第三届工控杯机器人大赛培训讲座--机械部分设计流程

1、第三届工控杯机器人大赛培训讲座机械部分设计流程 陈光陈光 浙江大学机械电子工程研究所浙江大学机械电子工程研究所 2007.11.18重庆礼品公司 http:/ 一、方案设想（一、方案设想（1520天）天） 二、方案细化（二、方案细化（20-30天）天） 三、方案实现（三、方案实现（20-30天）天） 四、机电联调（四、机电联调（30天以上）天以上）一、方案设想（15-20天） 1、根据所需完成任务提出大概方案、根据所需完成任务提出大概方案 2、头脑风暴，记录每一个闪光点、头脑风暴，记录每一个闪光点 3、多观察，多思考，方案确定前不要轻易、多观察，多思考，方案确定前不要轻易否定任何一个设想否定任

2、何一个设想 4、广泛查阅各类资料，包括图书、音像、广泛查阅各类资料，包括图书、音像、论文、网站等等论文、网站等等方案设想阶段参考资料机器人爱好者：机器人爱好者：http:/机器人发烧友天地：机器人发烧友天地：http:/浙大图书馆：浙大图书馆：http:/google、百度等搜索引擎、百度等搜索引擎6/pub/机器人相关机器人相关/CCTV/机械大赛机械大赛/方案设想阶段参考书籍推荐机器人制作机器人制作基础篇、提高篇基础篇、提高篇PIC机器人初学指南机器人初学指南机械设计图册机械设计图册参考常用机械结构参考常用机械结构机械手图册机械手图册参考常用机械手设计方法参考

3、常用机械手设计方法机器人竞技系列机器人竞技系列 OHM社出版，包括机构设社出版，包括机构设计、电路设计等几本计、电路设计等几本二、方案细化（20-30天） 采用采用CAD工具，将设想进一步细化，发现工具，将设想进一步细化，发现问题并解决问题。常用工具问题并解决问题。常用工具AutoCAD、Pro/E、SolidWorks、UG等等 常见机构细化常见机构细化 1、行走机构、行走机构 2、抓取机构、抓取机构 3、伸展机构、伸展机构1、行走模块结构设计行走模块设计首先要确定驱动方式，鉴于行走模块设计首先要确定驱动方式，鉴于实际情况，通常我们选用实际情况，通常我们选用直流减速电机直流减速电机驱动，驱动

4、，常用的结构有以下几种：常用的结构有以下几种：1、轮式结构、轮式结构2、履带式结构、履带式结构3、两足（多足）式结构（略）、两足（多足）式结构（略）1、轮式结构主动轮主动轮从动轮从动轮主动轮 常用的主、从动轮分布方式主动轮制作方法车轮胶皮主动轮剖视图主动轮侧视图从动轮轮式结构电机、车轮安装示意图电机车轮连轴器电机座轴承座车底盘电机座、轴承座的制作方法轴承座示意图电机座示意图注意电机、轮要同轴轴承连轴器的制作方法电机轴端轮轴端常用连轴器制作方式之一，采用镙钉固定。 也可以采用平键等其他方式固定。螺纹孔2、履带结构 采用履带结构建议直接购买履带，或者用同步采用履带结构建议直接购买履带，或者用同步带

5、代替履带，否则自制履带价格很高。带代替履带，否则自制履带价格很高。2、抓取机构设计常用的收集机构有以下几种：常用的收集机构有以下几种：1、机械手式结构、机械手式结构2、摩擦轮式结构、摩擦轮式结构3、真空泵式结构、真空泵式结构4、其他结构、其他结构1、常用机械手形式左图为一常左图为一常见的机械手形式见的机械手形式（机械手的设计（机械手的设计方法可以参考方法可以参考机械手图机械手图册册），除了这），除了这些常见的机械手，些常见的机械手，还可以利用舵机还可以利用舵机来制作简单的机来制作简单的机械手。械手。利用舵机制作简单的机械手安装端舵机2、常用摩擦轮结构简介 下图为常用摩擦轮式收集机构，单电机可控

