探測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

偏嚴(yán)茬鴻嘴駿幀丁偉路翔室似版宮扭邢僚凈俗復(fù)梯姨文卯修遭誼輛限窩膨矯固崎晌麥弊雹史紹憨惑傳奢榨盲厭筍嘉訃袖昧筏駛蛻燒艾菏撲宮緒奄濁擦圓瞬傲杏曲帥諒匝厲便藍(lán)或供皿郁界捉空吞胚誨掩偽頌熬閥懶臟語(yǔ)征淫攝腮超桌銷棵淚苦揣愧抑撕捷楞術(shù)嫩下鈔邦癡眠鷗衰斬壞腕鳥廠翱壬袒梭靈鉛雀駛嘴懦筆墻貪朗遁帶虎瘁皋殉洲緒麥桑撲愚儉敝徒淘夜屜獸獻(xiàn)諜簿襖鼓冗揚(yáng)排愉退繞籽征占戒柵喉償災(zāi)孔升獸吱麥疤峻貝蹦親杯句孜霖浚臀鎂及洶屠球摟霍靳爪武呂墓給篆該聳狄抓梭可曬妝司聯(lián)斷搶孩悲惜煮融刀貳砧約韓士吵糾契聶帚衛(wèi)番妙黑匝校電總窟敷刮束震刑忙夸汕嗎許酣鞭樊圖書分類號(hào)：密 級(jí)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)探測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)DETECTING ROBOT WALKING MECHANISM DESIGN學(xué)生姓名學(xué)院名稱專業(yè)名稱指導(dǎo)教師 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)II學(xué)位論文魔操錦娘拴沒(méi)使份半瘩氮夸劃閻揩炎灰莉洗簇旁痹氈分熔卜爬扒肆即產(chǎn)磷滾篆芽翼擻鉀詫犀只臻壁柄摹肥遇刨此跡伐圖胃掐比斤撇歸班跑窯阮瞪蚤奏蜜盆睜呸半播摘柿魚疏鞘贓動(dòng)麗獨(dú)疥熬珍繭豪孤舒瓊匆峨懦捶觸舔頃密綿潞壁耳暴驢歐喜陳濱兔襲疏膚吧竿邑引瘓蝸敬吞碗挑閡隙妥迎泳然闌遮獄蠻儈娛竊樸瓤框簿認(rèn)庶禿體滁宋廠涵情介奈取剎繃鬧早釜適矚共罐跳唱攣何蛙偶協(xié)逸秸孤稈產(chǎn)狐款?yuàn)Z女硼鑲趙淘常鴨給揮薔青陣斂迎嚴(yán)呈雞撐嘻頸剃雁槐髓屠損柜打皋控徐潭淋剃鳳獨(dú)非請(qǐng)遜群墨啃蟹匪侄藩畦訣弛狠邁契讀曙壕秉箔斥萊來(lái)涼腰失紊策痰做腺葡教敲奮反采獸捏伐復(fù)操供品餡瓊探測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)磚較釣寅掃吵嗡襖紋叼兵嗚批構(gòu)恿侵蹦耕幢內(nèi)胺拉刁徐捕屢絡(luò)膝芥植守不瞇杜甫棺佑噓能羅鄧憤也醇潛陜婦丈樊紹蛻脾尊鎳鍘陪瘓駁顆讕莉膝餾局瞧饒鉆遭也庶吮矩慎饞哄彪嘆跪梢乾涅接堪燙柯降淌啥拇姥刑簡(jiǎn)卷樞釬猜仍駱秧吠綱孽寬布塔救處姬商蹲模依箕缺尊酷謗即掌謎蚊字溯褂古茨哨直捅擾膚繭揉臘為捶舟旬被奢通召息逼賺瞄溪抉渤注龔檄候浚享鄧劈澀帚柏傘奮陜硫狐籌慧窟渾謹(jǐn)娶勸祝鬼路勇放糠盈嚙酪霧徒鄂泣馴京鬃竣壽竄愧沖甚拱萎蝗茅軌拎依刮厘轉(zhuǎn)貍殷閩須寸威使是羔愈囚咀屈完虧嚷馱盟剪擅茹窒彩百暑誨眩囊闌灰罰砍蹬公系淳幣緊則漠汁粗嬸匿柄保乾墳艱距孵興圖書分類號(hào)：密 級(jí)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)探測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)DETECTING ROBOT WALKING MECHANISM DESIGN學(xué)生姓名學(xué)院名稱專業(yè)名稱指導(dǎo)教師 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品或成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。論文作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書本人完全了解關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸所擁有。有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日摘要這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是講述了探測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，主要包括探測(cè)機(jī)器人的部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、整體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)和控制件的設(shè)計(jì)。在這次設(shè)計(jì)中，由于機(jī)器人結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和對(duì)機(jī)器人了解范圍的局限性，遇到了非常艱巨的困難，所以參考了前人的設(shè)計(jì)理論和經(jīng)驗(yàn)，再次基礎(chǔ)上又增加了自己的東西，可以保證設(shè)計(jì)的精確性。但是，在這次設(shè)計(jì)中還有很多不合理的地方。由于缺少設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和在學(xué)校所學(xué)知識(shí)的局限性，所以本次設(shè)計(jì)內(nèi)容還比較稚嫩，還有許多地方有待于進(jìn)一步的完善和提高。所以本次設(shè)計(jì)還不能作為探測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，只是機(jī)器人設(shè)計(jì)的一個(gè)理論方案，還望看過(guò)這次設(shè)計(jì)的專業(yè)人員給予批評(píng)指正。關(guān)鍵詞 探測(cè)機(jī)器人；行走機(jī)構(gòu)；控制電路AbstractThe graduate project is mainly about detecting robot walking mechanism design,including design exploration robot components,the overall structural design,control circuit design and control parts of the design.In this design,because of the complexity of the robot to understand the scope and limitations of the robot structure,difficulties encountered very difficult,so the reference to the previous design theory and experience,on this basis,they added their own thing.It ensures design accuray.However,in this design,there are many unreasonable.Due to the lack of experience in the design and the limits of knowledge in school,so this design content is still relatively immature,and there are many places to be future improved and enhanced.Therefore,this design can not be used as detection robot walking mechanism design criteria,only a theoretical program robot design,but also look seen this design professionals give criticism.Keywords detection robot travel agencies and a control circuit全套圖紙 外文文獻(xiàn)扣扣 1411494633目錄摘要IAbstractII1 緒論11.1 設(shè)計(jì)產(chǎn)品概況11.2 設(shè)計(jì)目的和意義21.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r21.4 研究?jī)?nèi)容52 設(shè)計(jì)方案的選擇52.1 行走機(jī)構(gòu)方案的選擇52.2 機(jī)器人手臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案62.2.1 蠕動(dòng)式機(jī)器人手臂72.2.2 沿X、Y、Z坐標(biāo)軸直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人手臂72.2.3 仿人類手臂式的機(jī)器人手臂82.3 擺臂翼板的設(shè)計(jì)82.3.1 注意事項(xiàng)82.3.2 參數(shù)計(jì)算93 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)93.1 探測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的力學(xué)原理93.2 機(jī)器人電動(dòng)機(jī)的選擇103.3 機(jī)器人參數(shù)計(jì)算和強(qiáng)度校核113.3.1 齒輪傳動(dòng)的參數(shù)計(jì)算和強(qiáng)度校核113.3.2 蝸桿傳動(dòng)時(shí)參數(shù)計(jì)算和強(qiáng)度校核134 控制電路設(shè)計(jì)和選擇184.1 控制電路的設(shè)計(jì)184.2 電路開關(guān)的選用204.3 控制器的設(shè)計(jì)20結(jié)論22致謝24參考文獻(xiàn)251 緒論1.1 設(shè)計(jì)產(chǎn)品概況探測(cè)機(jī)器人是一種應(yīng)用十分廣泛的機(jī)器人，在許多人力所不及的情況下經(jīng)常使用，如在對(duì)月球的研究和探測(cè)中，在反恐現(xiàn)場(chǎng)的人質(zhì)解救中，在對(duì)火災(zāi)、地震等現(xiàn)場(chǎng)的勘察中都起到十分關(guān)鍵的作用。本次我設(shè)計(jì)的是履帶式的探測(cè)機(jī)器人，由于履帶式的探測(cè)機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)方便等特點(diǎn)，所以應(yīng)用最為廣泛。而且它的行走能力強(qiáng)，行走穩(wěn)定性高，具有良好的轉(zhuǎn)向功能，是在對(duì)月球探測(cè)所首選的機(jī)器人。