用直流电机，由于受转速和力矩的影响，要配减速器。而如果用步进电机，控制位置精度比较高可以达到18度。而且不需要减速器避免造成结构冗繁。因此选择步进电机作为驱动电机。下面对旋转步进电机型号进行选择，轮式移动机器人在移动的时候，需要克服两种阻力摩擦力和重力。对于平面内移动的机器人来讲则只需要克服摩擦力。带有17机械臂的全方位移动机器人整体重量在20KG左右，地面摩擦系数按金属与混凝土之间的取为05，则机器人需要的总功率为20985049PFVW总则平均每组车轮提供的功率为25瓦。对于单个车轮而言13（21）VPMR车轮直径为110MM，则电机需要提供的转矩为（22）251370MNV因此，选择了北京和利时公司的57BYG250E0152型号电机。静转矩为15NM。该电机在相近产品中具有在转速变高一定范围内能够保持平稳的力矩。其力矩随转速的关系如下图212所示。图212电机转矩图下面选择转向电机，机器人对转向速度要求较低，对位置精度比较严格，选用步进电机可以满足设计要求。转向电机主要是使车轮实现零半径回转，克服地面摩擦力，要求的转速不高，因此主要计算电机静力矩。在这里我们假设每个车轮与地面的接触按照理想状态即相切线接触，那么平均每个车轮的摩擦力为（23）120985244FN由于车轮是零半径回转，所以克服的摩擦力矩为（24）0/2LFMXDFL式中单个车轮的宽度L设计车轮与地面接触总宽度为60MM，即所以克服的力矩为036830LM。实际上车轮不是与地面呈线接触，保证一定余量，选择电机型号为NM57BYG250BSASRM0152，静力矩为14。N下面是所选电机的外形尺寸。1433抓取机构的设计A驱动方式的选择机械驱动装置，并提供了许多方法，如电机驱动，液压驱动，气动驱动，各种驱动模式都有其自身的特点，在液压和气动工业机器人驱动的应用是非常广泛的，有些是在同一时间使用各种机器人驱动的，这取决于由所述机器人设置的特性和要求而有所不同。比较这些驱动模式中，驱动模式，用于选择一对移动机器人。电动机驱动机器人，以避免压力能量转换成中间部分，其效率比液压和气动驱动更高。汽车电机系统，转速表，编码器和制动器总成又将在主题处理，使得整个电气系统体积小，可靠性和多功能性也得到了很大的提高。此外，该马达是根据脉冲数来计算与脉冲等效距离运行马达，输入到计算机中的数据，就可以实现非常高的精度的位置和方向。液压和气动驱动系统机构笨重，不便维护，大液压源和所述源设备的体积，对于移动机器人的问题也不能为移动机器人手臂动作的位置精度要求的机械，液压和气动驱动也难以满足。综上所述，本文选择以驱动马达行驶模式的机器人。B传动方式的选择传输方式是实现这两个能量转移等功效，其主要功能是指分布和能量转移运动变化的形式变化速度。机械传动的主要传动装置，常用的有皮带传动，链传动，齿轮和蜗轮传动等。根据机器人结构的实际情况选择齿轮。机械传动齿轮是最广泛使用的类驱动器。其传动效率高，根据正常的润滑效率高达99以上比常数，具有恒定的瞬时传动比，它可以应用到高速传输紧凑，因为占用的空间小相同的条件下可靠，使用寿命长。手指设计会通过把持在这里的对象的平移运动的方式将被一起使用与螺杆轴和齿轮对作为传输机制来完成的机制，所要求的功能的前端。使用这两种结构的整个端体积小，重量轻。15C手指的设计操作和不同的操作的数目的复杂度可以实现为不同的手指，手可至少根据期望的索引机器人操作必须完成的操作来确定。手指可以推动，滚动或滑动的小物件也可以强制操作开关等两个手指除了完整的一个手指的功能，它可以抓住对象，并可以精确地控制物体的位置和方向三个手指除了完成两个手指来完成的功能，它也被重复在手中把持的物体的功能，如对象到空气和把握在新的位置的物体多个指的是具有更大的灵活性，因为可以抓住和操纵多个对象。对于本文的移动机器人，只是能够把握的对象，控制对象的位置和方向，然后两个手指就能满足这一工作的要求，所以结构将是两指结构。从而两个手指相对于所述致动器驱动做关于螺旋轴平移运动的末端，以打开与合作。经过研究和讨论，设计图中所示的34最终结构。最终的机械结构采用超硬合金材料，保证一定的刚性，同时减轻整体重量。手指延长为50MM，开启和关闭范围444MM长度。其内部结构是这样的，通过一个齿轮传动齿轮2的驱动马达，驱动螺杆轴3，以使左，右，打开和手指6,7的接近运动。引导轴引导和手指的固定轨迹。1电机2齿轮3左右螺旋轴4导向轴5齿轮6夹持器右指7夹持器左指图34末端执行器结构图手指形状如图212所示，前段平行处可以夹持形状规则（与手指接触面为平面）的物体，后段为菱形形状，可以夹持圆形和不规则形状的物体。