展館導(dǎo)游機(jī)器人輪式行走系統(tǒng)設(shè)計(jì)
展館導(dǎo)游機(jī)器人輪式行走系統(tǒng)設(shè)計(jì),展館導(dǎo)游機(jī)器人輪式行走系統(tǒng)設(shè)計(jì),展館,導(dǎo)游,機(jī)器人,輪式,行走,系統(tǒng),設(shè)計(jì)
中期檢查表學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師選題情況課題名稱(chēng)展館導(dǎo)游機(jī)器人輪式行走系統(tǒng)設(shè)計(jì)難易程度偏難適中偏易工作量較大合理較小符合規(guī)范化的要求任務(wù)書(shū)有無(wú)開(kāi)題報(bào)告有無(wú)外文翻譯質(zhì)量?jī)?yōu)良中差學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況好一般差工作進(jìn)度快按計(jì)劃進(jìn)行慢中期工作匯報(bào)及解答問(wèn)題情況優(yōu)良中差中期成績(jī)?cè)u(píng)定： 良 所在專(zhuān)業(yè)意見(jiàn)： 負(fù)責(zé)人： 2011 年4 月 15日任務(wù)書(shū)學(xué)院(系)：專(zhuān) 業(yè)：學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號(hào)：設(shè)計(jì)(論文)題目：展館導(dǎo)游機(jī)器人輪式行走系統(tǒng)設(shè)計(jì)起 迄 日 期:2011年2 月25日 5月 27 日設(shè)計(jì)(論文)地點(diǎn):指 導(dǎo) 教 師:專(zhuān)業(yè)負(fù)責(zé)人:發(fā)任務(wù)書(shū)日期: 2011年 2 月25日任務(wù)書(shū)填寫(xiě)要求1畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師根據(jù)各課題的具體情況填寫(xiě)，經(jīng)學(xué)生所在專(zhuān)業(yè)的負(fù)責(zé)人審查、學(xué)院（系）部領(lǐng)導(dǎo)簽字后生效。此任務(wù)書(shū)應(yīng)在第七學(xué)期結(jié)束前填好并發(fā)給學(xué)生；2任務(wù)書(shū)內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，不得隨便涂改或潦草書(shū)寫(xiě)，禁止打印在其它紙上后剪貼；3任務(wù)書(shū)內(nèi)填寫(xiě)的內(nèi)容，必須和學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成的情況相一致，若有變更，應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)所在專(zhuān)業(yè)及系部主管領(lǐng)導(dǎo)審批后方可重新填寫(xiě)；4任務(wù)書(shū)內(nèi)有關(guān)“學(xué)院（系）部”、“專(zhuān)業(yè)”等名稱(chēng)的填寫(xiě)，應(yīng)寫(xiě)中文全稱(chēng)，不能寫(xiě)數(shù)字代碼。學(xué)生的“學(xué)號(hào)”要寫(xiě)全號(hào)；5任務(wù)書(shū)內(nèi)“主要參考文獻(xiàn)”的填寫(xiě)，應(yīng)按照國(guó)標(biāo)GB 77142005文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則的要求書(shū)寫(xiě)，不能有隨意性；6有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 74082005數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。任 務(wù) 書(shū)1本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題應(yīng)達(dá)到的目的： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，完成展館導(dǎo)游機(jī)器人輪式行走系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過(guò)構(gòu)思機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方式和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)布局、并對(duì)零部件進(jìn)行三維實(shí)體造型和設(shè)計(jì)計(jì)算等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)、計(jì)算、制圖能力，通過(guò)比較完整系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，以提高同學(xué)獨(dú)立分析與解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。2本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：（1）內(nèi)容：根據(jù)機(jī)器人項(xiàng)目的設(shè)計(jì)要求，完成展館導(dǎo)游機(jī)器人輪式行走系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 （2）要求： 根據(jù)機(jī)器人設(shè)計(jì)要求，查閱資料，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。 翻譯與機(jī)器人相關(guān)的外文資料(12000字符以上)。 對(duì)導(dǎo)游機(jī)器人輪式行走系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)，導(dǎo)游機(jī)器人的總體尺寸500mm500mm1500mm(長(zhǎng)x寬x髙)；總重量：30kg；最大行進(jìn)速度約0.6m/s。故要求：機(jī)器人底盤(pán)輪式行走系統(tǒng)總體尺寸450mm500mm200mm；具有行走和轉(zhuǎn)向功能；重量12kg；最大行進(jìn)速度約0.6m/s；車(chē)輪直徑：120160mm。 繪制導(dǎo)游機(jī)器人輪式行走系統(tǒng)的裝配圖及零件圖。 整理設(shè)計(jì)文檔資料，編寫(xiě)設(shè)計(jì)、計(jì)算說(shuō)明書(shū)。任 務(wù) 書(shū)3對(duì)本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題成果的要求包括畢業(yè)設(shè)計(jì)論文、圖表、實(shí)物樣品等：（1）設(shè)計(jì)導(dǎo)游機(jī)器人輪式行走系統(tǒng)的裝配圖及零件圖。（2）根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算和分析結(jié)果編寫(xiě)設(shè)計(jì)、計(jì)算說(shuō)明書(shū)。4主要參考文獻(xiàn)：1 白井良明. 機(jī)器人工程M. 北京: 科學(xué)出版社, 2001. 2 劉方湖. 五輪月球機(jī)器人及其特性分析J. 機(jī)械設(shè)計(jì)，2001,18（1）：15-18.3 李振波. 微型全方位移動(dòng)機(jī)器人的研制J. 機(jī)器人，2000,22（9）：354-3584 陳曉勇. 機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)J. 機(jī)械研究與應(yīng)用，2004,17(1):53-54.5 江浩. 樊炳輝. 新型移動(dòng)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)J. 應(yīng)用科技，2000,27（8）：3-5.6 馬香峰. 工業(yè)機(jī)器人的操作機(jī)設(shè)計(jì)M. 北京：冶金工業(yè)出版社，1996.7 費(fèi)仁元,張慧悔. 機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)和分析M. 北京：北京工業(yè)大學(xué)出版社，1998.8 龔振邦. 機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)M. 北京：電子工業(yè)出版社，1995.9 理查德摩雷,李澤湘. 機(jī)器人操作的數(shù)學(xué)導(dǎo)論M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.10 索羅門(mén)采夫. 工業(yè)機(jī)器人圖冊(cè)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.11 張毅. 移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用M. 北京：電子工業(yè)出版社，2007.12 王野，王田苗. 危險(xiǎn)作業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)綜述J. 機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用,2005(6):23-31.13 南極科考隊(duì)伍中的特殊隊(duì)員我國(guó)南極科考首次運(yùn)用智能機(jī)器人技術(shù)J. 傳感器技術(shù)，2007(11): 41.14 王鵬飛, 孫立寧, 黃博. 地面移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與關(guān)鍵技術(shù)J. 機(jī)械設(shè)計(jì), 2006, 23(7): 1-4.15 畢貞法, 鄧宗全, 陶建國(guó). 變驅(qū)動(dòng)半徑兩輪并列式月球車(chē)的穩(wěn)定性分析J. 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2007, 41(7): 1204-1208.任 務(wù) 書(shū)5本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題工作進(jìn)度計(jì)劃：起 迄 日 期工 作 內(nèi) 容2011年2月25 日 3月 10 日 3月11日 3月28日3月29日 5月17日5月18日 5月26日5月27日 查閱中外資料，了解課題研究的工程背景并翻譯外文資料。對(duì)課題方案進(jìn)行構(gòu)思、分析比較并理出思路，撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求對(duì)展館導(dǎo)游機(jī)器人行走系統(tǒng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。對(duì)選定的系統(tǒng)方案進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)與計(jì)算。繪制機(jī)器人行走系統(tǒng)裝配圖，拆畫(huà)部分零件圖。撰寫(xiě)設(shè)計(jì)、計(jì)算說(shuō)明書(shū)。準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)論文答辯、論文評(píng)審。論文答辯。