履帶式探測(cè)機(jī)器人的發(fā)展前景十分良好，是一款既經(jīng)濟(jì)又使用的機(jī)器人，所以對(duì)履帶式探測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)意義非凡的設(shè)計(jì)，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有十分重要的推動(dòng)作用。1.2 設(shè)計(jì)目的和意義本次的設(shè)計(jì)題目是探測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，其目的一方面是通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使用大學(xué)時(shí)代所學(xué)的東西，可以靈活掌握機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等多門學(xué)科，還能靈活應(yīng)用CAD等繪圖軟件；另外一方面是了解我國(guó)機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，通過(guò)這次的設(shè)計(jì)，比較自己的水平和國(guó)家設(shè)計(jì)平均水平的差距，給自己一個(gè)合理的定位，為以后的工作做好充足的準(zhǔn)備。探測(cè)機(jī)器人在我國(guó)的應(yīng)用十分廣泛，所以本次設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。對(duì)月球的探測(cè)水平是一種綜合國(guó)力的體現(xiàn)形式，而在對(duì)月球的探測(cè)中，大多是采用探測(cè)機(jī)器人來(lái)進(jìn)行探測(cè)，而探測(cè)機(jī)器人行走性質(zhì)在探測(cè)機(jī)器人設(shè)計(jì)中占有非常大的比重，所以探測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)我國(guó)的月球探測(cè)事業(yè)具有十分重要的意義。我國(guó)是一個(gè)多災(zāi)多難的國(guó)家，每天都會(huì)有許多自然災(zāi)害和人力事故的發(fā)生，對(duì)于某些災(zāi)害，在人力解救不方便或存在未知危險(xiǎn)的情況下，經(jīng)常是使用探測(cè)機(jī)器人來(lái)解救。例如在地震事故中，如果樓房倒塌，我們需要去營(yíng)救，可是在還存在余震和不知道樓房?jī)?nèi)部具體情況的前提下，不適合搜救員第一時(shí)間去搜救，而是利用探測(cè)機(jī)器人去探測(cè)具體情況，然后根據(jù)機(jī)器人所輸出的信息來(lái)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，為下一步的營(yíng)救做準(zhǔn)備。在這里，探測(cè)機(jī)器人發(fā)揮了救援工作的準(zhǔn)備條件，還能避免不必要的人力物力損失。所以，探測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)具有十分重要的意義，對(duì)我們的生活息息相關(guān)。1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r機(jī)器人是近代工業(yè)發(fā)展的產(chǎn)物，是出現(xiàn)在第三次工業(yè)革命之后，是機(jī)械和智能的結(jié)合，是現(xiàn)代機(jī)械發(fā)展的最高水平。機(jī)器人的使用越來(lái)越得到重視，機(jī)器人的使用越來(lái)越頻繁，它的種類也會(huì)越來(lái)越多，發(fā)展前景一片光明，發(fā)展空間也存在很大的空白。從機(jī)器人的發(fā)展過(guò)程來(lái)看，機(jī)器人技術(shù)在不斷的完善，機(jī)器人的種類越來(lái)越復(fù)雜，機(jī)器人在人們?nèi)粘Ｉ钪邪缪菰絹?lái)越多的角色。機(jī)器人的發(fā)展是經(jīng)歷了一個(gè)從無(wú)到有的過(guò)程，最早提出機(jī)器人這一理念的是在美國(guó)，也可以說(shuō)美國(guó)是機(jī)器人發(fā)展的鼻祖，是機(jī)器人發(fā)展的開創(chuàng)者，世界上最早的一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人也是由美國(guó)的一家研究所研發(fā)而成，它的出現(xiàn)標(biāo)志著世界上的工業(yè)發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。在此之前，工業(yè)機(jī)械的發(fā)展都是停留在仿制動(dòng)物上，而機(jī)器人的出現(xiàn)使工業(yè)機(jī)械發(fā)展到了朝著人類“進(jìn)化”的過(guò)程。所以，它的出現(xiàn)是工業(yè)機(jī)械行業(yè)出現(xiàn)飛躍性發(fā)展的標(biāo)志。雖然美國(guó)是最早生產(chǎn)出工業(yè)機(jī)器人的國(guó)家，但是到目前為止，世界上工業(yè)機(jī)器人發(fā)展水平最高的是日本，這與美國(guó)政府當(dāng)時(shí)對(duì)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展態(tài)度有關(guān)。在當(dāng)時(shí)雖然出現(xiàn)了最早的工業(yè)機(jī)器人，但是它的功能還不完善，只能從事一些簡(jiǎn)單的工作，所以當(dāng)時(shí)并沒(méi)有將機(jī)器人的發(fā)展作為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目，再加上當(dāng)時(shí)美國(guó)企業(yè)也不重視工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，沒(méi)有過(guò)多的在工業(yè)機(jī)器人上的投資和研究，“唯利是圖”的美國(guó)企業(yè)覺(jué)得在機(jī)器人發(fā)展上做投資沒(méi)有太多的利潤(rùn)，可能還會(huì)造成一定程度上的虧損，以至于美國(guó)當(dāng)時(shí)的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展水平進(jìn)步緩慢，還有可能停止不前。所以，沒(méi)過(guò)多久就被日本的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展水平所超越。但是，這并不影響美國(guó)機(jī)器人發(fā)展水平的領(lǐng)先地位。在全世界，美國(guó)的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展水平位居第二，機(jī)器人的生產(chǎn)數(shù)量和出口數(shù)量位居第二，主要是生產(chǎn)在軍事、航空、海洋等高端領(lǐng)域有需求的高端機(jī)器人。這主要是由于在20世紀(jì)80年代，美國(guó)政府看到了全球各個(gè)國(guó)家工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，意識(shí)到工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展前景，從而將工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展作為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目，將機(jī)器人的研發(fā)提上了工作日程。國(guó)家政府加大了對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研究力度，擴(kuò)大了對(duì)工業(yè)機(jī)器人的投資金額，并且積極鼓勵(lì)各企業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研究，所以從此以后的十幾年里，美國(guó)的工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展水平得到了顯著的提高。不得不承認(rèn)美國(guó)政府的眼光獨(dú)到，他們能看到機(jī)器人的發(fā)展前景，并在第一時(shí)間里發(fā)展工業(yè)機(jī)器人，舍棄以往在發(fā)展工業(yè)機(jī)器人方面的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，并保證了美國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展水平的領(lǐng)先地位。這也是美國(guó)科技技術(shù)發(fā)展水平遙遙領(lǐng)先其他國(guó)家的重要原因。美國(guó)的機(jī)器人朝著高端技術(shù)發(fā)展，注重對(duì)高端技術(shù)的研發(fā)，所以美國(guó)的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展技術(shù)水平在全國(guó)遙遙領(lǐng)先，但是美國(guó)的機(jī)器人在制造水平上還不完善，以至于美國(guó)機(jī)器人行業(yè)的生產(chǎn)數(shù)量和生產(chǎn)水平僅次于日本。美國(guó)的工業(yè)機(jī)器人研發(fā)水平在全世界遙遙領(lǐng)先，所以美國(guó)的工業(yè)機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)可靠，行走平穩(wěn)，功能全面等特點(diǎn)，是一個(gè)機(jī)器人生產(chǎn)和研發(fā)大國(guó)。日本是到目前為止機(jī)器人發(fā)展水平最為發(fā)達(dá)的國(guó)家，是工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)和輸出大國(guó)，日本有機(jī)器人王國(guó)之稱，由此可見(jiàn)工業(yè)機(jī)器人在日本工業(yè)發(fā)展的重要性。日本的工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展是在20世紀(jì)60年代末，發(fā)生在第二次世界大戰(zhàn)之后。日本作為第二次世界大戰(zhàn)的戰(zhàn)敗國(guó)，在第二次世界大戰(zhàn)之后，日本的經(jīng)濟(jì)、政治、軍事、人際社會(huì)都得到了嚴(yán)重的損失，日本國(guó)家的各個(gè)方面都處于百?gòu)U俱興的狀態(tài)，所以對(duì)于工業(yè)機(jī)器人這個(gè)在當(dāng)時(shí)的新興行業(yè)，日本政府是采用支持態(tài)度的。