步行四边形机器人结构设计【含11张CAD图纸】
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含11张CAD图纸
步行
四边形
机器人
结构设计
11
CAD
图纸
- 资源描述：
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步行四边形机器人
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步行四边形机器人
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步行四边形机器人
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- 内容简介：
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毕业设计周记年级专业： 机械16-3 学生姓名： 张增生 学 号： 1630060332 指导教师： 赵金涛 起止时间：2020年3月02日2020年6月06日哈尔滨理工大学荣成学院完成时间： 2020年 06 月 06 日第（1）周本周是毕业设计的第一周，大学四年终于迎来了最终的学业任务，我的设计题目是步行四边形机器人结构设计，由于之前没有接触过步行机器人相关的知识，本周则着重进行查阅资料等工作，扩充自己关于步行机器人的相关知识。经过查找文献、论文等相关资料，我了解到国内外步行机器人的相关知识和发展历程，下图为郑州大学研发的四足机器人。 步行机器人相对于其他机械出世较晚，我国近十几年才开始进行相关的研发，且目前市面上很少有相关的产品，本此设计可参考资料有限，增加了设计的难度。日期：3月8日 第（2）周本周主要进行了步行机器人内部动力传动方案的设计，设计初期计划使用两台伺服电机来驱动步行机器人，但在后续的设计中发现使用两台电机来驱动会导致内部传动机构过于复杂，运行时还有可能发生相互干扰的情况，所以放弃了使用两个伺服电机的方案改用一个电机来带动轴运动。解决了传动问题后进行了步行机器人运动机构的设计，主要思路为利用曲柄连杆机构，将曲柄部分与轴相接，滑块部分与腿相接，利用曲柄转动时滑块的运动轨迹来控制腿的运动，下图为结构模型。 日期：3月15日第（3）周 本周任务是完成整体的设计方案，以及确定完成毕业论文的步骤，经过多次查找资料、与同学进行沟通交流，最终得出了设计方案及步骤，具体如下。1、依据功能需要，确定最佳功能解及总体方案；2、进行功能元分析，凭借现有设定和掌握的技术参数，利用动力学反问题求解的方法，完成各个对应功能单元的选择问题；3、借上述求解方案，完成总体结构设计，安排各个单元的初步排布，设定主要零件的技术尺寸，并进行刚度和强度校核；4、通过经校核后确定的技术参数，按照一定比例完成初步装配图，确定总体结构尺寸；5、待初步转配图完成后，进行轴承、减速器等寿命的验算，ANSYS 等力学分析，完成装配图的细化出图工作；6、得出设计结论。日期：3月22日 第（4）周本周为毕业设计的第四周，毕业设计也进入了新的阶段，本周进行的任务量不大，主要对四杆机构进行研究，主要研究内容有：探究四杆机构存在的条件、四杆机构的急回特性和行程运动速比K的关系以及四杆机构的压力角与回转角。四杆机构最重要的部分为曲柄摇杆机构部分，通过对以前知识的回顾以及在网上查找的知识，更加明确了关于曲柄摇杆机构的相关概念与特性。曲柄存在的条件是：第一：为短杆架杆或框架；第二：短杆、长杆的长度另外二根杆件的长度。日期：3月29日 教师指导意见：日期： 第（5）周本周的主要任务是进行机器人的步态设计，因步行四边形机器人结构相对简单，且对其步行功能性要求不大，所以在设计时只设计一种步态即只设计一种运动模式。我在设计步态时采用的是对角线原则，即对角线上的腿步态一致。因本步行机器人设计的腿数为6条腿分为三对，采用对角线原则可使机器人在行走时保持稳定性。在此基础上相对的两条腿的位置状态为当一条腿上升到最高点时另一条腿处于最低点，这样可使机器人运动速度稳定，不会出现突进或停止状态。日期：4月5日 第（6）周 本周的任务是进行电动机的选型，只有先确定电动机才可以进行后续关于轴的计算。选择电机有以下几个步骤：确定机器人的运动速度；根据机器人的速度选择转速合适的电机；根据机器人的重量确定负载转矩；根据负载转矩与转速确定电机型号。最终我们选用电机型号为160BL-4030H1-LK-B，电机额定功率为0.1KW，额定转矩为7.62N.m，最高的转矩是9N.m，额定的转速是1500r/min。