所在專(zhuān)業(yè)審查意見(jiàn)：負(fù)責(zé)人： 年 月 日學(xué)院（系）意見(jiàn)：院（系）領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日前期工作材料學(xué)生姓名:學(xué) 號(hào)：學(xué)院（系）:專(zhuān) 業(yè):機(jī)械工程及自動(dòng)化設(shè)計(jì)(論文)題目:展館導(dǎo)游機(jī)器人輪式行走系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師:副教授 材 料 目 錄序號(hào)名 稱(chēng)數(shù)量備 注1畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)選題、審題表12畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)13畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告含文獻(xiàn)綜述14畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯含原文15畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表12011年4月審核標(biāo)準(zhǔn)學(xué)號(hào)： 姓名： 專(zhuān)業(yè)： 班級(jí)： 聯(lián)系電話： 審核標(biāo)準(zhǔn)：項(xiàng)目檢查內(nèi)容學(xué)生自查指導(dǎo)老師審核學(xué)院負(fù)責(zé)老師審核教研室主任審核論文部分整體問(wèn)題中文題目+中文摘要+中文關(guān)鍵詞 是一頁(yè)英文題目+英文摘要+英文關(guān)鍵詞 是一頁(yè)目錄（四號(hào)黑體居中）前空2行、后2行引言從一頁(yè)第一行開(kāi)始（指“前言”那兩個(gè)字的標(biāo)題）所有的“第X 章”都是另起一頁(yè)開(kāi)始（指“第X 章”那幾個(gè)字的標(biāo)題）結(jié)束語(yǔ)另起一頁(yè)開(kāi)始（指“結(jié)束語(yǔ)”那兩個(gè)字的標(biāo)題）參考文獻(xiàn)另起一頁(yè)開(kāi)始（指“參考文獻(xiàn)”標(biāo)題）致謝另起一頁(yè)開(kāi)始（指“致謝”那兩個(gè)字的標(biāo)題）附錄另起一頁(yè)開(kāi)始（如果有的話）結(jié)束語(yǔ)始的順序是“結(jié)束語(yǔ)、致謝、參考文獻(xiàn)、附錄”所有的段首都要縮進(jìn)兩個(gè)字（以漢字為標(biāo)準(zhǔn)）引言之前除封面外都要求是羅馬數(shù)字的頁(yè)碼從引言開(kāi)始是第1頁(yè)，即頁(yè)碼為“1”，其后全為阿拉伯?dāng)?shù)字的頁(yè)碼頁(yè)碼要在頁(yè)眉右次頁(yè)面設(shè)置，上2.2cm，下2.2cm，左2.5cm，右2cm，頁(yè)眉1.5cm，頁(yè)腳1.75cm。正文選擇格式段落為：1.5倍行距。頁(yè)眉從誠(chéng)信申明開(kāi)始寫(xiě)：本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）前言、結(jié)束語(yǔ)、參考文獻(xiàn)、致謝、附錄的標(biāo)題都是小3號(hào)黑體加粗居中因?yàn)橛⑽亩斐傻男械拈L(zhǎng)短不齊的，選擇兩端對(duì)齊誠(chéng)信聲明有標(biāo)題3號(hào)黑體字正文宋體小4號(hào)任務(wù)書(shū)有信息完整任務(wù)、時(shí)間安排合理中文題目三號(hào)楷體字（核查開(kāi)題報(bào)告、任務(wù)書(shū)、說(shuō)明書(shū)的題目是否一致）副標(biāo)題字體4號(hào)楷體。如有副標(biāo)題位置要求右對(duì)齊中文摘要200300字左右段前空一行內(nèi)容是宋體小4、1.5倍行距半頁(yè)紙中文關(guān)鍵詞“關(guān)鍵詞”三個(gè)字小4號(hào)黑體字關(guān)鍵詞是宋體小4號(hào)字3個(gè)以上5個(gè)以下詞的選擇是否論文中的關(guān)鍵詞“關(guān)鍵詞”三個(gè)字和關(guān)鍵詞在一行，與其上的摘要內(nèi)容間要空2行 多個(gè)關(guān)鍵詞之間用空格隔開(kāi)，如換行和第一個(gè)關(guān)鍵詞對(duì)齊英文題目“Times New Roman”三號(hào)字，每個(gè)單詞的首個(gè)英文字母大寫(xiě)，介詞除外副標(biāo)題字體：“Times New Roman”4號(hào)字，右對(duì)齊英文摘要1000印刷符號(hào)摘要標(biāo)題Abstract, 字體3號(hào)黑體加粗頂格，前空一行英文摘要內(nèi)容是小四號(hào)宋體頂格，1.5倍行距英文關(guān)鍵詞“Key words” 小4號(hào)黑體字英文關(guān)鍵詞小4號(hào)宋體3個(gè)以上5個(gè)以下翻譯和中文是否相符“ Key words ”與關(guān)鍵詞在一行，與其上的摘要內(nèi)容間要空二行多個(gè)關(guān)鍵詞之間用空格隔開(kāi)，如換行和第一個(gè)關(guān)鍵詞對(duì)齊目錄自動(dòng)生成“目錄”4號(hào)黑體居中，兩字之間空1.5個(gè)中文字寬目錄內(nèi)容小4號(hào)宋體，18磅行距頁(yè)碼部分是右對(duì)齊的頁(yè)碼是自動(dòng)更新的目錄前空2行“目錄”兩個(gè)字和下面內(nèi)容中間空一行目錄所有內(nèi)容左側(cè)對(duì)齊正文章節(jié)標(biāo)題中必須使用的是阿拉伯?dāng)?shù)字，即“1”一級(jí)標(biāo)題中文是小3號(hào)黑體加粗，左對(duì)齊一級(jí)標(biāo)題段前、段后1.5倍行距二級(jí)標(biāo)題（如“第1.1節(jié)”）4號(hào)黑體加粗，左對(duì)齊三級(jí)標(biāo)題小4號(hào)黑體不加粗，左對(duì)齊正文的內(nèi)容中，中文字體是宋體小4號(hào)字，1.5倍行距正文的內(nèi)容中，英文字體是“Times New Roman”小4號(hào)字章節(jié)中一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)標(biāo)題中章節(jié)號(hào)和名稱(chēng)中間空一漢字，例如“1 引言”節(jié)標(biāo)題以下編號(hào)中的“.”是英文半角點(diǎn)，即是“1.1.1”圖片編號(hào)正確，“圖3.5”代表第3章的第5個(gè)圖，和在哪個(gè)小節(jié)無(wú)關(guān)編號(hào)按順序，無(wú)重復(fù)，所有圖片都有編號(hào)圖片顯示內(nèi)容完整清晰有圖片的說(shuō)明，比如“圖3.5 控制流程圖”。編號(hào)和說(shuō)明間空一漢字圖片的編號(hào)和說(shuō)明用五號(hào)字圖片的編號(hào)和說(shuō)明放在圖片下方，針對(duì)圖片居中顯示。圖片也要居中圖片和表格獨(dú)立編號(hào)表格所有表格都有編號(hào)、無(wú)重復(fù)、無(wú)跳數(shù)（即不能“表3.1”后就是“表3.3”）表格中的文字，中文是宋體5號(hào)字，英文是“Times New Roman”五號(hào)字有表格的說(shuō)明，比如“表3.5 用戶(hù)數(shù)據(jù)表”。說(shuō)明和編號(hào)間空一漢字表格的編號(hào)和說(shuō)明用5號(hào)字表格的編號(hào)和說(shuō)明放在表格上方，針對(duì)表格居中顯示表格采用三線表格式公式公式格式為“3.5”。 代表第3章的第5個(gè)公式，和在哪個(gè)小節(jié)無(wú)關(guān)所有公式都有編號(hào)、無(wú)重復(fù)、無(wú)跳數(shù)公式應(yīng)盡量采用公式編輯應(yīng)用程序輸入公式調(diào)整至基本居中，公式號(hào)右對(duì)齊結(jié)束語(yǔ)有，不能寫(xiě)成其它文字標(biāo)題(如:總結(jié))，小3號(hào)黑體，居中，段前2行內(nèi)容小4號(hào)宋體，1.5倍行距，至少半頁(yè)紙，致謝“致 謝”兩個(gè)字小3號(hào)黑體，居中，兩個(gè)字中間空一漢字，段前空兩行，段后空一行內(nèi)容的中文字體是小4號(hào)宋體字不少于半頁(yè)紙參考文獻(xiàn)內(nèi)容的字體是宋體小4號(hào)字，行距18磅多名作者的，作者名用逗號(hào)隔開(kāi)格式為“1 劉謀佶, 呂志詠, 等. 邊條翼與旋渦分離流M. 北京: 北京航空學(xué)院出版社, 1988. 2427.”正文引用參考文獻(xiàn)處應(yīng)以方括號(hào)標(biāo)出如“效率可提高25%【14】?！北硎敬私Y(jié)果援引自文獻(xiàn)14。注意：“14”使用的是右上角標(biāo)注格式，不是和正文一樣的要求左對(duì)齊至少15篇附錄過(guò)長(zhǎng)、過(guò)大，無(wú)法在正文中引用的代碼或表格等。“附 錄”兩個(gè)字中間空一漢字文獻(xiàn)綜述部分文獻(xiàn)綜述字?jǐn)?shù)要2000（左右）標(biāo)題必須是文獻(xiàn)綜述4字，標(biāo)題居中、宋體小2號(hào)字體、字號(hào)、序號(hào)等應(yīng)與畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完全一致，引用圖表、公式等資料的方式也應(yīng)與畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）保持一致。特殊問(wèn)題特殊問(wèn)題附錄中使用圖片、表格、公式的編號(hào)直接寫(xiě)“圖1”，“表1”，“1”等，不加章數(shù)部分學(xué)生的表格或圖片比較復(fù)雜，可適當(dāng)修改表格中的字體大小，以及表格的格式，或在打印時(shí)使用工程紙打印，可折疊的，或者橫向打印。指導(dǎo)老師意見(jiàn)： 準(zhǔn)予答辯 需修改后答辯修改意見(jiàn)：簽字：日期：學(xué)院各班負(fù)責(zé)老師意見(jiàn)： 準(zhǔn)予答辯 需修改后答辯修改意見(jiàn)：簽字：日期：教研室主任意見(jiàn)： 準(zhǔn)予答辯 需修改后答辯修改意見(jiàn)：簽字：日期：院長(zhǎng)意見(jiàn)： 準(zhǔn)予答辯 需修改后答辯修改意見(jiàn)：簽字：日期：5設(shè)計(jì)作 者:學(xué) 號(hào)：學(xué)院(系):專(zhuān) 業(yè):題 目:展館導(dǎo)游機(jī)器人輪式行走系統(tǒng)設(shè)計(jì)副教授指導(dǎo)者： 評(píng)閱者： 2011 年 6月中文摘要本文簡(jiǎn)要介紹了導(dǎo)游機(jī)器人的研究概況以及發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢(shì)，并簡(jiǎn)述了導(dǎo)游機(jī)器人輪式行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過(guò)程，即驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)及計(jì)算，行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)包含了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇，減速器的設(shè)計(jì)以及驅(qū)動(dòng)輪的選用和安裝。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要包括轉(zhuǎn)向電機(jī)的選擇、支架的設(shè)計(jì)，以及轉(zhuǎn)向輪的選用和安裝。根據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算，確定了底板的具體結(jié)構(gòu)。最后根據(jù)設(shè)計(jì)和計(jì)算的具體尺寸與形狀畫(huà)出了總裝CAD圖以及部分零件的CAD圖。