这种设计可以更好15的使机器人完成工作。313电机的选型与计算本文设计要求夹持的物体重为M300G，设螺纹为M8，其中径R36MM，螺距P1MM，当量摩擦系数F01，Q为轴向载荷，M为螺纹驱动力矩。手指材料为铝合金，16表31列出了铝合金与常用材料的磨擦系数，表31主要工程材料摩擦系数摩擦副材料静摩擦系数黄铜027青铜022钢03胶木034钢纸032树脂028硬橡胶025铝合金石板026从表31可以看出铝合金与不同材料的静摩擦系数趋近于03，所以取被抓物体和末端执行器手指之间的静摩擦系数，则03（31）螺纹增力比（32）1TANPQIMR式中当量摩擦角，；TCF螺纹升角，1A2R带入数据,得,得1957PI（33）1PQMMNI选用齿轮传动比N11，忽略齿轮传动摩擦及轴承滚动摩擦力矩，根据上述计算，我们选择了北京和利时电机公司生产的28BYG250CSAFSML007型步进电机，它的保持转矩为90，满足设计要求。2机械手臂杆件的设计本文采用铝合金材料设计成薄壁件，一方面保证机械臂的刚度，另一方面可减小机械臂的重量，减小对对基座关节电机的载荷，并且提高了机械臂的动态响应。321腕部结构设计手腕部件设置于手部和臂部之间，它的作用主要是在臂部运动的基础上进一步改变或调整手部在空间的位置，以扩大机械手的动作范围，并使机械手变的更灵巧，适98GN17应性更强。本文设计的手腕结构是回转结构，它可在空间内旋转，进而扩大机械手的工360作范围。腕部采用伺服电机驱动，通过电机伸出轴和末端执行器连接，借助轴承来达到力矩的传递。通过轴承座将力传到壳体上，使电机轴只能传递力矩而不受其它力的作用。其结构如图35所示。1末端执行器2手腕连接件3轴承4轴承座5电机6壳体7杆件A图35腕部结构图322臂部结构设计臂部分是机器人的主要部分。它的作用是支撑手腕和手，带领他们做的运动空间。该运动的目的是在臂的向空间的运动范围内的任何点的手柄部分。如果改变手（方位角）的姿势，自由的程度，以通过手腕来实现。臂设计基本要求（1）载荷能力，刚度，重量轻即通过弯曲臂通常是（但在一个方向上没有弯曲），但也由反向，应在高弯曲和横截面形状的抗扭刚度被使用。所以臂做成中空的，它可以减轻重量，而且也提高了刚度，它可以设置在各机构的内部，从而使结构紧凑，外观整洁。（2）臂速度越高，惯性较小在正常情况下，统一运动的要求，该移动臂，而是在瞬间起动和臂的端部，所述移动是变化的，以减少冲击，加速度和终止要求之前减速的开始时间是不是太大，否则冲击和振动。（3）手臂动作应灵活。（4）的位置精度越高。这样的设计是在摇臂关节，杆B被设计成在图36用于转向齿轮组件中所示的结构，转向自身也参与在这种情况下，包括该杆的，这样，不仅节省了材料和设计的空间，增加了机器人手臂僵硬。C是支撑杆转向轴设计，它与形成了转向机器人手臂摆动关节，无轴承关节，但相对活跃随动转向臂与车身共同驱动器之间实现。181杆件B2舵机3杆件C图36杆件B与舵机配合图杆件A和杆件B通过螺栓连接即可形成一个完整的杆件，通过杆件A和B的组合设计具有以下几个优点（1）使关节间距可调。通过调节A和B的长度，就可以调整机械臂中两关节的距离，使机械臂的长度可调。（2）调节机械臂的重心位置舵机的内部结构是未知的，因此其重心可能不在其几何中心，而调整两者之间的距离可以平衡掉重心位置造成的不良影响。通过摆动关节和回转关节的组合就可以形成完整的机械手臂。323机械臂电机的选型与计算人们往往关心的是机器人的末端位置和姿态，而舵机有非常好的位置可控性，带有精密的减速器，具有其他同等尺寸的电机无可比拟的输出力矩，因此我们选择舵机作为关节驱动器。机械臂的结构如图37所示，其中第1关节的舵机需要提供的力矩最大，因此我们对这一关节进行计算。19图37机械手臂结构图机械臂各杆件处于水平时候对第一关节产生最大的力矩，计算方法是等效的方式，即将末端执行器及假想的欲抓取目标单独计算，其余杆件质量集中到机械臂的中点计算3330210982705165NM42056两部分一共为22，从而选用汉扬科技公司生产的舵机，型号为HSR9559，其保NM持力矩为2353。满足设计要求。34轴的设计计算341按扭转强度计算这种方法是只按轴所受的扭矩来计算轴的强度。如果还受不大的弯矩时，则采用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。并且应根据轴的具体受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。