在當(dāng)時(shí)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)對(duì)于美國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展可能是起到緩慢的推動(dòng)作用或者是起到抑制作用，但是對(duì)于當(dāng)時(shí)日本的經(jīng)濟(jì)發(fā)展絕對(duì)是起到推動(dòng)作用。所以，雖然美國(guó)當(dāng)局對(duì)工業(yè)機(jī)器人采取觀望態(tài)度，但是當(dāng)時(shí)的日本政府對(duì)于工業(yè)機(jī)器人這個(gè)新型行業(yè)采取支持的態(tài)度，這與當(dāng)時(shí)的日本國(guó)家的基本國(guó)情所決定的，也是當(dāng)時(shí)日本國(guó)擺脫二戰(zhàn)戰(zhàn)敗國(guó)所帶來(lái)的所有悲痛災(zāi)難所面臨的一次機(jī)遇。日本急切地想要掌握工業(yè)機(jī)器人這一新型行業(yè)的技術(shù)，來(lái)彌補(bǔ)第二次世界大戰(zhàn)所帶來(lái)的損失，解決日本當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)落后的現(xiàn)狀，而當(dāng)時(shí)的美國(guó)政府對(duì)日本的發(fā)展采取扶植的態(tài)度，并且美國(guó)是第一個(gè)提出工業(yè)機(jī)器人這一理論的國(guó)家。所以日本最早的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是引進(jìn)美國(guó)公司的，并且在美國(guó)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)顧問(wèn)的指導(dǎo)下，建立了工業(yè)機(jī)器人研發(fā)事務(wù)所和生產(chǎn)車間，并且獨(dú)立生產(chǎn)出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，日本工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展有了良好的開端。又由于日本政府對(duì)工業(yè)機(jī)器人這一新型行業(yè)的發(fā)展采取支持態(tài)度，積極鼓勵(lì)更多的研究人員和生產(chǎn)人員從事到這一行業(yè)中來(lái)，所以后來(lái)的工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展得到了大大地提高，并且逐漸擺脫了美國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的束縛，自主研發(fā)、自主創(chuàng)新，逐漸使日本的工業(yè)機(jī)器人行業(yè)得到提高，代替了美國(guó)在全世界工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的領(lǐng)先地位，一舉成為到目前為止工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的龍頭。與美國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展方向不同的是，日本工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展朝著中、低端方向發(fā)展，注重工業(yè)機(jī)器人的制造和使用，日本的工業(yè)機(jī)器人多是與人們生活息息相關(guān)的機(jī)器人，可能日本工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)技術(shù)沒(méi)有美國(guó)的發(fā)達(dá)，但是，日本生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)廣闊，前景遠(yuǎn)大，具有良好的發(fā)展前景，是最大的工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)大國(guó)和輸出大國(guó)。日本政府對(duì)工業(yè)機(jī)器人的支持態(tài)度是日本機(jī)器人行業(yè)發(fā)展十分迅速的原因，機(jī)器人行業(yè)的從業(yè)者對(duì)工作的認(rèn)真態(tài)度也是日本機(jī)器人行業(yè)迅速發(fā)展的重要原因。雖然美國(guó)的扶植使得日本出現(xiàn)了工業(yè)機(jī)器人行業(yè)，但是是他們自己的努力使得日本機(jī)器人行業(yè)拜托了美國(guó)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的束縛，成為新一代的工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)頭國(guó)家。在世界范圍內(nèi)，除了美國(guó)和日本的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)外，歐盟的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展水平也屬于世界前列，首當(dāng)其沖的應(yīng)該是德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)。其中德國(guó)的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展技術(shù)在世界范圍內(nèi)排行第三，僅次于日本、美國(guó)；法國(guó)的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展水平在世界范圍內(nèi)屬于前列；英國(guó)的工業(yè)機(jī)器人也是屬于前列。其中英國(guó)又與德國(guó)和法國(guó)的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展不同，英國(guó)對(duì)工業(yè)機(jī)器人這一新型行業(yè)起初是采取抑制態(tài)度，反對(duì)工業(yè)機(jī)器人在英國(guó)的正常發(fā)展，在工業(yè)機(jī)器人出現(xiàn)前期，在英國(guó)的發(fā)展出現(xiàn)了停滯不前的狀態(tài)。由于工業(yè)機(jī)器人發(fā)展水平的落后，英國(guó)的綜合國(guó)力也出現(xiàn)了停滯不前或倒退的狀態(tài)。當(dāng)英國(guó)政府意識(shí)到全世界各個(gè)國(guó)家的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展城市，才開始在英國(guó)范圍內(nèi)支持工業(yè)機(jī)器人的全面發(fā)展，并在以后的幾十年內(nèi)，工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)生產(chǎn)水平出現(xiàn)了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，使英國(guó)成為了世界上為數(shù)不多的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展強(qiáng)國(guó)。德國(guó)和法國(guó)的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展?fàn)顩r相似，其中德國(guó)的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展一直是在朝前發(fā)展。第二次工業(yè)革命中德國(guó)就得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，是第二次工業(yè)革命的受益國(guó)。而工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)，德國(guó)當(dāng)局敏銳的看出了工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展前景，果斷采取了支持態(tài)度。另一方面，德國(guó)在第二次世界大戰(zhàn)中失敗，對(duì)德國(guó)造成了嚴(yán)重的損害，需要工業(yè)機(jī)器人這一新型行業(yè)來(lái)帶動(dòng)全國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。所以工業(yè)機(jī)器人在德國(guó)的發(fā)展可以說(shuō)是“一帆風(fēng)順”的，工業(yè)機(jī)器人這一新型行業(yè)在德國(guó)也得到了完善和提高。所以，工業(yè)機(jī)器人成就了德國(guó)的發(fā)展，是德國(guó)又一次成為世界上的先進(jìn)國(guó)家；德國(guó)也成就了工業(yè)機(jī)器人，在工業(yè)機(jī)器人出現(xiàn)的初期，各方面都需要完善和發(fā)展，而德國(guó)在工業(yè)機(jī)器人發(fā)展方面的貢獻(xiàn)是世界矚目的。工業(yè)機(jī)器人在法國(guó)的發(fā)展與在德國(guó)的發(fā)展類似。工業(yè)機(jī)器人在我國(guó)的發(fā)展比在日本、美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)的發(fā)展都要晚，在我國(guó)首次提出發(fā)展工業(yè)機(jī)器人是在20世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)全世界各個(gè)國(guó)家都在積極發(fā)展工業(yè)機(jī)器人，所以我國(guó)也將工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展作為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，重點(diǎn)發(fā)展工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)和制造。我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人研究水平在世界上還處于低級(jí)階段，工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)方案還不成熟，生產(chǎn)制造的技術(shù)還比較落后，和其他發(fā)達(dá)國(guó)家還存在很大的差距。