關(guān)鍵詞 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 導(dǎo)游機(jī)器人 外文摘要Title The Design of The Wheeled Waking Mechanism of The Gallery Tour Guide Robot AbstractThis paper briefly introduces the researching overview and developing Current Situation and developing trends of the tour guide robot, it also briefly introduces the design process of the wheeled walking mechanism of the tour guide robot. That is overall design and calculation of the drive mechanism and the steering mechanism. The design of drive mechanism includes the picking of the drive motor and the design of the decelerator and the picking and installation of the drive wheels. The design of steering mechanism includes the picking of the steering motor and the design of the support and the picking and installation of the steering wheels. It determines the specific structure of the bottom on the basis of the overall design and calculation of the drive mechanism and the steering mechanism. At last I drawn the CAD drawings of the total installed and some parts which is basis on the specific shape and size of the design and calculation.Keywords Drive mechanism Steering mechanism Guide robot 開(kāi)題報(bào)告學(xué) 生 姓 名：學(xué) 號(hào)：專(zhuān) 業(yè)：設(shè)計(jì)(論文)題目：展館導(dǎo)游機(jī)器人輪式行走系統(tǒng)設(shè)計(jì)指 導(dǎo) 教 師:2011年3月18日開(kāi)題報(bào)告填寫(xiě)要求1開(kāi)題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在專(zhuān)業(yè)審查后生效；2開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫(xiě)或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)；3“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書(shū)寫(xiě)（或打印）在本開(kāi)題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫(xiě)文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15篇科技論文的信息量，一般一本參考書(shū)最多相當(dāng)于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊(cè)）；4有關(guān)年月日等日期的填寫(xiě)，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo)GB/T 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫(xiě)。如“2010年3月15日”或“2010-03-15”。開(kāi) 題 報(bào) 告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫(xiě)2000字左右的文獻(xiàn)綜述：文 獻(xiàn) 綜 述摘要 導(dǎo)游機(jī)器人是近年來(lái)發(fā)展的比較快的一種服務(wù)機(jī)器人。本文介紹了國(guó)內(nèi)如：哈工大、臺(tái)灣精密機(jī)械研究發(fā)展中心對(duì)導(dǎo)游機(jī)器人的一些研究成果，也介紹了國(guó)外:如英國(guó)、韓國(guó)、日本等國(guó)機(jī)器人的一些研究成果。并對(duì)它們的行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行的一些淺顯的分析，總結(jié)了各種行走機(jī)構(gòu)的一些特點(diǎn)。關(guān)鍵詞 輪式行走機(jī)構(gòu) 腿式行走機(jī)構(gòu) 人機(jī)交流 1 研究本課題的意義展館導(dǎo)游機(jī)器人是一種服務(wù)型的智能機(jī)器人。近幾年來(lái)，隨著旅游業(yè)的快速發(fā)展，導(dǎo)游機(jī)器人越來(lái)越受到人們的重視1。展館導(dǎo)游機(jī)器人也承擔(dān)著越來(lái)越多的任務(wù)，正在接近人類(lèi)導(dǎo)游的水平，并且在某些方面已經(jīng)超越人類(lèi)導(dǎo)游，比如：翻譯，有的機(jī)器人甚至?xí)畮追N語(yǔ)言。展館導(dǎo)游機(jī)器人不僅可以將人類(lèi)從勞動(dòng)中解放出來(lái)，而且還可以使跨國(guó)旅游變得更親切，更方便。這一方面可以節(jié)省人力成本；一方面可以讓游客主動(dòng)參與；一方面可以詳盡地讓游客了解展館和展品，豐富展覽館的內(nèi)涵；一方面增加展覽館的吸引力，給游客留下深刻的印象；另外，機(jī)器人參加導(dǎo)游使得展覽館增加經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。研究展館導(dǎo)游機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，可以使導(dǎo)游機(jī)器人在展館中隨意行走，既使得導(dǎo)游機(jī)器人變的更人性化，又可以最大限度的發(fā)揮導(dǎo)游機(jī)器人的作用。2 國(guó)內(nèi)外展館導(dǎo)游機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)目前已經(jīng)應(yīng)用的導(dǎo)游機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)有輪式、履帶式、腿式等2，本課題旨在設(shè)計(jì)一種輪式的導(dǎo)游機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)。第一臺(tái)導(dǎo)游機(jī)器人的出現(xiàn)是在1995年倫敦舉行的歐洲有線通訊博覽會(huì)上，在這場(chǎng)博覽會(huì)上這個(gè)機(jī)器人明星出盡了風(fēng)頭。它不停地走來(lái)走去，一邊向人們問(wèn)候，一邊給參觀者分發(fā)禮物。這個(gè)機(jī)器人只有半米高，行走機(jī)構(gòu)采用的是四個(gè)輪子的輪式行走機(jī)構(gòu)。它圓圓的大腦袋上有兩個(gè)茶杯口大小的眼睛，閃閃地發(fā)著藍(lán)光。眼睛里裝的是小型雷達(dá)，用來(lái)探測(cè)周?chē)男腥撕臀矬w。它可以自動(dòng)躲避障礙物，從一個(gè)展臺(tái)走向另一個(gè)展臺(tái)。 國(guó)內(nèi)導(dǎo)游機(jī)器人做的比較好的有哈工大等一些高校3。1996年11月26日，由哈工大機(jī)器人研究所研制的我國(guó)首臺(tái)智能型DY-I導(dǎo)游服務(wù)機(jī)器人在哈工大邵館與觀眾見(jiàn)面。該機(jī)器人由伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，采用輪式行走機(jī)構(gòu)，多傳感器信息避障及路徑規(guī)劃系統(tǒng)，語(yǔ)音識(shí)別及語(yǔ)音合成系統(tǒng)組成。導(dǎo)游機(jī)器人由蓄電池供電，可連續(xù)運(yùn)行四小時(shí)，在一定的環(huán)境下可自主行走，并且能識(shí)別出障礙物是人還是路障，發(fā)出不同的反應(yīng)。該公司研制的第二代導(dǎo)游機(jī)器人增加了多媒體功能，具有自動(dòng)查詢(xún)和場(chǎng)景解說(shuō)等本領(lǐng)4。2002年2月7日，哈工大研制的兩個(gè)可愛(ài)的智能機(jī)器人“探探”和“夢(mèng)夢(mèng)”。這兩個(gè)機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)同樣是采用的輪式。2003年11月，哈工大又研制出“智能三代”導(dǎo)游機(jī)器人。這個(gè)集視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)、避障、會(huì)眨眼睛和張嘴說(shuō)話等功能于一身的新一代智能服務(wù)型機(jī)器人，身高1.7米，體重100公斤，兩只眼睛很大，上肢活動(dòng)自如，下肢為輪式設(shè)計(jì)，全身由一種比較特殊的玻璃鋼制成，外面涂上了一層金屬漆。它的最大特點(diǎn)，是渾身上下裝滿(mǎn)了12個(gè)作為感覺(jué)器官的超聲波傳感器，這使它的感官非常靈敏，還可以準(zhǔn)確地判斷出對(duì)面的障礙物是人還是物體。機(jī)器人的頭部首次增加了攝像頭作為它的視覺(jué)系統(tǒng)。臉部修飾也很特別，不僅有會(huì)動(dòng)的眼皮，可以沖你眨眼睛，說(shuō)起話來(lái)嘴巴還可以靈活關(guān)閉，更具人形的特征和親和力。這個(gè)機(jī)器人不僅可以與普通人進(jìn)行日常對(duì)話，還可以依靠其底座的輪式行走機(jī)構(gòu)在室內(nèi)自由行走。如果在行進(jìn)過(guò)程中前方遇到人，它可通過(guò)自己的攝像頭迅速做出決策，選擇與人打招呼、進(jìn)行語(yǔ)言交流；而一旦前面遇到了障礙物它也不會(huì)慌張，而是選擇調(diào)轉(zhuǎn)方向擇路走。此外，機(jī)器人的胸部由人際互動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成的視窗則更具人性化，人們只需通過(guò)簡(jiǎn)便操作的觸摸屏，便可以全面地了解想要知道的一些具體內(nèi)容5-6。2010年9月22日英國(guó)康沃爾郡一家小公司與發(fā)明了一款先進(jìn)的人形機(jī)器人- Rob Thespian，它會(huì)講15種語(yǔ)言，具有幽默感，甚至可以模擬你的動(dòng)作。這款機(jī)器人采用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，幾乎完全用鋁材料制造，更具陽(yáng)剛之氣。Rob Thespian將呆在地球上活動(dòng)。這款機(jī)器人有三個(gè)版本，分別為簡(jiǎn)化版、標(biāo)準(zhǔn)版、豪華版。它還可以在各種活動(dòng)上充當(dāng)“導(dǎo)游”。豪華版的Rob Thespian機(jī)器人擁有更為先進(jìn)的功能，如有動(dòng)力裝置的兩腿，可定制項(xiàng)目。Rob Thespian機(jī)器人會(huì)說(shuō)標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)候語(yǔ)，而且還會(huì)模仿人的動(dòng)作；這款機(jī)器人具有觸摸屏界面，能使用戶(hù)提前編制一系列動(dòng)作。該機(jī)器人采用的是比較復(fù)雜的腿式行走機(jī)構(gòu)7。臺(tái)灣精密機(jī)械研究發(fā)展中心目前已完成第二代導(dǎo)游機(jī)器人的研發(fā)試運(yùn)行。UPITORUser-Interfaced Purpose-defined Interactive Tour Guide Operation Robot，也就是具有用戶(hù)接口之用途定義化互動(dòng)導(dǎo)游機(jī)器人，是一臺(tái)具有跟游客高度互動(dòng)能力的多用途導(dǎo)游機(jī)器人，可在各大博物館、美術(shù)館、科學(xué)教育館擔(dān)任導(dǎo)游員的工作，也可在各大展覽幫廠商推銷(xiāo)產(chǎn)品。擁有靈活的雙手跟頭、精準(zhǔn)的定位、避障、導(dǎo)航能力，電容式觸控屏幕與生動(dòng)的圖形化人機(jī)接口，也具有播放影片、投影片或動(dòng)畫(huà)的能力！