外形尺寸130x160，电机输出轴径为25mm。根据电动机的参数可以在下周的设计中选择合适的带轮、皮带以及轴等各种主要零件。日期：4月12日 第（7）周本周为毕业设计的第七周，上周进行了电动机的选择目的就是为了计算带轮、轴的各种参数。首先进行的是带轮的设计，其中包括小带轮的齿数、确定带轮节圆直径、确定同步带的节线长度L、计算同步带齿数z、传动中心距n的计算。其中还需要对带进行选型，才能确定其中的一些参数。设计好带轮后进行轴的设计以及校核，主要进行轴径的设计和校核，因步行四边形机器人大小已拟定好，所以长度只需与其他零件进行匹配即可。再此过程中我也遇到了许多的疑问与困难，但经过查找资料研究后也解决了许多问题，这让我再次认识到学习的重要性。 日期：4月19日 第（8）周本周是毕业设计的第八周，转眼之间已经过去了两个月，本周继续上周的工作，在设计的带轮与轴的基础上进行了对应的轴承与键的选取。并对选取好的键进行校核，证明其满足我的使用需求，确定了之前所研究的四杆机构的具体尺寸，并利用作图法求其极位夹角、压力角等证明了所设计的四杆机构的可行性。至此完成了毕业设计的一个阶段，毕业论文的撰写基本完成，在下个阶段将进行装配图与零件图的绘制，这是整个毕业设计中的重中之重，希望自己可以再接再厉，努力完成任务。 日期：4月26日教师指导意见：日期： 第（9）周本周是毕业设计的第九周，将从这周开始进行装配图的绘制，由于步行四边形机器人的特殊性，直接使用二维软件进行绘制有些困难，因此我先用三维软件对机器人进行建模，再通过三维转二维的方式得到二维图。绘制三维图的步骤为：绘制自己设计的非标准件，再选取合适的标准件，最终使用合适的配合关系使其配合在一起。其中绘制的非标件有轴、带轮、曲柄、短连杆、长连杆、轴套、腿、足、电动机与机器人的板。标准件有螺栓、螺母、销轴、垫圈等。并使用同轴、重合等方式进行装配，完成装配体。最终装配图如下：日期：5月3日 第（10）周上周进行了三维图的绘制，本周则通过对三维模型进行投影得到所需的二维图。因投影所得到的二维图太过简陋，不能充分的表达机器人的结构与工作原理，所以我在原有二维图的基础上进行了剖视，得到装配图。得到装配图后指导老师进行了查看，并指出了一些不合理的地方，如轴承处表达不清晰需要重新绘制，带轮处没有限位会导致带轮运动时出现窜动，轴末端突出会导致曲柄转动时出现干涉等一系列问题。而后又根据指导老师意见进行了一些修改，将轴承处重新绘制，带轮使用卡簧进行定位，轴末端进行了缩减防止进行干涉。 日期：5月10日 第（11）周 本周是第十一周，按照进度将进行中期答辩，上周将装配图大体绘制完成，这周进行零件图的绘制，并且准备答辩所需资料。步行四边形机器人的结构较为简单，并没有复杂的零件，其中轴与带轮算是两个比较复杂的零件，需要进行较为详细的标注，如带轮的对称度、轴键槽的对称度等。其余零件图只需按标准绘制，需要剖视的地方进行剖视 ，其中侧板孔的数量与种类较多，按照老师的指导意见进行了阶梯剖，将各种孔表达清楚。中期答辩比较顺利，机构并没有太大原理上的问题，但还是有些细节需要进行修改。日期：5月17日 第（12）周本周是毕设的第12周，转眼已经过去了三个月，距离答辩的日子越来越近，不自觉的有些紧张。上周指导老师指出了我装配图与零件图中的错误，一些标准、细节等问题处理的还不够好，这周同样的根据老师提出的意见对图纸进行了修改工作，并对标注的字体等进行标准化，全部改为仿宋字体，标题栏等也进行了标准化。修改完成后对论文进行了第一次查重，查重结果为重复率32，距离合格的论文重复率还差一些，又对论文进行了降重，修改了许多直接引用的文献，希望下次查重时可以达到20以下。 日期：5月24日 教师指导意见： 日期： 第（13）周本周是毕设的第13周，下周就要进行毕业答辩了，本周将对论文与图纸进行最终的修改。论文方面上周按照查重报告对许多重复的地方进行了修改，这周主要进行格式上的修改，具体如字体大小，统一使用宋体小四；数字、字母等统一使用新罗马字体；一些非单位的字母还需要改为斜体；公式有不标准的地方用公司编辑器重新进行编辑；图片、表格等也按照论文模板进行处理；而且发展一个重大的错误，我的行间距与要求不同，因此对整篇论文逐段进行了修改。论文格式修改后进行了二次查重，重复率为13，可以正常进行毕业答辩。 日期：5月31日 第（14）周本周进行了毕业设计答辩，答辩过程中我内心很紧张也很忐忑，生怕在回答时思路不清晰，由于今年疫情的影响学校采取了线上答辩的形式，在答辩时老师有些
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