多用途机器人结构设计及控制

多用途机器人结构设计及控制

摘  要

机器人不仅具有人类所不能完成的动作，还可以根据人们的意愿进行合理的智能化设计。通过各种合理化设计，机器人被应用于各个领域。因此，国外发达国家对机器人的研究给予了高度的重视。本文简要介绍了机器人的发展和现状，并介绍了机器人的意义。在介绍完机器人的底盘设计方案和机械臂的设计方案后，对机器人各个部分的结构设计以及各个部件的工作原理进行了描述，并且对机械臂的各个部分的参数进行了选定，对驱动电机进行了选择。并且参考国内外工业机器人的发展状况，提出了实用化的机械手结构并介绍了该机械手的控制方式和对机械手进行了受力分析。本次设计主要完成解救人质机器人部分功能的完善，对机器人存在的不足之处进行改善，尤其是在机械臂方面，对其实用化设计。

关键词： 机器人  机械臂  运动分析  参数

目  录

摘要 i

Abstract ii

目录 iii

第一章  绪论 1

1.1 选题的背景与意义 1

1.2 国内外概括 1

1.3 研究内容 4

第二章  设计任务 6

2.1 设计题目 6

2.2 设计目标与要求 6

2.3 设计内容 6

2.3.1 动作要求 7

2.3.2 机器人设计创新和实用化设计 7

第三章  设计方案拟定 8

3.1  设计方案概述 8

3.2  机器人主要组成部分 8

3.2.1 底盘结构概述 8

3.2.2  手臂结构概述 8

3.3  机器人执行任务步骤 9

3.3.1  穿过隧道 9

3.3.2  越过壕沟 10

3.3.3  解救人质 10

3.3.4  翻隔离墙 11

3.3.5  安放人质 11

第四章  动作执行机构的设计计算与分析 13

4.1  底盘结构设计计算与分析 13

4.1.1  底盘结构 13

4.1.2  底盘螺纹螺杆机构 13

4.2  机械手结构设计计算与分析 14

4.2.1  底座转动机构 14

4.2.2  机械臂平动机构 15

4.2.3  机械臂前端转动机构 16

4.2.4  机械手腕转动机构 16

4.2.5  机械手抓紧机构 17

第五章  动力与传动方案的设计计算与分析 18

5.1  底盘动力与传动的设计计算与分析 18

5.1.1  底盘的驱动部分 18

5.1.2  底盘的翻折部分（即底盘的螺纹螺杆机构） 18

5.2  手臂动力与传动的设计计算与分析 19

5.2.1  手臂的转台部分 19

5.2.2  手臂的垂直升降部分 19

5.2.3  手臂的水平伸缩部分 19

5.2.4 手臂前端转动部分 20

5.2.5  手臂的手腕部分 20

5.2.6  手臂的手爪部分 20

5.3  控制部分的设计计算与说明 20

5.3.1  电路的设计 20

5.3.2  电源的选择 21

5.4 人质舱的设计计算与说明 21

第六章 机械臂的新方拟定——即机械臂实用化设计 22

6.1 机械臂方案的设计 22

6.2 机械手的控制部分 23

6.2.1 液压站 23

6.2.2 机械手旋转控制 23

6.2.3 竖直油缸系统 24

6.2.4 水平油缸系统 24

6.2.5 夹持 24

6.3 机械手的受力分析 24

6.3.1 轴承节点受力计算 25

6.3.2 滚动轴承的选择与疲劳寿命的校核计算 30

第七章  总  结 32

参考文献 34