該款機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)也是采用的輪式行走機(jī)構(gòu)8。韓國(guó)一家技術(shù)公司最近開(kāi)發(fā)出一種能在博物館、畫(huà)廊等室內(nèi)場(chǎng)所為游客講解、導(dǎo)游的機(jī)器人。這種導(dǎo)游機(jī)器人高1.35米，重50公斤。其體形近似方柱體，頭部為一個(gè)觸摸式液晶顯示器。位于機(jī)器人下部的驅(qū)動(dòng)裝置，可使機(jī)器人在平坦地面上移動(dòng)。機(jī)器人體內(nèi)的語(yǔ)言識(shí)別系統(tǒng)和語(yǔ)音合成器，能使其理解人的語(yǔ)言并進(jìn)行簡(jiǎn)要回答。游客還可通過(guò)機(jī)器人頭部的觸摸式液晶顯示器了解游覽方向和展品。如游客需要，機(jī)器人能夠?yàn)橛慰蛶罚瑸樗麄兘榻B沿途的重要展品，并在液晶屏幕上顯示出有關(guān)信息。該機(jī)器人也是采用的輪式行走機(jī)構(gòu)9。日本豐田公司新研發(fā)了一個(gè)導(dǎo)游機(jī)器人，這個(gè)名為“羅比娜”的機(jī)器人1.2米高，裝有關(guān)節(jié)的手指具有簽名功能，從8月27日開(kāi)始在位于日本中部愛(ài)知縣的豐田公司展示廳中執(zhí)行導(dǎo)游任務(wù)，該機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)采用的是輪式行走機(jī)構(gòu)10。綜合上述實(shí)例，我們不難發(fā)現(xiàn)，輪式行走機(jī)構(gòu)在導(dǎo)游機(jī)器人的設(shè)計(jì)中是最常見(jiàn)的行走機(jī)構(gòu)，因?yàn)檩喪叫凶邫C(jī)構(gòu)的相比較其它行走機(jī)構(gòu)有著以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：1、輪式行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，且成本較低。2、輪式行走機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)非常平穩(wěn)，可靠性高1113。隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，導(dǎo)游機(jī)器人也在不斷的更新?lián)Q代，從一開(kāi)始只會(huì)做些生硬、簡(jiǎn)單動(dòng)作，只會(huì)講一門(mén)語(yǔ)言到能做各種各樣復(fù)雜、柔性的動(dòng)作，能講十幾門(mén)語(yǔ)言。未來(lái)導(dǎo)游機(jī)器人的發(fā)展將會(huì)朝著高人性化、高智能化、高專(zhuān)業(yè)化的方向發(fā)展。我期待著中國(guó)在未來(lái)的機(jī)器人發(fā)展中發(fā)揮更多的智慧和創(chuàng)造更多的成果14,15。參 考 文 獻(xiàn)1 王炎，周大威. 移動(dòng)式服務(wù)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀及我們的研究J. 電氣傳動(dòng)，2000,(4):2633.2 陳軍，陳振華，李素平. 迎賓機(jī)器人輪式移動(dòng)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)與控制方法研究J. 機(jī)械制造，2009,47(543):2426.3 謝森林，董曉慶. 智能導(dǎo)游相器人的研制J. 科技信息, 2009,(6):5864.4 李開(kāi)生,張慧慧,費(fèi)仁元. 制造業(yè)自動(dòng)化J. 2008, 22(6):8485. 5 朱磊磊，陳軍. 輪式移動(dòng)機(jī)器人研究綜述J. 機(jī)床與液壓, 2009, (8):242246.6 Gordon McComb,Myke PredkoM. 龐明，王曉宇，任宗偉 譯. 機(jī)器人設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). 科學(xué)出版社,2005.7 張毅，羅元，鄭太雄. 移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用M. 電子工業(yè)出版社,2003.8 宗光華. 機(jī)器人的創(chuàng)意設(shè)計(jì)與實(shí)踐M. 北京：航天航空大學(xué)出版社,2004.9 蔡自興. 機(jī)器人原理及其應(yīng)用M. 長(zhǎng)沙：中南工業(yè)大學(xué),2000.10 周佰英. 工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1995.11 王曉鳴. 電機(jī)的單片機(jī)控制M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社,2002.12 張富學(xué). 傳感器應(yīng)用及其電路精選M. 北京：電子工業(yè)出版社，1992.13 熊有倫. 機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)M. 武漢：華中理工大學(xué)出版社，1996.14 龔振邦. 機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)M. 北京：電子工業(yè)出版社，1995.15 吳瑞祥. 機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1994.開(kāi) 題 報(bào) 告本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：本課題要研究和解決的問(wèn)題有以下幾點(diǎn)：（1）機(jī)器人的行走部分設(shè)計(jì) 行走驅(qū)動(dòng)部分設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)部分的設(shè)計(jì)，也就是驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇和放置的位置，本設(shè)計(jì)擬采用小功率的伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)放置在平板上傳動(dòng)軸的上面。 行走部分減速器各級(jí)傳動(dòng)比的分配 由于機(jī)器人的行走速度要求比較小，所以合適的減速器是必不可少的部件，具體到減速器的各級(jí)傳動(dòng)比將會(huì)在后面的設(shè)計(jì)中被確定。 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 傳動(dòng)裝置使用是可靠的齒輪和軸之間的力的傳遞，本設(shè)計(jì)擬采用渦輪蝸桿的傳動(dòng)方式。既可以簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，又能保證傳動(dòng)的平穩(wěn)性。 行走減速器的選擇 由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速較大，故選用的減速器應(yīng)當(dāng)能夠有一個(gè)比較大的減速比，減速比較大會(huì)使齒輪的直徑落差過(guò)大，所以該減速器采用三級(jí)減速較為合適。 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度校核 傳動(dòng)軸就是上面提到過(guò)的蝸桿，它的基本輪廓可以由齒輪和軸承等確定，尺寸可以用機(jī)械設(shè)計(jì)課程中所學(xué)到的計(jì)算和校核公式進(jìn)行計(jì)算和校核。 軸承的選擇和校核本設(shè)計(jì)中的軸承由于承受的主要是徑向力，即導(dǎo)游機(jī)器人的自身重力，故可以采用最常見(jiàn)的滾子軸承，尺寸的選用和強(qiáng)度的校核同樣是利用機(jī)械設(shè)計(jì)課本中的公式進(jìn)行計(jì)算和校核。（1）機(jī)器人轉(zhuǎn)向部分設(shè)計(jì) 電機(jī)選擇 轉(zhuǎn)向電機(jī)同樣是采用小功率的伺服電機(jī)。 轉(zhuǎn)向定位機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)向定位機(jī)構(gòu)擬采用汽車(chē)上常用的艾克曼轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，由后輪驅(qū)動(dòng)，前輪負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向。 轉(zhuǎn)向部分軸承的選擇和校核 由于采用的是三輪行走機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)向軸是豎直放置的，轉(zhuǎn)向時(shí)只承受切應(yīng)力，故軸的直徑可以選的比較小，但是該軸同樣還承受著機(jī)器人的重力，所以直徑也不能太小，防止彎曲。（3）車(chē)輪的安裝與選擇 車(chē)輪的選擇 車(chē)輪的選擇不僅，影響行走的穩(wěn)定性，也影響到機(jī)器人整個(gè)外觀的美觀，故車(chē)輪選用的直徑不亦過(guò)大。但機(jī)器人的整體重量很大，所以必須選用承載比較大的材料，鋼材是最好的選擇，但鋼材不美觀，可以再鋼材的外部套上一個(gè)相對(duì)美觀的塑料圈。 車(chē)輪的安裝 車(chē)輪的安裝沒(méi)什么好說(shuō)的，主要是保證車(chē)輪與地面垂直，車(chē)輪與傳動(dòng)軸之間加一對(duì)軸承，以減小摩擦。 本次設(shè)計(jì)，打算先通過(guò)PROE軟件，對(duì)輪式行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行粗步的造型。先確定各主要部件的輪廓和放置部位。例如，輪子支架的外形選用，電動(dòng)機(jī)的放置位置等。然后再通過(guò)一系列的計(jì)算、校核。確定各部件的尺寸與形狀，如與粗步的造型沖突，再對(duì)粗步選用的方案進(jìn)行修改，最終得出一個(gè)比較合理的設(shè)計(jì)。開(kāi) 題 報(bào) 告指導(dǎo)教師意見(jiàn)：1對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)：該同學(xué)的“文獻(xiàn)綜述”是在較好的理解和分析設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，搜集并研究相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上寫(xiě)成的。綜述對(duì)機(jī)器人國(guó)內(nèi)外的移動(dòng)機(jī)器人的研究及進(jìn)展作了了解與分析，對(duì)自己將進(jìn)行的設(shè)計(jì)對(duì)象有了明確的了解，為課題的深入研究打下了良好的基礎(chǔ)。2對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)：本課題研究涉及到機(jī)器人行走和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、計(jì)算和計(jì)算機(jī)繪圖等多方面的鍛煉具有綜合訓(xùn)練作用。其中同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)的輕量化、緊湊性和穩(wěn)定性，具有一定的難度及進(jìn)一步深入探討的空間。預(yù)計(jì)通過(guò)努力能完成機(jī)器人行走系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)。 指導(dǎo)教師： 年 月 日所在專(zhuān)業(yè)審查意見(jiàn)： 負(fù)責(zé)人： 年 月 日 第 I 頁(yè) 共 I 頁(yè) 目 錄 1 引言 1 1.1 導(dǎo)游機(jī)器人的研究意義 1 1.2 輪式行走機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀 1 1.3 導(dǎo)游機(jī)器人的研究熱點(diǎn) 3 1.4 本課題的來(lái)源和研究?jī)?nèi)容 3 2 驅(qū)動(dòng)部分設(shè)計(jì) 6 2.1 設(shè)計(jì)概述 6 2.