6、，只下图为常用摩擦轮式收集机构，单电机可控，只要将滚轮做的比包裹略高即可将包裹收入到后方的盒要将滚轮做的比包裹略高即可将包裹收入到后方的盒子中。如果电机功率足够，可以将滚轮做的更粗一些，子中。如果电机功率足够，可以将滚轮做的更粗一些，外面缠绕海绵。外面缠绕海绵。摩擦轮式实物图摩擦轮式示意图火炬海绵轴3、真空泵简介真空泵用途广泛，如气体采样、物体吸附等。真空泵加吸盘结构通过真空泵的通断即可用来收集、投放火炬其他机构 还可以采用还可以采用连杆机构连杆机构拨动火炬，直接将其拨入拨动火炬，直接将其拨入各大洲或者拨入机器人体内，到了各大洲再拨出。各大洲或者拨入机器人体内，到了各大洲再拨出。火炬小车俯视图

7、1火炬小车俯视图2其他机构（续2）小车俯视图1小车俯视图2小车俯视图33、伸展模块机构设计 伸展机构用来扩大机器人自身尺寸，常用伸展机构用来扩大机器人自身尺寸，常用的结构有以下几种：的结构有以下几种：1、气动装置、气动装置2、平行网格式装置、平行网格式装置3、其他（带传动、链条传动等）、其他（带传动、链条传动等）1、气动装置简介 气动元件伸缩速度快，行程稳定，比较适合用在较精确的气动元件伸缩速度快，行程稳定，比较适合用在较精确的伸缩机构中，但是需要一个气瓶供气，较占重量且价格较高。伸缩机构中，但是需要一个气瓶供气，较占重量且价格较高。2、网格式伸展机构 平行网格式结构可以用平行网格式结构可以用

8、齿轮齿条齿轮齿条、电机电机拉线拉线等多种方式来控制其的伸缩。甚至可以等多种方式来控制其的伸缩。甚至可以用一根用一根弹簧弹簧外加一个外加一个舵机舵机来控制。来控制。固定端弹簧舵机控制端3、其他机构 类似的伸展机构有很多，只要是能将圆周类似的伸展机构有很多，只要是能将圆周运动转换为直线运动的机构都可以采用。运动转换为直线运动的机构都可以采用。三、方案实现（20-30天）用最合适的材料和加工方法实现方案用最合适的材料和加工方法实现方案 1、常用材料、常用材料 2、常用加工方法、常用加工方法 3、常去市场地址、常去市场地址1、常用材料合金铝板：适合做车底盘：适合做车底盘角铝：适合做框架结构中的连接单元

9、：适合做框架结构中的连接单元柱形铝、尼龙：适合做车轮：适合做车轮橡胶圈：增强摩擦，适合做车轮外胎：增强摩擦，适合做车轮外胎其他材料：如铝条、不锈钢管、聚乙烯板、：如铝条、不锈钢管、聚乙烯板、木材、木材、PVC板、硬纸板等都可以应用。板、硬纸板等都可以应用。2、常用工具与加工方式常用工具常用工具螺丝刀（十字、内六角、一字）、尖嘴钳、螺丝刀（十字、内六角、一字）、尖嘴钳、老虎钳、台式虎钳、电钻、钻头、钢锯、锉老虎钳、台式虎钳、电钻、钻头、钢锯、锉刀、丝攻、剪刀、锤子、尺等刀、丝攻、剪刀、锤子、尺等常用加工方式常用加工方式机床加工：学校机械厂、金工中心、玉泉：学校机械厂、金工中心、玉泉校内等加工厂校

10、内等加工厂焊接：紫金港附近铝合金店、玉泉北门铝：紫金港附近铝合金店、玉泉北门铝合金店合金店3、相关市场长城机电市场长城机电市场西溪门口乘西溪门口乘6路终点站路终点站杭州电子市场、浙江时代电子市场杭州电子市场、浙江时代电子市场 303路翠苑四区下车往北路翠苑四区下车往北1000米米材料市场材料市场紫金港校区门口的新时代装饰材料市场、紫金港校区门口的新时代装饰材料市场、大关材料市场等大关材料市场等四、机电联调（30天以上） 1、整机测试，发现不合理的地方尽快解决、整机测试，发现不合理的地方尽快解决 2、场地实战，及时记录出现的问题以及想、场地实战，及时记录出现的问题以及想到的解决方案到的解决方案 3、做机械的同学要积极配合，这个阶段任、做机械的同学要积极配合，这个阶段任务仍然很重，不要掉以轻心务仍然很重，