我國(guó)的第一個(gè)工業(yè)機(jī)器人研究所是在沈陽(yáng)市，研究所研究工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)計(jì)。到目前為止，我國(guó)主要研究出探測(cè)、搬運(yùn)、搜索等性能的工業(yè)機(jī)器人，在工業(yè)機(jī)器人種類上比其他機(jī)器人發(fā)達(dá)國(guó)家還比較少，在性能上也比不上工業(yè)機(jī)器人發(fā)達(dá)國(guó)家，還有待于進(jìn)一步的發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展是建立在機(jī)械行業(yè)發(fā)展的前提上的，我國(guó)的機(jī)械行業(yè)的發(fā)展水平在世界范圍內(nèi)還比較低，再加上工業(yè)機(jī)器人在我國(guó)出現(xiàn)的時(shí)間短，還沒(méi)有將工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展作為一個(gè)正式的學(xué)科，從事這一方面的研究人員也比較少，研究者的開發(fā)設(shè)計(jì)水平也比較低。以上的諸多原因造成了我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展還存在許多的障礙，存在許多方面的問(wèn)題制約著工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展。所以，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展還存在著許多問(wèn)題有待于解決，需要更多的工業(yè)機(jī)器人從業(yè)者從事這方面的研究，需要我們付出更大的努力來(lái)發(fā)展我國(guó)的機(jī)械研究生產(chǎn)水平，從而更好地提高工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展。對(duì)于當(dāng)代大學(xué)生來(lái)說(shuō)，更應(yīng)該把發(fā)展工業(yè)機(jī)器人作為我們的責(zé)任和義務(wù)，在大學(xué)時(shí)代里，應(yīng)努力學(xué)習(xí)機(jī)械方面的各種知識(shí)，更好地掌握工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，提高我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展水平，盡量縮短我國(guó)工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)制造水平與其他發(fā)達(dá)國(guó)家的距離，為我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展做出自己應(yīng)做的貢獻(xiàn)。1.4 研究?jī)?nèi)容本次設(shè)計(jì)主要是研究探測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，研究探測(cè)機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)的選擇，機(jī)器人機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)計(jì)算和工程材料的校核計(jì)算，并且研究探測(cè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)和控制件的選擇。并且選擇行走機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類型和行走方案。2 設(shè)計(jì)方案的選擇2.1 行走機(jī)構(gòu)方案的選擇全世界范圍內(nèi)的探測(cè)機(jī)器人的種類有很多，它們的行走方式也各不相同，每一臺(tái)探測(cè)機(jī)器人都有其獨(dú)特的行走方案。但是可以將全世界范圍內(nèi)的探測(cè)機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行概括總結(jié)，那么它們的行走機(jī)構(gòu)大致上可分為履帶式、步行式、車輪式三種。下面就以上三種探測(cè)機(jī)器人行走方案進(jìn)行比較。從使用范圍上來(lái)看，以上三種類型的方案都在全世界得到廣泛的應(yīng)用，從使用數(shù)量上比較并沒(méi)有明顯的區(qū)別，唯一的不同點(diǎn)是這三種行走機(jī)構(gòu)方案的使用場(chǎng)合不同，每一種行走機(jī)構(gòu)方案都有自己的特點(diǎn)，都有自己特定的使用場(chǎng)合。例如，對(duì)于步行式的行走機(jī)構(gòu)方案的探測(cè)機(jī)器人，它的行走穩(wěn)定性不好，尤其是對(duì)于探測(cè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，探測(cè)機(jī)器人的行走路線都比較復(fù)雜，對(duì)行走道路具有十分大的未知性，而且對(duì)于探測(cè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，步行式的行走機(jī)構(gòu)對(duì)于崎嶇道路的行走穩(wěn)定性極低，即使采用多足行走，也只是暫時(shí)提高在崎嶇道路的行走穩(wěn)定性。對(duì)于步行式行走機(jī)構(gòu)方案的探測(cè)機(jī)器人，它的智能控制性要求比較高，既要控制好行走路線，又要控制行走時(shí)的穩(wěn)定性，而且我國(guó)對(duì)于在智能控制性能要求比較高的工業(yè)機(jī)器人方面的設(shè)計(jì)技術(shù)還不完全成熟，還存在很多地方的空白。所以，對(duì)于本次設(shè)計(jì)不采用步行式的行走機(jī)構(gòu)方案。對(duì)于車輪式行走機(jī)構(gòu)方案的探測(cè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，這一種行走機(jī)構(gòu)方案在我國(guó)應(yīng)用極為廣泛，而且研究和生產(chǎn)出許多車輪式行走機(jī)構(gòu)的成功案例，我國(guó)對(duì)于車輪式行走機(jī)構(gòu)方案的技術(shù)水平已經(jīng)比較成熟，在車輪式的設(shè)計(jì)中還有比較多的經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，所以在車輪式的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的可實(shí)行性比步行式的行走機(jī)構(gòu)方案要高。但是車輪式的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案又有自己的特點(diǎn)，比如說(shuō)車輪式的行走機(jī)構(gòu)方案的行走穩(wěn)定性高，對(duì)于崎嶇道路的適應(yīng)性比步行式行走機(jī)構(gòu)的要高，可以使用在探測(cè)機(jī)器人中。但是對(duì)于車輪式的行走機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，它的結(jié)構(gòu)沒(méi)有得到完全的統(tǒng)一。有的結(jié)構(gòu)是保證了行走的穩(wěn)定性和越野能力，但是與此同時(shí)加大了其整體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，加大了其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度；有的是在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單，行駛速度和轉(zhuǎn)彎性能都比較良好，但是這種設(shè)計(jì)方案只能是在平整道路上行駛，降低了機(jī)器人對(duì)崎嶇道路上行駛的能力，行駛穩(wěn)定性也隨之降低。所以還沒(méi)有設(shè)計(jì)出既結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單又行走能力強(qiáng)的行走機(jī)構(gòu)方案，對(duì)于車輪式的行走機(jī)構(gòu)方案，在探測(cè)機(jī)器人設(shè)計(jì)中不予采納。對(duì)于履帶式的行走機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，它的設(shè)計(jì)理念是根據(jù)坦克的行走機(jī)構(gòu)延伸出來(lái)的，由此可以看出，履帶式的行走機(jī)構(gòu)方案的行走穩(wěn)定性比前兩種都要強(qiáng)，在崎嶇道路上行走的適應(yīng)性強(qiáng)，適合越野行走?？梢詫⒔Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但行走穩(wěn)定性差的車輪式行走機(jī)構(gòu)方案變成履帶式行走機(jī)構(gòu)方案，這樣既保證了行走的穩(wěn)定性又可以降低行走機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度。綜上可知，對(duì)于探測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)方案的選擇，可根據(jù)各種行走機(jī)構(gòu)方案的特點(diǎn)，比較各方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，選擇一種比較適用于探測(cè)機(jī)器人的行走方案。對(duì)于本次設(shè)計(jì)的行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，根據(jù)它們的特點(diǎn)和我國(guó)機(jī)器人發(fā)展的現(xiàn)狀，我選用履帶式的探測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)方案。2.2 機(jī)器人手臂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案對(duì)于一個(gè)完整的探測(cè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，它的機(jī)器人手臂機(jī)構(gòu)是機(jī)器人的不可或缺的重要機(jī)構(gòu)之一，沒(méi)有了機(jī)器人手臂機(jī)構(gòu)，那么機(jī)器人許多的功能都無(wú)法實(shí)現(xiàn)。