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇 6 2.3 減速器的設(shè)計(jì) 8 2.4 驅(qū)動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 17 3 轉(zhuǎn)向部分設(shè)計(jì) 19 3.1 轉(zhuǎn)向電機(jī)的選擇 19 3.2 轉(zhuǎn)向支架的設(shè)計(jì) 21 4 輪和底板的設(shè)計(jì) 23 4.1 車(chē)輪的選用和設(shè)計(jì) 23 4.2 車(chē)輪的安裝 23 4.3 底板的設(shè)計(jì) 24 結(jié)束語(yǔ) 25 致謝 26 參考文獻(xiàn) 27 誠(chéng)信保證書(shū)本人保證：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)是我在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行設(shè)計(jì)所取得的成果，盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容和致謝部分外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)成果不包含任何他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。盡管導(dǎo)師指導(dǎo)多名同學(xué)，因每人一個(gè)設(shè)計(jì)題目，相互間雖有切磋、交流，但不存在抄襲、剽竊。如有不實(shí)，愿承擔(dān)一切后果。作者簽名： 日 期： 年 月 日 第27頁(yè) 共27頁(yè)1 引言1.1 導(dǎo)游機(jī)器人的研究意義第一臺(tái)的工業(yè)機(jī)器人是美國(guó)在1961年推出的，現(xiàn)在，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)涉及到了很多的領(lǐng)域，譬如：傳感器技術(shù)、控制工程、精密機(jī)械、動(dòng)力學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)、人工智能等領(lǐng)域。機(jī)器人也是自二十世紀(jì)以來(lái)發(fā)展的十分迅速的一個(gè)重要的高科技領(lǐng)域，它是各個(gè)學(xué)科的前沿技術(shù)的應(yīng)用。機(jī)器人的出現(xiàn)與發(fā)展使得傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)的方式發(fā)生了翻天覆地的變化，讓我們的生產(chǎn)方式從手工作業(yè)發(fā)展到機(jī)械化、自動(dòng)化到現(xiàn)在的智能化。進(jìn)入本世紀(jì)之后，人類(lèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)機(jī)器人已經(jīng)不知不覺(jué)的逐漸的開(kāi)始深入到工業(yè)、服務(wù)、醫(yī)療、衛(wèi)生、娛樂(lè)等方面1。導(dǎo)游機(jī)器人的研究不是一門(mén)專(zhuān)業(yè)的科學(xué)，它是由很多學(xué)科相互滲透，相互交叉的。對(duì)導(dǎo)游機(jī)器人的研究具有非常廣的應(yīng)用前景和巨大的理論價(jià)值?，F(xiàn)在，導(dǎo)游機(jī)器人己經(jīng)被我們當(dāng)作為一種服務(wù)的工具。如今，隨著我們生活水平的提高和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)器人的用處已經(jīng)越來(lái)越廣泛，它可以承擔(dān)各種工作。機(jī)器人以前都是在工廠和車(chē)間里工作的，現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始走向室外、大海甚至是太空。具有人工智能的自主式機(jī)器人正在向制造業(yè)以外的方向擴(kuò)展，這些非制造業(yè)包括了航空、深海探測(cè)、軍事偵察和打擊、建筑、救護(hù)醫(yī)療、家庭服務(wù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、自動(dòng)化辦公和自然災(zāi)害救援等，如飛行機(jī)器人、海難救援機(jī)器人、化肥和農(nóng)藥噴撒空中機(jī)器人、護(hù)理機(jī)器人等2。最近幾年來(lái)，對(duì)導(dǎo)游機(jī)器人的研究受到了很多學(xué)者的重視，各種仿生的、智能的導(dǎo)游機(jī)器人越來(lái)越多，在很多的展館內(nèi)，你都可以看到它們的身影，也許你已經(jīng)享受過(guò)它們帶給你的優(yōu)越的服務(wù)。導(dǎo)游機(jī)器人可以和人對(duì)話，向你講解展館內(nèi)展出物的知識(shí)。也可以像人類(lèi)一樣行走，還可以有各種各樣的表情，這樣你就會(huì)不知不覺(jué)的忘記你的導(dǎo)游是個(gè)機(jī)器人。1.2 國(guó)內(nèi)導(dǎo)游機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀導(dǎo)游機(jī)器人的研究在國(guó)內(nèi)起步較晚，但經(jīng)過(guò)多年來(lái)的長(zhǎng)足的發(fā)展也取得了很大進(jìn)步，但大多數(shù)研究尚處于某個(gè)單項(xiàng)研究階段。國(guó)內(nèi)的導(dǎo)游機(jī)器人研究主要經(jīng)歷了算法的研究和仿真、國(guó)外機(jī)器人平臺(tái)的引進(jìn)和自主開(kāi)發(fā)三個(gè)階段3。下面是中國(guó)對(duì)導(dǎo)游機(jī)器人的一些研究成果。清華V型智能車(chē)THMR-V是清華大學(xué)智能技術(shù)與系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在中科院院士張錢(qián)教授主持下研制的新一代智能導(dǎo)游機(jī)器人4，它可以在普通的馬路上行進(jìn)，也可以在高速公路上行進(jìn)，它非常成功的獲得了專(zhuān)利成果。THMR-V的車(chē)體是用小型的廂車(chē)改裝的，它的避障檢測(cè)系統(tǒng)是由一臺(tái)可以識(shí)別色彩的攝像機(jī)和一臺(tái)激光測(cè)距儀所組成的，它的定位導(dǎo)航系統(tǒng)是由DGPS(通過(guò)在固定測(cè)站和流動(dòng)測(cè)站上進(jìn)行同步觀測(cè)，利用在固定測(cè)站上所測(cè)得衛(wèi)星定位誤差數(shù)據(jù)改正流動(dòng)測(cè)站上定位結(jié)果的衛(wèi)星定位)、磁羅經(jīng)（利用地磁場(chǎng)固有的指向性測(cè)量空間姿態(tài)角度的）、光電碼盤(pán)（光學(xué)玻璃制成，在上面刻有許多同心碼道，每個(gè)碼道上都有按一定規(guī)律排列的透光和不透光部分）所組成的。運(yùn)動(dòng)的控制、信息的處理、集中、路徑的規(guī)劃、語(yǔ)音的交流、視覺(jué)的識(shí)別等功能是由兩個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有分工的控制的。距離信息的處理、GPS信息的處理、人機(jī)的交流管理、運(yùn)動(dòng)控制等功能是由四臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)分別完成的。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，在高速公路上，THMR-V的行駛速度可以達(dá)到80千米每小時(shí)，在普通的道路上可以達(dá)到20千米每小時(shí)?，F(xiàn)在THMR-V已經(jīng)可以在相對(duì)復(fù)雜的環(huán)境下，進(jìn)行目標(biāo)跟蹤和自主避障行駛。清華V型智能車(chē)THMR-V的研究涉及到了五個(gè)方面的關(guān)鍵技術(shù)：1、基于地圖的全局路徑規(guī)劃技術(shù)，2、基于傳感器信息的局部路徑規(guī)劃技術(shù)，3、路徑規(guī)劃的仿真技術(shù)，4、傳感技術(shù)、5、信息融合技術(shù) 5。DY- I型導(dǎo)游機(jī)器人是海爾一哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人技術(shù)公司最近推出的新一代智能導(dǎo)游機(jī)器人，該機(jī)器人由伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、多傳感器信息、避障及路徑規(guī)劃系統(tǒng)、語(yǔ)言識(shí)別及語(yǔ)言合成系統(tǒng)組成。DY- I擁有良好的視覺(jué)識(shí)別功能、可以自主行駛、可以和人進(jìn)行語(yǔ)言和簡(jiǎn)單的肢體交流，并且它還有自己的面部表情，是智能型的導(dǎo)游機(jī)器人。DY- I的總高度約有170cm，重量在100kg左右，它有兩只很大的眼睛，擁有可以自如活動(dòng)的手臂，行走機(jī)構(gòu)是輪式的，從外表看它是金屬的，其實(shí)只是表面涂了金屬質(zhì)感的漆，它是用一種非常特殊的玻璃鋼做成的。12個(gè)超聲波傳感器被裝在DY- I的身體的各個(gè)部位，用來(lái)作為感覺(jué)器官，所以DY- I的感覺(jué)器官非常的敏銳，這樣就可以很好的分辨障礙物的性質(zhì)，并進(jìn)行識(shí)別。與THMR-V一樣DY- I也裝有能分辨色彩的攝像機(jī)作為它的眼睛。它的臉部是仿照人的臉部輪廓制造的，所以看起來(lái)很真實(shí)，它也會(huì)跟人一樣眨眼睛，說(shuō)話的時(shí)候嘴唇也是跟人一樣一張一合的，這些功能的設(shè)計(jì)都使得DY- I更具有親和力，更容易被人認(rèn)可。DY- I可以靠下部的輪式行走機(jī)構(gòu)在展館內(nèi)自由的避障行走，它的感官很靈敏，如果在行進(jìn)的過(guò)程中遇到人，它就會(huì)停下來(lái)跟游客友好的打個(gè)招呼，并回答游客的各種提問(wèn)；如果行進(jìn)過(guò)程中遇到的是障礙，它就會(huì)自主的控制轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)來(lái)改變行進(jìn)的方向。另外DY- I的前面還裝有一個(gè)可觸摸式的屏幕，這樣游客就可以通過(guò)操作這個(gè)系統(tǒng)來(lái)了解自己想知道的各種豐富多彩的知識(shí)了 6。 1.3 導(dǎo)游機(jī)器人的研究熱點(diǎn)綜合國(guó)內(nèi)外對(duì)于導(dǎo)游機(jī)器人的研究的實(shí)際情況，當(dāng)代導(dǎo)游機(jī)器人的研究主要集中在以下幾個(gè)方面。(1)行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。根據(jù)實(shí)際的需要，行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的形式并不是完全單一的。實(shí)際應(yīng)用中，導(dǎo)游機(jī)器人會(huì)被要求在各種各樣的場(chǎng)地上活動(dòng)，因此它的行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式有很多種。當(dāng)前，對(duì)腿足式行走機(jī)構(gòu)、履帶式行走機(jī)構(gòu)和特殊行走機(jī)構(gòu)的研究比較的多，但很大一部分的研究還處在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證的階段。