实物组比赛机械结构讲座－－模块化设计在机械设计中的应用

1、实物组比赛机械结构培训讲座 陈 光 模块化设计在机械设计中的应用第一页，共三十六页。主要内容提要一、比赛规则、策略分析二、机器人结构分析与设计 1、行走模块结构设计2、收集、投放模块结构设计3、伸展模块结构设计三、材料与加工四、常用资料推荐第二页，共三十六页。一、比赛规则、策略分析两种常见取胜方式：1、多得分 关键点： 多采集绿色包裹。2、包裹采集成功 关键点： 注意路径规划，提前抢占第三个重要包裹。其他方式： 出奇制胜第三页，共三十六页。二、机器人结构分析通过对规则的分析，我们可以发现，机器人主要要具备以下功能模块：1、行走模块（主要功能模块）2、收集、投放模块3、伸展模块4、其他（比如行走

2、模块等必需模块建议几个队伍一起设计加工，以减少成本）第四页，共三十六页。三、行走模块结构设计行走模块设计首先要确定驱动方式，鉴于实际情况，通常我们选用直流减速电机驱动，常用的结构有以下几种：1、轮式结构2、履带式结构3、两足（多足）式结构（略）第五页，共三十六页。1、轮式结构主动轮主动轮从动轮从动轮主动轮 常用的主、从动轮分布方式第六页，共三十六页。主动轮制作方法车轮胶皮主动轮剖视图主动轮侧视图第七页，共三十六页。从动轮第八页，共三十六页。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第九页，共三十六页。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、轮要同轴轴承第十页

3、，共三十六页。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。螺纹孔第十一页，共三十六页。2、履带结构 采用履带结构建议直接购买履带，或者用同步带代替履带，否则自制履带价格很高。第十二页，共三十六页。四、收集、投放模块结构设计常用的收集机构有以下几种：1、机械手式结构2、摩擦轮式结构3、真空泵式结构4、其他结构第十三页，共三十六页。1、常用机械手形式左图为一常见的机械手形式（机械手的设计方法可以参考机械手图册），除了这些常见的机械手，还可以利用舵机来制作简单的机械手。第十四页，共三十六页。利用舵机制作简单的机械手安装端舵机第十五页，共三十六页

4、。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，只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，外面缠绕海绵。摩擦轮式实物图摩擦轮式示意图包裹海绵轴第十六页，共三十六页。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、投放包裹第十七页，共三十六页。4、其他结构由于整个比赛场地比较光滑，我们甚至可以不用收集机构，直接将小包裹推入包裹区。如采用推土机结构，也能完成相关工作。采用此种结构最好同时将底盘设计成“U”字型或“V”字型。底盘俯视图第十八页，共三十六页。其他机构（续1） 还可

5、以采用连杆机构拨动包裹，直接将其拨入包裹区或者拨入机器人体内，到了包裹区再拨出。包裹小车俯视图1包裹小车俯视图2第十九页，共三十六页。其他机构（续2）小车俯视图1小车俯视图2小车俯视图3第二十页，共三十六页。五、伸展模块机构设计 伸展机构用来扩大机器人自身尺寸，常用的结构有以下几种：1、气动装置2、平行网格式装置3、其他（带传动、链条传动等）第二十一页，共三十六页。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伸缩机构中，但是需要一个气瓶供气，较占重量且价格较高。第二十二页，共三十六页。2、网格式伸展机构平行网格式结构可以用齿轮齿条、电机拉线等多种方式来控制其的伸缩。甚至

6、可以用一根弹簧外加一个舵机来控制。固定端弹簧舵机控制端第二十三页，共三十六页。3、其他机构 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。第二十四页，共三十六页。 注意 以上所讲的一些机构为常用机构，请大家不要被这些机构所限制，发挥自己的想像力，制作出更加巧妙、稳定的机器人。第二十五页，共三十六页。六、材料与加工1、常用材料合金铝板：适合做车底盘角铝：适合做框架结构中的连接单元柱形铝、尼龙：适合做车轮橡胶圈：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、木材、PVC板、硬纸板等都可以应用。第二十六页，共三十六页。2、常用工具与加工方式常用工具螺丝刀（十

7、字、内六角、一字）、尖嘴钳、老虎钳、台式虎钳、电钻、钻头、钢锯、锉刀、丝攻、剪刀、锤子、尺等常用加工方式机床加工：学校机械厂、玉泉校内等加工厂焊接：紫金港附近铝合金店、玉泉北门铝合金店第二十七页，共三十六页。七、常用资料推荐 1、常用网站第二十八页，共三十六页。2、相关市场长城机电市场西溪门口乘6路终点站杭州电子市场 303路翠苑四区下车往北1000米材料市场紫金港校区门口的新时代装饰材料市场、大关材料市场等第二十九页，共三十六页。3、书籍推荐机器人制作基础篇、提高篇PIC机器人初学指南机械设计图册参考常用机械结构机器人竞技系列 OHM社出版，包括机构设计、电路设计等几本第三十页，共三十六页。

8、 谢谢联系方式：88id: conceptEmail: cell phone: 祝各位在此次比赛中得到良好的锻炼并取得优异的成绩第三十一页，共三十六页。附图：弹簧第三十二页，共三十六页。附图：轴承第三十三页，共三十六页。附图：舵机第三十四页，共三十六页。附图：电机第三十五页，共三十六页。内容总结实物组比赛机械结构培训讲座。通过对规则的分析，我们可以发现，机器人主要要具备以下功能模块：。（比如行走模块等必需模块建议几个队伍一起设计加工，以减少成本）。行走模块设计首先要确定驱动方式，鉴于实际情况，通常我们选用直流减速电机驱动，常用的结构有以下几种：。3、两足（多足）式结构（略）。采用履带结构建议直接购买履带，或者用同步带代替履带，否则自制履带价格很高。下图为常用摩擦轮