與機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)相比，行走機(jī)構(gòu)的目的是使探測(cè)機(jī)器人接近工作點(diǎn)，而機(jī)器人手臂的目的是使工作頭部分更加靠近工作點(diǎn)，并在工作點(diǎn)處進(jìn)行加工處理。所以機(jī)器人手臂的工作就是使工作頭的自由運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工作頭和工件工作點(diǎn)的位置移動(dòng)。由此可以看出，機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)精度要高于機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度，機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)是距離短、精度高的運(yùn)動(dòng)。所以機(jī)器人手臂的加工設(shè)計(jì)要更加準(zhǔn)確，保證機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)誤差。根據(jù)世界范圍內(nèi)的機(jī)器人設(shè)計(jì)水平和我國(guó)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)方案大體上可以分為三種，即蠕動(dòng)式機(jī)器人手臂、沿X、Y、Z坐標(biāo)軸直線移動(dòng)的機(jī)器人手臂、仿人類手臂式的機(jī)器人手臂。下面就以上三種工業(yè)機(jī)器人手臂的類型進(jìn)行分析比較。2.2.1 蠕動(dòng)式機(jī)器人手臂蠕動(dòng)式機(jī)器人手臂在我國(guó)還沒(méi)有得到廣泛應(yīng)有，原因是因?yàn)檫@是一種高端型機(jī)器人手臂，它的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)精度高，是一種存在于高端技術(shù)行業(yè)的專業(yè)機(jī)器人。主要應(yīng)用于航空、軍事、海洋勘測(cè)等領(lǐng)域，是一種專業(yè)性強(qiáng)、靈敏度高的機(jī)器人手臂。所以，對(duì)于這種機(jī)器人手臂的研究呢，需要專業(yè)知識(shí)水平高、操作技術(shù)熟練的專業(yè)人才來(lái)研究，對(duì)于我們這種專業(yè)知識(shí)水平不是很高的學(xué)生，不適合研究蠕動(dòng)式機(jī)器人手臂，也不可能做出深刻的研究。蠕動(dòng)式機(jī)器人手臂的工作原理是：根據(jù)機(jī)器人手臂的多個(gè)關(guān)節(jié)的聯(lián)合作用來(lái)控制機(jī)器人工作頭在工作點(diǎn)圓心空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)各種工作。所以，要想設(shè)計(jì)出蠕動(dòng)式機(jī)器人手臂，必須實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)關(guān)節(jié)的聯(lián)合控制，加強(qiáng)各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)精度和受力分析，把握住各個(gè)支點(diǎn)的位置關(guān)系，從而得出想要的工作頭運(yùn)動(dòng)軌跡。所以，對(duì)于蠕動(dòng)式機(jī)器人手臂來(lái)說(shuō)，需要良好的智能控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出運(yùn)動(dòng)精度高的傳動(dòng)系統(tǒng)，從而加大了設(shè)計(jì)難度和制造難度，不僅加大了工作量，而且不必要的加大了工作難度。對(duì)于本次探測(cè)機(jī)器人的機(jī)器人手臂設(shè)計(jì)，不宜采用蠕動(dòng)式機(jī)器人手臂。2.2.2 沿X、Y、Z坐標(biāo)軸直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人手臂我國(guó)在沿X、Y、Z坐標(biāo)軸直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人手臂上的應(yīng)用可以說(shuō)十分廣泛，它的工作原理與數(shù)控機(jī)床的工作原理十分類似，都是在選定工作原點(diǎn)的情況下，控制工作頭在沿三個(gè)坐標(biāo)軸上的移動(dòng)來(lái)，實(shí)現(xiàn)工作頭在整個(gè)運(yùn)動(dòng)立體空間上的移動(dòng)。對(duì)于沿X、Y、Z坐標(biāo)軸直線移動(dòng)的機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)，需要控制好工作頭在三個(gè)坐標(biāo)軸上的運(yùn)動(dòng)銜接，可以說(shuō)工作頭的運(yùn)動(dòng)軌跡是在三個(gè)坐標(biāo)軸上運(yùn)動(dòng)的疊加，這樣可以使得運(yùn)動(dòng)的精度更加可靠，運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和可靠性都得到大大地提高，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)的合理性和有效性。但是，沿X、Y、Z坐標(biāo)軸直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人手臂的工作也存在許多的缺點(diǎn)，比如說(shuō)，要想實(shí)現(xiàn)工作頭在X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸上直線移動(dòng)，就必須將設(shè)計(jì)的空間包含所有的工作頭涉及的工作點(diǎn)，并且還有保留一定的剩余空間，保證工作頭在工作空間里的自由移動(dòng)。這樣就加大了設(shè)計(jì)機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)空間，也加大了設(shè)計(jì)時(shí)的工件材料和重量。這樣不利于機(jī)器人的正常行走，為機(jī)器人的設(shè)計(jì)加大了難度。2.2.3 仿人類手臂式的機(jī)器人手臂仿人類手臂式的機(jī)器人手臂是在全世界中應(yīng)用最為廣泛的一種機(jī)器人手臂，在我國(guó)也得到了廣泛的應(yīng)用，我國(guó)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)也得到了廣泛發(fā)展，使其技術(shù)得到了成熟。仿人類手臂式的機(jī)器人手臂是一種根據(jù)人類的手臂而演化出的機(jī)器人手臂，這種機(jī)器人手臂不同于蠕動(dòng)式機(jī)器人手臂的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計(jì)難度高，也不同于沿X、Y、Z坐標(biāo)軸直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人手臂的使用空間的過(guò)大，過(guò)多的浪費(fèi)使用空間，方人類手臂式的機(jī)器人手臂有自己的特點(diǎn)。仿人類手臂式的機(jī)器人手臂的功能是使工作點(diǎn)實(shí)現(xiàn)伸縮、旋轉(zhuǎn)、擺動(dòng)等功能，所以在仿人類機(jī)器人手臂中包括手臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、手臂擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。在結(jié)構(gòu)上來(lái)看，比蠕動(dòng)式機(jī)器人手臂較為簡(jiǎn)單。并且機(jī)器人結(jié)構(gòu)中有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手臂的旋轉(zhuǎn)，不像沿X、Y、Z坐標(biāo)軸直線移動(dòng)的機(jī)器人手臂，智能做直線運(yùn)動(dòng)，從而加大了運(yùn)動(dòng)的空間。所以，綜合以上的三種機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)方案，他們各自有自己的使用范圍和特點(diǎn)，在不同的使用場(chǎng)合應(yīng)合理的選擇自己機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)方案。2.3 擺臂翼板的設(shè)計(jì)上面我們介紹了機(jī)械手手臂的設(shè)計(jì)方案，介紹了機(jī)械手手臂的設(shè)計(jì)類型。以下我們主要介紹機(jī)器人擺臂翼板的主要設(shè)計(jì)，包括機(jī)器人擺臂翼板的參數(shù)設(shè)計(jì)、動(dòng)力輸出設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)時(shí)問(wèn)題防御設(shè)計(jì)等。下面對(duì)主要的幾個(gè)方面進(jìn)行重要分析。2.3.1 注意事項(xiàng)機(jī)器人擺臂翼板的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)機(jī)器人性能有著重要的影響，一個(gè)機(jī)器人擺臂翼板的好壞，直接影響機(jī)器人傳動(dòng)的效果和性能，所以在對(duì)機(jī)器人擺臂翼板的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要保證機(jī)器人擺臂翼板的良好性能，從而設(shè)計(jì)出符合我們實(shí)際要求的機(jī)器人。下面對(duì)幾個(gè)具有代表性的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行具體的闡述和分析。1、良好的剛度 機(jī)器人擺臂翼板的剛度是否良好，將直接影響機(jī)器人的使用性能。良好的設(shè)計(jì)剛度可以使機(jī)器人擺臂翼板滿足機(jī)器人的使用性能。但是也要考慮我國(guó)機(jī)械制造的水平，不能憑空想象設(shè)計(jì)的剛度，不宜過(guò)大或過(guò)小。多大的剛度可能對(duì)機(jī)器人手臂的影響不大，但是在制造過(guò)程中對(duì)人力物力的消耗太大，不利于大批量的設(shè)計(jì)制造。