輪式行走機(jī)構(gòu)由于控制起來(lái)比較的簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性也好定，并且輪式行走機(jī)構(gòu)的行進(jìn)方式是滾動(dòng)前進(jìn)的，滾動(dòng)摩擦所消耗的能源比其它的行進(jìn)方式要少很多，所以輪式行走機(jī)構(gòu)正在向?qū)嵱没杆侔l(fā)展7。(2)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)。成熟的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)是導(dǎo)游機(jī)器人整體性能的基礎(chǔ)，由于導(dǎo)游機(jī)器人的手臂部分是一個(gè)不完整約束的結(jié)構(gòu)，因此，控制系統(tǒng)不能通過(guò)連續(xù)可微的時(shí)不變的狀態(tài)反饋加以鎮(zhèn)定。為此，通過(guò)時(shí)變、不連續(xù)控制以及混合策略，根據(jù)動(dòng)力學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，建立合理的反饋控制律，實(shí)現(xiàn)速度和轉(zhuǎn)向的自動(dòng)控制，以及不同工作狀態(tài)之間的平穩(wěn)過(guò)渡，是該項(xiàng)技術(shù)的核心內(nèi)容8。(3)路徑規(guī)劃技術(shù)。路徑的規(guī)劃技術(shù)主要包括基于地理信息的全局路徑規(guī)劃技術(shù)和基于傳感信息的局部路徑規(guī)劃技術(shù)9。導(dǎo)游機(jī)器人在行進(jìn)的過(guò)程中，可能會(huì)遇到各種各樣的障礙，如果不能很好的避開(kāi)這些障礙，導(dǎo)游機(jī)器人的移動(dòng)就會(huì)存在著很多的未知風(fēng)險(xiǎn)，所以路徑的規(guī)劃技術(shù)，對(duì)于導(dǎo)游機(jī)器人來(lái)說(shuō)，是十分重要的。(4)實(shí)時(shí)視覺(jué)技術(shù)。實(shí)時(shí)的視覺(jué)技術(shù)主要包括視覺(jué)信息的實(shí)時(shí)采集、信息的處理、主要信息的提取跟識(shí)別。視覺(jué)信息的處理能力、處理速度、處理的可靠性和準(zhǔn)確性是決定導(dǎo)游機(jī)器人智能系統(tǒng)性能的決定性因素10。(5)定位和導(dǎo)航技術(shù)。定位和導(dǎo)航技術(shù)是當(dāng)前導(dǎo)游機(jī)器人研制的重點(diǎn)，它是導(dǎo)游機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的基礎(chǔ)，只有準(zhǔn)確的定位，才能準(zhǔn)確的控制導(dǎo)游機(jī)器人的移動(dòng)。位移的測(cè)量方法有兩種，分別是相對(duì)測(cè)量法和絕對(duì)測(cè)量法，位置的測(cè)量方法有里程計(jì)、慣性導(dǎo)航、主動(dòng)燈塔、磁羅經(jīng)、GPS系統(tǒng)、地圖模型匹配和自然路標(biāo)導(dǎo)航等11。1.4 本課題的來(lái)源和研究?jī)?nèi)容 本課題是來(lái)源于某科技館的實(shí)際項(xiàng)目，并結(jié)合了實(shí)際生活中輪式行走機(jī)構(gòu)應(yīng)用的廣泛性而進(jìn)行的設(shè)計(jì)。輪式行走機(jī)構(gòu)相對(duì)于履帶式、腿足式和特殊行式等12,13，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能源利用率高、設(shè)計(jì)方便、成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)，但是它的使用環(huán)境比較單一，只能在較為平整穩(wěn)的環(huán)境中行走。輪式行走機(jī)構(gòu)也分單輪、兩輪、三輪、和四輪等14,15。由于單輪和兩輪行走機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，很多問(wèn)題的解決超出本課題所要求的范圍，所以本設(shè)計(jì)就沒(méi)有對(duì)此兩種行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行考慮。設(shè)計(jì)之初考慮的方案有三輪行走機(jī)構(gòu)和四輪行走機(jī)構(gòu)。方案一：三輪行走機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)： 成本低。 質(zhì)量輕。缺點(diǎn)：穩(wěn)定性較差。方案二：四輪行走機(jī)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性好。缺點(diǎn)： 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。 質(zhì)量重。由于展館的地面比較平整，三輪機(jī)構(gòu)和四輪機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性區(qū)別不大，綜合考慮本設(shè)計(jì)決定采用三輪行走機(jī)構(gòu)。圖1.1是確定的三輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案，后面將對(duì)此方案的規(guī)劃進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)和計(jì)算。圖1.1 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)圖如圖1.1所示，驅(qū)動(dòng)部分是由驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)減速器的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)減速器的減速，使系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速下降，再由減速器將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給一對(duì)相互嚙合的齒輪，再通過(guò)齒輪將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給驅(qū)動(dòng)輪，使導(dǎo)游機(jī)器人前進(jìn)。轉(zhuǎn)向部分是由轉(zhuǎn)向電機(jī)帶動(dòng)一對(duì)相互嚙合的齒輪，再通過(guò)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)向輪轉(zhuǎn)向的。圖中驅(qū)動(dòng)電機(jī)為伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、比較的堅(jiān)固能用很長(zhǎng)時(shí)間、可靠性也較高，轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)低，噪聲小，不需要位置傳感器，轉(zhuǎn)速也可以很高。伺服電機(jī)矢量控制調(diào)速技術(shù)比較成熟，這就使得采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)相比較而言具有一定的優(yōu)勢(shì)，伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速通常較快，又由于導(dǎo)游機(jī)器人的行進(jìn)的速度較慢，所以在驅(qū)動(dòng)電機(jī)和工作軸之間要有減速機(jī)構(gòu)，圖中的減速器就是減速機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)輪和驅(qū)動(dòng)副輪是單獨(dú)安裝，目的是為了轉(zhuǎn)向的方便，如果將兩個(gè)輪子裝在同一軸上，轉(zhuǎn)向時(shí)由于是同一軸來(lái)驅(qū)動(dòng)的，無(wú)法做到差速轉(zhuǎn)向，會(huì)給轉(zhuǎn)向帶來(lái)一定的麻煩。圖中的轉(zhuǎn)向電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)不同與伺服電機(jī)，它是開(kāi)環(huán)的。它的角位移或線位移是通過(guò)脈沖信號(hào)控制的。在不超載的情況下，步進(jìn)電機(jī)的止動(dòng)的位置、轉(zhuǎn)速僅僅是由脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)決定的，而不受負(fù)載變化的影響，也就是說(shuō)給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)就轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。加上步進(jìn)電機(jī)只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。轉(zhuǎn)向電機(jī)和轉(zhuǎn)向輪之間用兩個(gè)相同的齒輪來(lái)傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)可靠、傳動(dòng)比精度高、工作效率好、使用壽命長(zhǎng)。齒輪傳動(dòng)的使用功率、轉(zhuǎn)速和尺寸的范圍都很寬。2 驅(qū)動(dòng)部分設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)概述驅(qū)動(dòng)部分的設(shè)計(jì)首先要確定驅(qū)動(dòng)的方案（在前面已經(jīng)確定過(guò)了），即選用什么樣的電機(jī)、是否設(shè)置減速機(jī)構(gòu)、輪子的直徑大小以及各部分的連接。考慮到是展館導(dǎo)游機(jī)器人，行進(jìn)的速度并不快，并且要求的是用蓄電池供電，能比較長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)工作，考慮到這些問(wèn)題之后，初步確定選用的是小功率的伺服電機(jī)。由于伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速一般都較快，所以設(shè)計(jì)中考慮選用減速機(jī)構(gòu)。初步選定的減速方案如圖2.1所示。圖2.1 減速部分簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì)指標(biāo)：導(dǎo)游機(jī)器人的總體尺寸500mm500mm1500mm(長(zhǎng)x寬x髙)；總重量：30kg；最大行進(jìn)速度約0.6m/s。故要求：機(jī)器人底盤(pán)輪式行走系統(tǒng)總體尺寸450mm500mm200mm；具有行走和轉(zhuǎn)向功能；重量12kg；最大行進(jìn)速度約0.6m/s；車(chē)輪直徑：120160mm。2.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)所要求的指標(biāo)，初步選擇車(chē)輪的直徑為150mm ；機(jī)器人的總重量: 30 kg ； 普通的橡膠制輪胎與地面的摩擦系數(shù)：；輪胎與地面的摩擦力:；驅(qū)動(dòng)所需最小功率：(不考慮傳遞過(guò)程中功的損耗)；損耗后所需的實(shí)際功率：；式中 為電動(dòng)機(jī)至車(chē)輪的傳動(dòng)裝置的總效率。由上面的圖2.1可知： （2.1）由表2.1，取聯(lián)軸器效率，滾動(dòng)軸承效率，閉式圓柱齒輪效率，開(kāi)式圓柱齒輪效率。