在进行轴的结构设计时，通常用这种方法初步估算轴径。对于不大重要的轴，也可作为最后计算结果。轴的扭转强度条件为强度条件MPA2015936DNPWTP设计公式（MM）NCND363轴上有键槽放大35一个键槽；710二个键槽。并且取标准植式中许用扭转剪应力（N/MM2），C为由轴的材料和承载情况确定的常数。342按弯扭合成强度计算通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸、轴上零件的位置以及外载荷和支反力的作用位置均已确定，轴上的载荷（弯矩和扭矩）已可以求得，因而可按弯扭合成强度条件对轴进行强度校核计算。对于钢制的轴，按第四强度理论，强度条件为20设计公式（MM）BEMD103式中、E为当量应力，MPA。D为轴的直径，MM为当量弯矩；22TMEM为危险截面的合成弯矩；MH为水平面上的弯矩；MV为垂直面上的弯2VH矩；W为轴危险截面抗弯截面系数；为将扭矩折算为等效弯矩的折算系数弯矩引起的弯曲应力为对称循环的变应力，而扭矩所产生的扭转剪应力往往为非对称循环变应力与扭矩变化情况有关扭矩对称循环变化11B扭矩脉动循环变化601B不变的扭矩31B，分别为对称循环、脉动循环及静应力状态下的许用弯曲应B10力。对于重要的轴，还要考虑影响疲劳强度的一些因素而作精确验算。内容参看有关书籍。343轴的刚度计算概念轴在载荷作用下，将产生弯曲或扭转变形。若变形量超过允许的限度，就会影响轴上零件的正常工作，甚至会丧失机器应有的工作性能。轴的弯曲刚度是以挠度Y或偏转角以及扭转角来度量，其校核公式为YY。式中Y、分别为轴的许用挠度、许用转角和许用扭转角。344轴的设计步骤设计轴的一般步骤为（1）选择轴的材料根据轴的工作要求，加工工艺性、经济性，选择合适的材料BEDTTW10213222221和热处理工艺。（2）初步确定轴的直径按扭转强度计算公式，计算出轴的最细部分的直径。（3）轴的结构设计要求轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置；轴上零件装拆、调整方便；轴应具有良好的制造工艺性等。尽量避免应力集中；根据轴上零件的结构特点，首先要预定出主要零件的装配方向、顺序和相互关系，它是轴进行结构设计的基础，拟定装配方案，应先考虑几个方案，进行分析比较后再选优。原则1）轴的结构越简单越合理；2）装配越简单越合理。35各轴的计算（1）查得C118（低速轴弯矩较大），由公式33182470PDMN取高速轴的直径D45MM。（2）求作用在齿轮上的力齿轮分度圆直径为12048DZ齿轮所受的转矩为1395NPT319575420NM齿轮作用力圆周力128742TTFD径向力0/COS/COS14582RTGNTG轴向力286ATN（3）画轴的计算简图并计算支反力图A水平支反力159BCAXTLRFN21859BXTBXRFN22垂直支反力1/2801564827RBCAAYAFLDRN821639BYRAYRFN（4）画弯矩图A水平面内弯矩图MB图截面C159748326CXAXMRLNMB垂直面内弯矩图MC（C图）截面C682745068CYAMRLNMC合成弯矩（D图）2139XCY23D画扭矩图（E图）又根据87542TNM2/60MNB查得21/B295B8059则08742BTNE绘当量弯矩图（F图）2213896CAMTNM36轴的设计与校核初定最小直径，选用材料45钢，调质处理。取A0112（不同）则RMINA01656MM最小轴径处有键槽RMIN107DMIN1772MM最小直径为安装联轴器外半径，取KA17，同上所述已选用TL4弹性套柱联轴器，轴孔半径R20MM。24取高速轴的最小轴径为R20MM。由于轴承同时受径向和轴向载荷，故选用6300滚子轴承按国标T29794DDT1725轴承处轴径D36MM高速轴简图如下取L1384684MM,取挡圈直径D43MM,取D2D454MM,D367MM,D1D567MM。联轴器用键圆头普通平键。BH66,长L91MM齿轮用键同上。BH66,长L10MM,倒角为245度37轴承的设计及校核371轴承种类的选择查机械设计课程设计手册第二版吴宗泽罗圣国主编高等教育出版社出版P62滚动轴承由于采用两端固定，采用深沟球轴承。型号为6303和6300。372深沟球轴承结构深沟球轴承一般都是一对戒指，一组笼子里，一组钢球。其结构简单，使用方便，是生产轴承的最常见和最广泛的一类。该种轴承主要用于承受径向载荷，同时也能承受任一方向的轴向载荷一定