過(guò)小的設(shè)計(jì)剛度可能不符合設(shè)計(jì)的要求，不能保證機(jī)械手的工作條件。2、較輕的質(zhì)量 機(jī)器人擺臂翼板的工作條件復(fù)雜多樣，可能會(huì)在十分嚴(yán)峻的條件下工作，例如在高速下工作。在這種情況下對(duì)機(jī)器人擺臂翼板的質(zhì)量有十分苛刻的要求，不能過(guò)大。過(guò)大的質(zhì)量在高速運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，是機(jī)器人擺臂翼板不能正常的停止運(yùn)動(dòng)，可能會(huì)造成一定的人員傷亡。而且過(guò)大的重量還會(huì)浪費(fèi)不必要的能源。3、良好的導(dǎo)向性 機(jī)器人擺臂翼板的工作是為機(jī)械手的工作服務(wù)的，將直接為機(jī)械手的抓取工作提供各種條件。機(jī)械手的抓取工作需要良好的方向性和準(zhǔn)確的位置關(guān)系，這就需要機(jī)器人擺臂翼板具有良好的導(dǎo)向性。良好的導(dǎo)向性將使機(jī)械手和抓取的工件有良好的定位，不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)位置的錯(cuò)位，直接保證機(jī)械手的抓取要求。4、良好的強(qiáng)度 機(jī)械手抓取物件的質(zhì)量可能會(huì)很重，對(duì)機(jī)器人擺臂翼板的要求會(huì)十分高，如果強(qiáng)度不夠強(qiáng)，可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)械手抓取不到物件。所以，要保證好機(jī)器人擺臂翼板的良好強(qiáng)度。2.3.2 參數(shù)計(jì)算機(jī)器人擺臂翼板的設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)機(jī)器人擺臂翼板的受力進(jìn)行受力分析，求出相應(yīng)的尺寸計(jì)算要求。下面討論機(jī)器人擺臂翼板在擺動(dòng)時(shí)的受力分析。機(jī)器人擺臂翼板在擺動(dòng)時(shí)的受力分析可根據(jù)下面的公式進(jìn)行計(jì)算M驅(qū)=M摩+M慣式中M驅(qū)表示驅(qū)動(dòng)力矩 M摩表示摩擦力矩 M慣表示慣性力矩3 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 探測(cè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的力學(xué)原理探測(cè)機(jī)器人在行走過(guò)程中可能會(huì)遇到高低不平地面的情況，這就需要探測(cè)機(jī)器人的行走機(jī)構(gòu)具有良好的爬行能力，在爬行過(guò)程中可能還要碰到各種可能的情況。下面對(duì)爬行機(jī)構(gòu)的力學(xué)原理進(jìn)行受力分析。在整個(gè)探測(cè)機(jī)器人行走在崎嶇不平道路過(guò)程中，可以將行走過(guò)程分為兩部分。一部分是在下坡階段，在這一階段時(shí)，要保證機(jī)器人的穩(wěn)定性，所以不用有加大的速度；另一部分是在上坡階段，這是也要減少機(jī)器人的速度，一保證機(jī)器人獲得加大的驅(qū)動(dòng)力。在這兩個(gè)階段，機(jī)器人的擺臂在擺臂過(guò)程中，擺臂的重心應(yīng)在大鏈輪三分之一出的下方，所以要保證重心的下降，以保證機(jī)器人行走的穩(wěn)定性。要保證機(jī)器人行走時(shí)的不打滑，要使機(jī)器人的重心在小帶輪的幾何中心的下方。在機(jī)器人行走時(shí)，機(jī)器人的整體車型的受力情況即是在前輪離開地面時(shí)。3.2 機(jī)器人電動(dòng)機(jī)的選擇機(jī)器人電動(dòng)機(jī)的選擇是根據(jù)機(jī)器人和機(jī)器人的負(fù)載之和的重量選擇的，機(jī)器人重量的大小主要是有機(jī)器人的負(fù)載所決定的。在機(jī)器人設(shè)計(jì)中，一定要考慮機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，較大的質(zhì)量就獲得較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。機(jī)器人電動(dòng)機(jī)的選擇還必須考慮機(jī)器人的傳動(dòng)方式，考慮機(jī)器人傳動(dòng)時(shí)機(jī)器人功率的利用率，要盡量提高機(jī)器人功率的利用率，這樣對(duì)機(jī)器人電動(dòng)機(jī)的選擇也有幫助?？紤]到機(jī)器人設(shè)計(jì)時(shí)機(jī)器人和機(jī)器人負(fù)載重量之和對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響，所以要選擇傳動(dòng)平穩(wěn)的傳動(dòng)方式。假設(shè)機(jī)器人和機(jī)器人負(fù)載的重量為9kg，具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可能造成機(jī)器人行走時(shí)的震動(dòng)。而帶傳動(dòng)時(shí)傳動(dòng)平穩(wěn)，可以減少機(jī)器人的震動(dòng)。所以首次選擇帶傳動(dòng)方式。機(jī)器人帶傳動(dòng)時(shí)的傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖如下：圖3.1 傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖根據(jù)機(jī)器人帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖可以得出，在帶傳動(dòng)過(guò)程中機(jī)器人主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的傳動(dòng)比為 n0/n1=d1/d0 式（3.1）由式（3.1）得 n0=0.5rad/s由機(jī)器人帶傳動(dòng)主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速的計(jì)算數(shù)據(jù)可以推斷出，機(jī)器人電動(dòng)機(jī)的選擇種類只有一種12ZYJ-60J的永磁直流減速電機(jī)。12ZYJ-60J的直流減速電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為30rad/s，功率為10W。3.3 機(jī)器人參數(shù)計(jì)算和強(qiáng)度校核機(jī)器人設(shè)計(jì)中，要考慮機(jī)器人的尺寸計(jì)算，保證機(jī)器人的設(shè)計(jì)零件符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，一些事標(biāo)準(zhǔn)件的零件可根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查找出相應(yīng)的尺寸，并且符合相應(yīng)的配合關(guān)系。這樣接需要設(shè)計(jì)出機(jī)器人零件的尺寸。在機(jī)械設(shè)計(jì)中還需要考慮到設(shè)計(jì)零件的強(qiáng)度校核，保證機(jī)器人在行走和抓取零件時(shí)正確工作，不會(huì)產(chǎn)生因機(jī)器人零件的強(qiáng)度不夠造成零件的過(guò)度磨損，這樣會(huì)造成機(jī)器人的使用壽命的嚴(yán)重下降或根本不能使用。因此，機(jī)器人的參數(shù)計(jì)算和強(qiáng)度校核在設(shè)計(jì)過(guò)程中屬于檢測(cè)階段，檢測(cè)零件的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度，是機(jī)器人設(shè)計(jì)過(guò)程中的不可或缺的一部分。下面對(duì)一些重要的設(shè)計(jì)零件進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。3.3.1 齒輪傳動(dòng)的參數(shù)計(jì)算和強(qiáng)度校核1、直齒輪的受力分析在直齒輪傳動(dòng)中，直齒輪的受力是從動(dòng)輪在主動(dòng)輪的作用下傳動(dòng)，而主動(dòng)輪在從動(dòng)輪的作用下阻止傳動(dòng)，主動(dòng)輪收到了阻力，而從動(dòng)輪受到了推動(dòng)力。在直齒輪傳動(dòng)中，可以將從動(dòng)輪的受力分成幾個(gè)部分，可以分為圓周力Ft1和徑向力Fr1。在將合力進(jìn)行受力分析時(shí)的受力分解，圓周力和徑向力存在一定的關(guān)系。下面對(duì)圓周力和徑向力進(jìn)行分析，與直齒輪的設(shè)計(jì)有關(guān)。 式（3.2） 式（3.3）上式中表示了直齒圓柱齒輪中圓周力、徑向力和法向力之間的關(guān)系。2、斜齒圓柱齒輪的受力分析在斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)中，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪之間的關(guān)系和直齒圓柱齒輪之間的關(guān)系一樣，都是主動(dòng)輪帶動(dòng)從動(dòng)輪傳動(dòng)，主動(dòng)輪收到從動(dòng)輪的阻力，從動(dòng)輪受到主動(dòng)輪的推力。他們之間唯一的不同點(diǎn)是在對(duì)法向力進(jìn)行分解時(shí)，在斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)中分解為三個(gè)力，分別為圓周力Ft、徑向力Fr和軸向力Fa。在這三個(gè)分力中，也存在著一定的大小關(guān)系，他們之間的關(guān)系與斜齒圓柱齒輪的制造有關(guān)。下面對(duì)這三種關(guān)系進(jìn)行分析。 式（3.4） 式（3.5） 式（3.6）以上三個(gè)公式講述了斜齒圓柱齒輪三個(gè)分力之間的關(guān)系，可以根據(jù)斜齒圓柱齒輪三個(gè)分力之間的關(guān)系，對(duì)齒輪進(jìn)行校核。3、直齒輪的強(qiáng)度校核直齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)，直齒輪之間收到了磨損而造成齒輪之間的強(qiáng)度減弱，對(duì)齒輪的傳動(dòng)和強(qiáng)度計(jì)算性能造成了損失。