表2.1 機(jī)械傳動(dòng)和軸承效率的概率值類(lèi)型開(kāi)式閉式圓柱齒輪傳動(dòng)0.94-0.960.96-0.99圓錐齒輪傳動(dòng)0.92-0.950.94-0.98蝸桿傳動(dòng) 自鎖蝸桿0.300.40單頭蝸桿0.50-0.600.70-0.75雙頭蝸桿0.60-0.700.75-0.82 三頭或四頭蝸桿-0.82-0.92 圓弧面蝸桿-0.85-0.95 單級(jí)NGW行星齒輪傳動(dòng)0.97-0.99鏈傳動(dòng)0.90-0.930.95-0.97摩擦輪傳動(dòng)0.70-0.88皮帶傳動(dòng)0.97-0.98三角帶傳動(dòng)0.94-0.97 滾動(dòng)軸承（每對(duì)）0.98-0.995續(xù)表 表2.1 機(jī)械傳動(dòng)和軸承效率的概率值 滑動(dòng)軸承（每對(duì)）00.97-0.99聯(lián)軸器 具有中間可動(dòng)元件0.97-0.995 萬(wàn)向聯(lián)軸器0.97-0.98 齒輪聯(lián)軸器0.99 彈性聯(lián)軸器0.99-0.995根據(jù)以上計(jì)算初選直流電機(jī)型號(hào)：Z2-21型，功率：0.7KW,轉(zhuǎn)速：=1400rad/s。2.3 減速器的設(shè)計(jì)2.3.1 計(jì)算總的減速比和各級(jí)的傳動(dòng)比減速器的設(shè)計(jì)步驟是先用PRO/E軟件三維造型。然后根據(jù)三維造型，進(jìn)行各零部件的尺寸計(jì)算，校核。最后根據(jù)計(jì)算的結(jié)果用AUTO/CAD軟件進(jìn)行二維三視圖的表達(dá)。三維造型透視圖如圖2.2。圖2.2 減速器的三維透視圖機(jī)器人行進(jìn)速度：0.6m/s ；車(chē)輪直徑：150mm ；車(chē)輪角速度：；車(chē)輪轉(zhuǎn)速：；總減速比：；展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器，考慮潤(rùn)滑條件，應(yīng)使兩個(gè)大齒輪的直徑相近，高速級(jí)略小一些，按 ，所以取 ， 。2.3.2 計(jì)算各個(gè)傳動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)各軸由高速級(jí)到低速級(jí)依次設(shè)為軸、軸、軸、軸（工作軸）。（1） 各軸轉(zhuǎn)速 軸 1400/1.01440r/min 軸 1400/5280r/min軸 /280/3.7=76 r/min軸 =76 r/min（2） 各軸輸入功率軸 42.350.990.9941.51W 軸 41.510.970.9939.86W 軸 39.860.970.9938.28W軸 = 38.280.990.9535.64W（3） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩軸 = 9550= 955042.35/1440 = 0.28軸 = 0.280.970.995 = 1.34軸 =1.340.970.993.7 = 4.8軸 = 4.80.990.95 = 4.5運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)結(jié)果如下表2.2。表2.2 各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)軸號(hào)功率P(W)轉(zhuǎn)矩T()轉(zhuǎn)速（r/min）電動(dòng)機(jī)軸42.351400軸41.510.281400軸39.861.34280軸38.284.876軸35.644.5762.3.3 減速器各級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、高速級(jí)減速齒輪的設(shè)計(jì)（1）齒輪類(lèi)型、精度、材料以及齒數(shù)的確定。（a）按照之前設(shè)計(jì)好的傳動(dòng)方案，選用的齒輪是直齒圓柱齒輪。（b）行走機(jī)構(gòu)為一般機(jī)器，速度不高，故選用七級(jí)精度（GB10095-88）。（c）減速器的傳動(dòng)軸以及齒輪按一般情況選用經(jīng)正火處理的45鋼，硬度200HBS。（d）齒輪的齒數(shù)越多，傳動(dòng)就越加的平穩(wěn)，故取小齒輪齒數(shù)，則大齒輪的齒數(shù)。（2）按齒面得接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行齒輪的參數(shù)的設(shè)計(jì)由公式： （2.2） 來(lái)進(jìn)行初步的試算。（a）先確定該公式內(nèi)各參數(shù)的數(shù)值。 試選的載荷系數(shù) Kt = 1.3。 小齒輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩。 式中齒寬系數(shù)可以查取圓柱齒輪的齒寬系數(shù)表，得到。 式中的彈性影響系數(shù)可以，查取彈性影響系數(shù)表，得到的。 由齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限圖可以得到：小齒輪的接觸疲勞極限；大齒輪的接觸疲勞極限。 由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的公式可以得到：；。 按照材料的接觸疲勞壽命系數(shù)圖，取得：，。 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。選取的失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，則：；。（b）齒輪參數(shù)的計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑,代人中較小的值 。 計(jì)算齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)是的圓周速度v 。 計(jì)算齒輪的齒寬b 。 計(jì)算齒輪的齒寬與齒高之比 b/h 齒輪的模數(shù)：；輪齒的高度： ；齒高與齒寬之比：。 計(jì)算齒輪的載荷系數(shù)根據(jù)V=0.9m/s，7級(jí)精度。由動(dòng)載荷系數(shù)表，查得的動(dòng)載系數(shù)=1.05 。由使用系數(shù)表，查得的使用系數(shù)K=1 。因?yàn)槭侵饼X輪，所以 。由齒向載荷分布系數(shù)表，用插值法查得7級(jí)精度，小齒輪（硬齒面）相對(duì)布置時(shí) ，故載荷系數(shù) 。 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正后，所算得的分度圓直徑 計(jì)算齒輪的模數(shù)m： 查取齒輪的模數(shù)表，取得m=0.6。,故取小齒輪齒數(shù)為22。，取。（c）齒輪幾何尺寸計(jì)算齒輪的分度圓直徑； 。兩個(gè)配對(duì)齒輪的中心距 。大齒輪的寬度 ， 圓整后取小齒輪齒寬 ，大齒輪齒寬。二、低速級(jí)減速齒輪設(shè)計(jì)（1）選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。（a）按設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。（b）行走機(jī)構(gòu)為一般機(jī)器，速度不高，故選用七級(jí)精度（GB10095-88）。（c）材料選擇。 減速器傳動(dòng)軸及齒輪一般選用經(jīng)正火處理的45鋼，硬度200HBS。（d）齒輪的齒數(shù)越多，傳動(dòng)越加的平穩(wěn)，故取小齒輪齒數(shù)，則大齒輪的齒數(shù) 取 。（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度來(lái)設(shè)計(jì)由公式（2.2）進(jìn)行試算。（a）確定公式內(nèi)各參數(shù)的數(shù)值 試選取的載荷系數(shù)為Kt=1.3。 小齒輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩 。 式中齒寬系數(shù)可以查取圓柱齒輪的齒寬系數(shù)表，得到。 式中的彈性影響系數(shù)可以，查取彈性影響系數(shù)表，得到的。 查齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限圖得：小齒輪接觸疲勞極限大齒輪接觸疲勞極限 由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的公式得 由接觸疲勞壽命系數(shù)圖，取， 。 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概念為1%，安全系數(shù)S=1,則：（b）齒輪參數(shù)的計(jì)算 試算小齒輪分度圓直徑,代人中較小的值 計(jì)算齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的圓周速度v 計(jì)算齒輪輪齒的齒寬b 計(jì)算齒寬與齒高之比b/h齒輪的模數(shù)：輪齒的高度： 輪齒的寬度和高度之比： 計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)V=0.29m/s，7級(jí)精度。由動(dòng)載荷系數(shù)表，查得的動(dòng)載系數(shù)=1.02。由使用系數(shù)表，查得的使用系數(shù)K=1。因?yàn)槭侵饼X輪，所以。由齒向載荷分布系數(shù)表，用插值法查得7級(jí)精度，小齒輪（硬齒面）相對(duì)布置時(shí)。故載荷系數(shù)。 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑。 計(jì)算模數(shù)m ，查齒輪模數(shù)表，取m=1。,故取小齒輪齒數(shù)為22。，取。（c）齒輪幾何尺寸計(jì)算齒輪的分度圓直徑； 。兩配對(duì)齒輪的中心距 ；計(jì)算大齒輪的寬度 ； 圓整后取大齒輪的寬度： ，小齒輪的寬度：。由以上計(jì)算所得的齒輪參數(shù)如表2.3。表2.3 齒輪參數(shù)參數(shù)dmzab高速級(jí)大660.611039.61420小13.22219低速級(jí)大8918955.522小2222272.3.4 減速器內(nèi)各軸的設(shè)計(jì)軸的設(shè)計(jì)。（1）軸的材料的選擇和表面處理 由于減速器傳遞的功率不大，對(duì)其重量和尺寸也無(wú)特殊要求故選擇常用材料45鋼,調(diào)質(zhì)處理.（2）計(jì)算軸的最小直徑 按扭矩來(lái)計(jì)算軸的最小直徑,取系數(shù) A0=106至130,考慮到安裝了聯(lián)軸器的軸段僅僅受到扭矩，故取A0=110則:考慮到螺紋，鍵槽在一定程度上對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱，同時(shí)考慮啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、安全、美觀等方面的原因，在導(dǎo)師的建議下，選用的軸的最小直徑比大很多，故軸的直徑完全能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的需要，也就不用校核軸的強(qiáng)度了。（3）聯(lián)軸器和軸承的選擇。 聯(lián)軸器為L(zhǎng)Z1型（GB/T 3852-1997）,軸承為6000-628型（GB/T 276-1994） 根據(jù)軸承確定軸的最小直徑D1=6,L1=18。承的安裝部分的尺寸為D1=6。（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各段軸尺寸的確定。 最小的直徑已經(jīng)在前面確定了，后面的就可以按照軸上面安裝的各個(gè)零件的尺寸和位置，來(lái)一步一步的確定軸的尺寸了，第1段按聯(lián)軸器確定過(guò)，D=6,L1=18。第2段由軸承確定直徑D2=8，長(zhǎng)度尺寸按端蓋厚度S=23、端蓋離聯(lián)軸器的距離為L(zhǎng)=18（方便端蓋的安裝）、軸承的寬度B=8、擋油環(huán)的厚度B=8得出L2=57。第3段的直徑由軸承的安裝尺寸來(lái)確定D3=10，長(zhǎng)度尺寸由與軸上齒輪配合的齒輪離箱體的內(nèi)壁的距離（取10）以及大小齒輪的寬度差=5，得出L3=11.5。第4段也就是齒輪段的尺寸由齒輪確定。第5段得直徑與第三段相同，D5=D3=10,長(zhǎng)度尺寸由軸上的大小齒輪間距 以及大小齒輪離箱體內(nèi)壁的距離等確定，L5=46.5。第6段得直徑由軸承來(lái)確定，D6=8，長(zhǎng)度尺寸由軸承和擋油環(huán)確定，L6=16。由以上的計(jì)算可以得出軸的全部尺寸，如圖2.3所示。:圖2.3 軸的尺寸圖其他各軸的尺寸計(jì)算與軸的計(jì)算過(guò)程雷同，在此不一一寫(xiě)出，只列出其他軸的尺寸圖。軸的尺寸圖如圖2.4所示。圖2.4 軸的尺寸圖軸的尺寸圖如圖2.5所示。圖2.5 軸的尺寸圖減速器其他部分結(jié)構(gòu)尺寸由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，如表2.4所示。表2.4 減速器機(jī)體主要尺寸表名稱(chēng)尺寸機(jī)座壁厚8機(jī)蓋壁厚8 機(jī)座緣厚度12 機(jī)蓋凸緣厚度12 機(jī)底座凸緣厚度19.5 地腳螺釘直徑M12 地腳螺釘數(shù)目4 蓋與座連接螺釘數(shù)目4 軸承端蓋螺釘直徑M6窺視孔蓋螺釘直徑M6大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離10齒輪端面與機(jī)壁距離10 中間軸兩齒輪之間距離82.4 驅(qū)動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算軸上最小直徑。按扭矩來(lái)計(jì)算軸的最小直徑,取系數(shù) A0=106至125,考慮到安裝了聯(lián)軸器的軸段僅僅受到扭矩，故取A0=110則: 考慮到螺紋，鍵槽在一定程度上對(duì)軸的強(qiáng)度的削弱，同時(shí)考慮啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、安全、美觀等方面的原因，在導(dǎo)師的建議下，選用的軸的最小直徑比大很多，故軸的直徑完全能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的需要，也就不用校核軸的強(qiáng)度了。軸上各段具體尺寸的計(jì)算。 選取了最小直徑后，就可以按照軸上各零件的安裝順序和尺寸，從左端開(kāi)始確定軸的尺寸了，第1段按齒輪確定，D=10,L1=25。第2段由軸承確定直徑D2=15，長(zhǎng)度尺寸按端蓋厚度S=33、端蓋離聯(lián)軸器的距L=18（方便拆卸）、軸承的寬度B=8、擋油環(huán)的厚度B=8得出L2=33。第3段的直徑由軸承的安裝尺寸來(lái)確定D3=21，長(zhǎng)度尺寸由與軸上輪配合的齒輪離箱體的內(nèi)壁的距離（取10）以及大小齒輪的寬度差=5，得出L3=33。第4段也就是輪的支撐段的尺寸由輪確定。D4=24，L4=5。第5段直徑與第三段相同D5=21，長(zhǎng)度尺寸由結(jié)構(gòu)決定L5=53。第6段的直徑由軸承來(lái)確定，D6=15，長(zhǎng)度尺寸由軸承和擋油環(huán)確定，L6=13。由以上的計(jì)算可以得出驅(qū)動(dòng)軸的全部尺寸，如圖2.6所示。圖2.6 工作軸的尺寸3 轉(zhuǎn)向部分設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向部分的設(shè)計(jì)依然是遵循先三維造型后計(jì)算的原則，轉(zhuǎn)向支架與電機(jī)之間由于安裝尺寸的關(guān)系，不能很好的放在一起，所以本設(shè)計(jì)是采用兩個(gè)基本相同的齒輪來(lái)將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到轉(zhuǎn)向支架上的，由于兩個(gè)齒輪的模數(shù)和齒數(shù)是相同的，所以，傳動(dòng)的過(guò)程中并沒(méi)有速度差，傳動(dòng)的效率也比較的高。轉(zhuǎn)向部分的三維的造型圖如圖3.1所示，齒輪在該圖中沒(méi)有表達(dá)，因?yàn)辇X輪的表達(dá)會(huì)影響到電機(jī)軸和支架上的軸的表達(dá)。底板與支架之間承接采用的是推力球軸承，這樣轉(zhuǎn)向過(guò)程中支架所受到的摩擦力就很小了，轉(zhuǎn)向輪的選用和安裝與前面設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)輪副輪完全相似，只是轉(zhuǎn)向輪的直徑要比驅(qū)動(dòng)副輪的直徑小一些，D=140mm,故不在此贅述。圖3.1 驅(qū)動(dòng)部分的三維造型圖3.1 轉(zhuǎn)向電機(jī)的選擇轉(zhuǎn)向電機(jī)選用的是步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)在選擇的時(shí)候，必須要保證步進(jìn)電機(jī)的額定輸出功率大于負(fù)載所需要的功率。為此，首先要計(jì)算出轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，得出計(jì)算結(jié)果后，再根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩來(lái)選取所要的電機(jī)，但是一定要確保電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩要大于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，并且要有一定的余量，這樣才安全。最大靜力矩大的電機(jī)，負(fù)載力矩一般都是比較大的，所以選用的電機(jī)的依據(jù)可以是最大靜力矩。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩計(jì)算：輪胎與地面的摩擦力：；輪胎的寬度為 20mm 。輪胎底面的受力圖如圖3.2所示。圖3.2 輪胎的受力圖轉(zhuǎn)矩 T=3010=300Nm=0.3Nm 考慮到啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩比靜轉(zhuǎn)矩要大一些，還有傳動(dòng)過(guò)程中的損耗，取T=0.31.5=0.45Nm 。根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，查步進(jìn)電機(jī)的選用表3.1。表3.1 步進(jìn)電機(jī)選用略表型號(hào)相數(shù)步距角電壓(V)電流(A)最大靜轉(zhuǎn)矩(Nm)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(Nm)35BYG00141.88.60.380.61535BYG00541.890.401.31842BYG00541.89.60.482.32242BYG00821.8320.380.761942BYG01621.8120.160.92042BYGH02521.82.50.9517003842BYG03221.8240.3322042BYGH10321.8120.438005657BYGH00141.87.20.6413557BYG00741.8120.3836057BYG00921.82.42.4614557BYG06041.82.61.56.311857BYG07021.85.40.6923057BYGH10121.87.20.38722057BYGH10341.812.21.46460根據(jù)表3.1選用35BYG001 型電動(dòng)機(jī)，它的外形安裝尺寸如圖3.3所示。圖3.3 35BYG001型電動(dòng)機(jī)參考尺寸3.2 轉(zhuǎn)向支架的設(shè)計(jì)支架的單獨(dú)三維造型如圖3.4所示。圖3.4 支架的三維造型圖前輪支架的設(shè)計(jì)主要考慮的因素有輪的直徑和傳動(dòng)部分軸的直徑等。計(jì)算支架組件中軸的最小直徑通過(guò)扭矩來(lái)計(jì)算軸的最小的直徑, 考慮到安裝了聯(lián)軸器的軸段僅僅受到扭矩。則: 同樣是考慮到外形的美觀和安裝的方便，選用的軸最小徑比大很多，根據(jù)選用的推力球軸承取D1=12mm,L1=14mm。軸承的型號(hào)為51000型（GB/T 301-1995）。軸承的支撐段直徑由軸承的安裝尺寸確定D2=15mm，L2=21mm。支架的彎曲部分尺寸由輪的安裝軸的安裝尺寸確定，軸的安裝尺寸前面已給出。彎曲半徑R=10mm，橫向?qū)挾萀=89mm。支架橫梁下平面到軸孔的距離為車(chē)輪半徑加一定的間隙，L=80mm。軸孔外徑D3=72，內(nèi)徑D4=42。安裝螺釘為M6。具體尺寸見(jiàn)圖3.5。圖3.5 支架組件的簡(jiǎn)圖4 輪和底板的設(shè)計(jì)4.1 車(chē)輪的選用輪的直徑在前面已經(jīng)選定，為150mm。輪的材料選擇主要從成本和運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性?xún)蓚€(gè)方面著想，綜合考慮后決定輪的外圈采用傳統(tǒng)的樹(shù)脂橡膠，內(nèi)圈采用45鋼。見(jiàn)圖4.1。圖4.1 車(chē)輪的三維造型圖4.2 車(chē)輪的安裝 車(chē)輪與軸之間加一個(gè)凸臺(tái)式支撐架，以方便輪的安裝，支撐架與軸之間采用鍵連接，見(jiàn)圖4.2和圖4.3。 圖4.2 輪的連接平面剖視圖 圖4.3 輪的連接三維造型4.3 底板的設(shè)計(jì)底板的尺寸完全由安裝時(shí)各零件的尺寸所決定，在三維造型時(shí)，考慮的問(wèn)題比較的全面，故在此不做具體的尺寸的設(shè)計(jì)，具體的尺寸可以在CAD總裝圖上都有表達(dá)。三維造型見(jiàn)圖4.4。圖4.4 底板的三維造型圖該底板的結(jié)構(gòu)分兩部分，后半部分是驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的安裝部分，中間凹下去的是減速器的安裝位置，由于有高度的限制，減速器就只好向下凹一點(diǎn)，同時(shí)為了減輕重量，將中間部分掏空。四個(gè)圓孔是用來(lái)安裝輪的，兩邊會(huì)用端蓋來(lái)固定軸承的位置。前半部分是用來(lái)暗轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的，為了方便電機(jī)的安裝，中間也凹下去一小塊，孔是支撐架的安裝孔，整個(gè)前半部分是架在支架上的推力球軸承上的，方便轉(zhuǎn)向。結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過(guò)了幾個(gè)月的緊張忙碌的學(xué)習(xí)和工作，我終于完成了導(dǎo)游機(jī)器人輪式行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。從開(kāi)始接到設(shè)計(jì)的題目到方案的確定，再到設(shè)計(jì)的完成，我花費(fèi)了大量的時(shí)間來(lái)查閱資料和設(shè)計(jì)，并對(duì)以前學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行了一次系統(tǒng)性的總結(jié)。這是我第一次在有導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立的完成一個(gè)課題的設(shè)計(jì)，通過(guò)這次設(shè)計(jì)我開(kāi)始獨(dú)立的學(xué)習(xí)和探索，查看相關(guān)的書(shū)籍，讓自己頭腦從模糊大概到逐漸清晰。這次做設(shè)計(jì)的經(jīng)歷必將使我終生受益，并了解了自己在學(xué)習(xí)過(guò)程中的缺陷和不足。一定能夠在以后的工作和學(xué)習(xí)中激勵(lì)我繼續(xù)進(jìn)步。由于這是我第一次完成一個(gè)比較完整的設(shè)計(jì)程序，加上我我的水平有限，設(shè)計(jì)中難免有不盡如人意的地方處，還請(qǐng)各位老師給予批評(píng)、指正。致謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，無(wú)論是外文翻譯、開(kāi)題報(bào)告以及設(shè)計(jì)方案的確定、資料的收集、論文的撰寫(xiě)，都得到了周建平教授的全力幫助和耐心指導(dǎo)。周教授學(xué)識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、平易近人，是我學(xué)習(xí)和生活的榜樣。在此我特向周教授表示最崇高的敬意和由衷的感謝。同時(shí)在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，也得到了同組的徐博倫、丁彪、陳羅庚、左莊舉的幫助，在此也一并相他們表示衷心的感謝。參考文獻(xiàn)1 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