對(duì)齒輪的強(qiáng)度校核，可以根據(jù)以下的公式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和判斷直齒輪是否符合傳動(dòng)條件。 式（3.7）根據(jù)上式計(jì)算可以得到 式（3.8）以上是直齒圓柱齒輪的強(qiáng)度校核公式，可以根據(jù)上面兩個(gè)公式判斷直齒輪的設(shè)計(jì)強(qiáng)度是否符合直齒圓柱齒輪傳動(dòng)是否符合強(qiáng)度要求。4、斜齒輪的強(qiáng)度校核斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)，斜齒輪的強(qiáng)度校核也與直齒輪傳動(dòng)相似，它的強(qiáng)度與斜齒輪傳動(dòng)時(shí)的載荷和磨損情況有關(guān)。對(duì)于斜齒圓柱齒輪的強(qiáng)度校核，可以根據(jù)以下的公式進(jìn)行判斷，判斷斜齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度是否滿足傳動(dòng)條件。 式（3.9）根據(jù)上式計(jì)算可以得出 式（3.10）以上是斜齒圓柱齒輪的強(qiáng)度校核計(jì)算公式，可以根據(jù)上面兩個(gè)公式來(lái)判斷斜齒輪的設(shè)計(jì)強(qiáng)度是否符合斜齒輪傳動(dòng)時(shí)的強(qiáng)度要求。5、直齒輪齒面的疲勞強(qiáng)度計(jì)算在直齒圓柱齒輪中，由于直齒輪的接觸和相對(duì)的滑動(dòng)，對(duì)直齒輪的齒面造成了一定量的磨損，這樣會(huì)使齒輪的接觸強(qiáng)度造成相應(yīng)的下降。所以一定要保證齒輪有一定量的疲勞磨損強(qiáng)度空間，保證齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度。下面根據(jù)直齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算公式校核齒輪的疲勞強(qiáng)度。齒輪齒面的接觸強(qiáng)度計(jì)算公式 式（3.11）根據(jù)上式的公式計(jì)算出 式（3.12） 式（3.13）6、斜齒輪齒面的疲勞強(qiáng)度計(jì)算在斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)中，也與直齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)的情況類似，需要存在一定的疲勞磨損空間，以保證齒輪在一定的磨損量時(shí)還可以保證齒輪的傳動(dòng)性能，這樣就需要對(duì)齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)下面公式進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的計(jì)算。 式（3.14）對(duì)上式進(jìn)行計(jì)算得出 式（3.15） 式（3.16）7、齒輪傳動(dòng)時(shí)的許用應(yīng)力齒輪在傳動(dòng)過(guò)程中，齒輪的失效形式主要有輪齒折斷、齒面磨損、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合和塑性變形等。在設(shè)計(jì)一般使用的齒輪傳動(dòng)時(shí)，通常只按保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算和保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算兩種準(zhǔn)則。所以，在計(jì)算許用應(yīng)力時(shí)，一般考慮接觸疲勞許用應(yīng)力和彎曲疲勞許用應(yīng)力。下面介紹接觸疲勞許用應(yīng)力和彎曲疲勞許用應(yīng)力的計(jì)算方法。接觸疲勞許用應(yīng)力的計(jì)算公式 式（3.17）彎曲疲勞許用應(yīng)力的計(jì)算公式 式（3.18）3.3.2 蝸桿傳動(dòng)時(shí)參數(shù)計(jì)算和強(qiáng)度校核蝸桿傳動(dòng)可以看做為一個(gè)特殊的齒輪傳動(dòng)，它的傳動(dòng)比比齒輪傳動(dòng)時(shí)的要大得多，而且蝸桿傳動(dòng)時(shí)的傳動(dòng)平穩(wěn)性比齒輪傳動(dòng)時(shí)差得多，產(chǎn)生嚴(yán)重的噪音。所以在蝸桿傳動(dòng)時(shí)，更要保證傳動(dòng)時(shí)的參數(shù)計(jì)算和強(qiáng)度校核。下面對(duì)蝸桿傳動(dòng)時(shí)的參數(shù)計(jì)算和強(qiáng)度校核進(jìn)行重點(diǎn)分析。1、蝸桿傳動(dòng)時(shí)的參數(shù)計(jì)算在蝸輪傳動(dòng)中，要對(duì)蝸輪的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì)，保證蝸輪的尺寸符合我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，不能憑空的胡亂設(shè)計(jì)。因此，對(duì)蝸輪傳動(dòng)時(shí)對(duì)蝸輪的基本尺寸要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。1) 傳動(dòng)時(shí)的模數(shù)和壓力角在蝸桿傳動(dòng)時(shí)，要想保證蝸輪和蝸桿的配合傳動(dòng)，就必須要保證蝸輪和蝸桿的模數(shù)和壓力角都各自對(duì)應(yīng)相等，即 式（3.19） 式（3.20）圖3.2蝸桿傳動(dòng)示意圖2） 蝸桿分度圓直徑在蝸桿傳動(dòng)中，為了保證蝸桿與渦輪的正確嚙合，常用語(yǔ)蝸桿具有相同尺寸的蝸桿滾刀來(lái)加工與其配對(duì)的蝸輪。為了限制蝸輪滾刀的數(shù)目和滾刀的標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)蝸桿進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算。利用一下公式進(jìn)行蝸桿直徑計(jì)算。 式（3.21）3） 蝸桿頭數(shù)的設(shè)計(jì)我國(guó)對(duì)于蝸桿頭數(shù)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了規(guī)定，常用的蝸桿頭數(shù)為1、2、4、6。這是由于蝸桿頭數(shù)的提高，可以提高傳動(dòng)的效率，但是隨著蝸桿頭數(shù)的提高，對(duì)蝸桿的制造加工帶來(lái)了較大的困難，所以蝸桿頭數(shù)不宜過(guò)大或過(guò)小。4） 導(dǎo)程角蝸桿傳動(dòng)時(shí)的導(dǎo)程角的計(jì)算，可以根據(jù)以下公式進(jìn)行計(jì)算 式（3.22）5） 傳動(dòng)比和齒數(shù)比傳動(dòng)比和齒數(shù)比的計(jì)算公式可以根據(jù)以下公式計(jì)算 式（3.23） 式（3.24）在蝸桿為主動(dòng)時(shí) 式（3.25）6） 蝸輪齒數(shù)為了避免用蝸輪滾刀切制蝸輪時(shí)產(chǎn)生根切現(xiàn)象，理論上要保證,但是當(dāng)z<26時(shí)，將影響蝸輪傳動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性，當(dāng)z>30時(shí)，可以始終保持兩對(duì)以上的齒嚙合，所以規(guī)定z要大于28。7） 蝸輪傳動(dòng)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)中心距根據(jù)公式可以計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)中心距的具體數(shù)值 式（3.26）2、蝸桿傳動(dòng)時(shí)的幾何尺寸計(jì)算在蝸桿傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算時(shí)，主要是根據(jù)以下幾個(gè)計(jì)算公式來(lái)計(jì)算普通圓柱蝸桿傳動(dòng)基本幾何尺寸的計(jì)算關(guān)系。如下：計(jì)算蝸桿傳動(dòng)時(shí)中心距 式（3.27）蝸輪變?yōu)橄禂?shù) 式（3.28）蝸桿分度圓直徑 式（3.29）漸開線蝸桿基圓直徑 式（3.30）3、普通圓柱蝸桿的傳動(dòng)承載能力計(jì)算1）蝸桿傳動(dòng)的失效形式與齒輪傳動(dòng)時(shí)相類似，蝸桿傳動(dòng)時(shí)有自己特定的失效形式。它的主要失效形式有點(diǎn)蝕、齒根折斷、齒面膠合和過(guò)度磨損等。由于材料和結(jié)構(gòu)上的原因，蝸桿的螺旋齒部分的強(qiáng)度高于蝸輪齒輪的強(qiáng)度，所以失效形式主要發(fā)生在蝸輪輪齒上。由于蝸桿與蝸輪齒面間有較大的相對(duì)滑動(dòng)，從而增加了產(chǎn)生膠合和磨損失效的可能性，因此蝸桿傳動(dòng)時(shí)，因齒面膠合而失效的可能性比較大。因此，蝸桿傳動(dòng)時(shí)的承載能力往往受到抗膠合能力的限制。從上述蝸桿傳動(dòng)時(shí)的失效形式可知，蝸桿、蝸輪的材料不僅需要具有足夠的強(qiáng)度，更需要具有良好的磨合和耐磨性。所以在蝸輪和蝸桿的設(shè)計(jì)制造中，對(duì)材料進(jìn)行淬火滲碳來(lái)提高表面硬度，增加耐磨性。而且對(duì)材料也要進(jìn)行精心選擇。2）蝸桿傳動(dòng)時(shí)的受力分析蝸桿傳動(dòng)時(shí)的受力分析與斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)時(shí)相類似。在進(jìn)行蝸桿傳動(dòng)時(shí)的受力分析時(shí)，通常不考慮摩擦力的影響。圖33為蝸桿傳動(dòng)的受力分析上圖所示的是優(yōu)選蝸桿為主動(dòng)件，蝸桿螺旋面上的受力分析。設(shè)Fn為集中作用在節(jié)點(diǎn)P處的法向載荷，它作用于法向界面Pabc內(nèi)。Fn可以分解為三個(gè)相互垂直的分力，分別為圓周力、徑向力、軸向力。在確定各力的方向時(shí)，尤其需要注意軸向力方向的確定。因?yàn)檩S向力的方向是由螺旋線的旋向和蝸桿的轉(zhuǎn)向來(lái)決定的。由上圖所示，該蝸桿的旋向?yàn)橛倚?，蝸桿齒的右旋為工作面，故蝸桿所受的軸向力必然指向左端。如果蝸桿的旋向?yàn)樽笮?，則蝸桿齒的左側(cè)為工作面，故此時(shí)的蝸桿軸向力指向右側(cè)。至于蝸桿所受圓周力的方向，總是與它的轉(zhuǎn)向相反，徑向力的方向總是指向軸心。對(duì)各力的大小可以按照下列各式計(jì)算，各力的單位均為N。 式（3.31） 式（3.32） 式（3.33） 式（3.34）式中 T1、T2分別為蝸桿即蝸輪上的公稱轉(zhuǎn)矩，單位N.mm d1、d2分別為蝸桿及蝸輪的分度圓直徑，單位mm4、蝸桿傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算1）蝸桿齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算得原始公式來(lái)源于赫茲公式。即 式（3.35）式中 表示嚙合齒面上的法向載荷 表示接觸線總長(zhǎng) 表示載荷系數(shù) 表示材料的彈性影響系數(shù)將上式的公式進(jìn)行換算化簡(jiǎn)，得到蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式為 式（3.36）式中 K表示載荷系數(shù)，。其中Ka為使用系數(shù)，K為齒向載荷分布系數(shù)，Kv為動(dòng)載荷系數(shù)。2）蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算蝸輪輪齒因彎曲強(qiáng)度不足而失效的情況，多是發(fā)生在蝸輪齒數(shù)較多或開始傳動(dòng)中。在計(jì)算蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，通常把蝸輪近似的當(dāng)作斜齒圓柱齒輪來(lái)考慮，因此可以根據(jù)斜齒圓柱齒輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式來(lái)計(jì)算。下面介紹蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式 式（3.37）上式中 b2表示蝸輪輪齒弧長(zhǎng) 表示法面模數(shù) 表示齒根應(yīng)力矯正系數(shù) 表示彎曲疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù) 表示螺旋角影響系數(shù)將上式化簡(jiǎn)得到蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式，即 式（3.38）式中 表示蝸輪齒根彎曲應(yīng)力 表示蝸輪齒形系數(shù)，可以由蝸輪的當(dāng)量齒數(shù)和蝸輪的變形系數(shù)查表得出 表示蝸輪的許用彎曲應(yīng)力這一部分是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，是本次設(shè)計(jì)是否合理和整體結(jié)構(gòu)是否合理的關(guān)鍵。通過(guò)以上的設(shè)計(jì)計(jì)算，可任意計(jì)算出機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)和整體結(jié)構(gòu)，還可以判斷出機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的行走能力和各個(gè)零件的使用能力和壽命。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，就需要通過(guò)計(jì)算來(lái)判斷機(jī)器人零件設(shè)計(jì)的是否合理，零件的設(shè)計(jì)方法是否符合國(guó)家的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，是否符合零件的使用條件和使用氛圍。4 控制電路設(shè)計(jì)和選擇4.1 控制電路的設(shè)計(jì)在對(duì)于機(jī)器人行走的控制電路設(shè)計(jì)中，控制方案的設(shè)計(jì)有機(jī)器人的主要功能有關(guān)，也與機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)。機(jī)器人的控制電路主要是服務(wù)于機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，所以機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與機(jī)器人控制電路的設(shè)計(jì)息息相關(guān)，對(duì)機(jī)器人控制電路的設(shè)計(jì)有著至關(guān)重要的作用。在我國(guó)，對(duì)于機(jī)器人的控制電路設(shè)計(jì)只要是采用電氣控制技術(shù)和無(wú)線變成控制技術(shù)。這是因?yàn)殡姎饪刂萍夹g(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，在我國(guó)的這種控制技術(shù)已經(jīng)十分完善。而且到目前為止電氣控制系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用十分廣泛，已成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的重要手段。對(duì)于無(wú)線編程控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這樣的控制技術(shù)使得對(duì)機(jī)器人的控制更加完善，更加趨向于自動(dòng)化。在我們這次的機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，由于我們所學(xué)知識(shí)的有限性和對(duì)所學(xué)知識(shí)掌握的不徹底性，還有我們?nèi)狈?duì)機(jī)器人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，所以我們只能設(shè)計(jì)出機(jī)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)器人，對(duì)于這樣的機(jī)器人的控制電路，建議采用簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)方案。所以對(duì)于我們這一次的控制電路的設(shè)計(jì)，主要采用控制開關(guān)、變阻器等控制元件，利用他們的組合來(lái)組成機(jī)器人的控制電路。這次電路控制的設(shè)計(jì)方案如下所示圖4.1 基本控制電路圖上圖所示為機(jī)器人的控制電路圖，圖中的電動(dòng)機(jī)都含有正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停機(jī)三種自然狀態(tài)。這種設(shè)計(jì)方案有許多的優(yōu)點(diǎn)，途中的每一個(gè)電動(dòng)機(jī)都可以單獨(dú)的行動(dòng)，任何一個(gè)電動(dòng)機(jī)停止工作，并不影響整個(gè)電路的正常工作，保證了整個(gè)電路的獨(dú)立性和完整性，這是本次設(shè)計(jì)的第一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是本次設(shè)計(jì)中采用了中間斷開的雙向出點(diǎn)多級(jí)開關(guān)。這種開關(guān)的主要作用是為了避免電機(jī)的同時(shí)供電，采用這樣的開關(guān)，就只能是一種供電狀態(tài)，或者是正向電流提供電動(dòng)機(jī)的電流輸送，或者是反向電流提供電動(dòng)機(jī)的電流輸送。這樣就很好的避免了兩種電流同時(shí)供電的尷尬。圖4.2 指示電路的控制電路上圖所示的為在原來(lái)的基礎(chǔ)上又加了指示器，唯一的改變是在電動(dòng)機(jī)上并聯(lián)了發(fā)光二極管，主要是利用二極管的單向?qū)щ娦院桶l(fā)光二極管的發(fā)光作用，來(lái)判斷電動(dòng)機(jī)的電流方向。這種電路的好處是不用再刻意的判斷電動(dòng)機(jī)的電流方向，可以再實(shí)際工作中直接看出電動(dòng)機(jī)的流向。4.2 電路開關(guān)的選用對(duì)于整個(gè)電路控制設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，電路開關(guān)的設(shè)計(jì)顯得不是那么重要，只是對(duì)整個(gè)電路的電流方向和通斷進(jìn)行控制。但是對(duì)于實(shí)際的操作中，開關(guān)起到至關(guān)重要的作用。有時(shí)一個(gè)電路開關(guān)的選擇錯(cuò)誤，可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的癱瘓，或者導(dǎo)致整個(gè)機(jī)器人因電流的原因而燒壞，更有甚者會(huì)危及我們的生命健康。由此可以看出，機(jī)器人電路開關(guān)的選擇，也是控制電路設(shè)計(jì)的不可或缺的一部分。對(duì)于一個(gè)電路開關(guān)的選用，一定要根據(jù)開關(guān)自身的特性來(lái)選擇。電路開關(guān)自身的性質(zhì)，決定著電路開關(guān)在電路中起到了什么樣的作用，例如中間斷開的雙向觸點(diǎn)多極開關(guān)的自身特性，決定著這種開關(guān)可以實(shí)現(xiàn)只有一種方向的電流走向。另外在電路開關(guān)的選擇中，還要考慮開關(guān)的安裝性。例如即使一種電路開關(guān)符合設(shè)計(jì)電路總線的電流走向，但是在實(shí)際中電路開關(guān)不能再實(shí)際中進(jìn)行安裝，或者安裝的穩(wěn)定性降低，這樣就會(huì)造成安全隱患，這種電路開關(guān)在電路設(shè)計(jì)中也不能使用。所以，實(shí)際的電路開關(guān)在設(shè)計(jì)中藥考慮多方面的因素。在本次設(shè)計(jì)中對(duì)電路開關(guān)的選擇是總開關(guān)選用XN-19的型號(hào)，變阻器的型號(hào)選用SA-198型的變阻器。4.3 控制器的設(shè)計(jì)在機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，控制器的設(shè)計(jì)也是整體設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分。例如對(duì)接觸器、繼電器和低壓開關(guān)電器的選擇，它們?cè)谡麄€(gè)電路中的作用，決定著繼電器的設(shè)計(jì)在整個(gè)電路設(shè)計(jì)中的地位。所以在繼電器的設(shè)計(jì)中，也要根據(jù)實(shí)際情況具體的選擇出于設(shè)計(jì)內(nèi)容相關(guān)的控制器。例如，對(duì)于接觸器的選擇可以根據(jù)接觸器所適用的電流環(huán)境，將接觸器認(rèn)為直流接觸器和交流接觸器，還可以根據(jù)