【摘要】 随着社会的发展需要，机器人已经渗透了我们的生活、工作和经济方面，并且起到了很大的作用。机器人的研究和发展对我们的经济发展有很多的影响。 本文介绍了国内外爬行机器人的发展状况，本课题的研究意义，并对其进行了功能原理分析，在总结国内外爬行机器人现状的基础上，对管道外爬行机器人进行了机构设计和理论分析。 在本次设计中，管道外爬行机器人采用曲柄滑块机构，实现爬行过程。选择了步进电机作为驱动电机;确定了曲柄、连杆构件的尺寸，并以气缸作为夹持器的动力源；根据曲柄滑块的工作原理对爬树机器人进行运动分析;分析了爬行机器人的控制系统，并介绍了各个控制部分工作原理和特点。最后对该爬行机器人做了仿真。 关键词：机器人曲柄滑块机构管道外爬行机器人仿真 ［ABSTRACT］ With the
need of the developi
ng society,robots have permeated i
nto every aspect of our life,work a
nd eco
nomics,a
nd are playi
ng a
n importa
nt role.The research a
nd developme
nt of the robots have a lot of i
nflue
nce o
n our eco
nomic expa
nsio
n. I
n this article, prese
nt situatio
n a
nd developme
nt of climbi
ng tree robot are i
ntroduced, as well as the importa
nce of the reserch of the climbi
ng robot, at the same time its pri
nciple is a
nalyzed. After summarizi
ng the prese
nt situatio
n of climbi
ng robot at home a
nd abroad, mecha
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nalysis Pipi
ng crawl alo
ng the robot are fi
nished. I
n this desig
n, Crawled robots alo
ng pi
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nism, the realizatio
n process of reptile. Choose a stepper motor as a motor, Determi
ne the cra
nk co
n
necti
ng the size of compo
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ng to the worki
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n a
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ntrol system of climbi
ng robot co
ntrol system, further, each pri
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nd trait of co
ntrol systerm is i
ntroduced, at the last, simulatio
n is made. Key words :Robot；Cra
nk-slider mecha
nism；Crawled robots alo
ng pi
neli
ne ; Simulatio
n 目录 目录.............................................................................................................................1 第一章绪论..............................................................................................................3 1.1机器人的定义....................................................................................... 3 1.2国内外机器人的现状及发展................................................................3 1.21国外机器人的发展............................................................................3 1.22国内机器人的发展............................................................................5 1.23国内外相关机器人的工作原理分析................................................6 1.3课题来源，目的及意义........................................................................9 1.4课题需要完成的主要任务...................................................................10 第二章管外爬行机器人的机构方案设计............................................................11 2.1总体机构方案设计...............................................................................11 2.11坐标样式...........................................................................................11 2.12机构方式...........................................................................................12 2.13驱动方式的选择...............................................................................12 2.14驱动电机的选择...............................................................................13 2.15爬行机器人的主要特点...................................................................14 2.2爬行机器人机构设计...........................................................................16 2.21机构设计.........................................................................................16 2.22机构简介.........................................................................................17 2.3结构原理分析.......................................................................................18 2.4运动原理分析.......................................................................................19 2.5管道外爬行机器人运动方案设计.......................................................19 2.51机器人预期功能要求.....................................................................19 2.52功能原理设计.................................................................................19 2.53运动方案的确定.............................................................................19 2.54执行机构材料的选择.....................................................................20 2.55位移和速度分析.............................................................................22 2.56执行机构运动简图.........................................................................23 2.6本章小结...............................................................................................23 第三章管道外爬行机器人的实体建模............................................................24 3.1设计软件-UG5的介绍.................................................................24 3.11 UG5的功能特点.............................................................................25 3.12使用UG的优点..............................................................................25 3.2爬行机器人的实体建模.......................................................................26 3.21滑块（方形架）的建模.................................................................26 3.22夹持器的建模...............................................................................27 3.23连杆、曲柄的建模...........................................................................28 3.24联轴器的建模.................................................................................28 3.25各种连接销的建模.........................................................................29 3.26各种标准件的使用.........................................................................30 3.27键的建模.........................................................................................30 3.28爬行机器人的装配.........................................................................31 3.29机器人的二维视图.........................................................................33 3.3本章小结...........................................................................................33 第四章爬行机器人的运动仿真 4.1爬行机器人的仿真......................................................................... .34 4.11连杆的建立...................................................................................34 4.12运动副的建立...............................................................................34 4.13爬行机器人的仿真.......................................................................35 4.2爬行机器人的控制...........................................................................36 4.21传感器的控制...............................................................................36 4.22电机的控制...................................................................................36 4.3本章小结.........................................................................................40 总结......................................................................................................................41 致谢........................................................................................................................42 参考文献................................................................................................................43 第一章绪论 1.1机器人的定义 早在1923年，捷克作家卡佩克发表了科幻剧本《洛桑万能机器人》。卡佩克把捷克语“Robata“写成Robot”，其意思是农奴，预告了机器人的发展对人类社会科学与技术的悲剧性影响，因而极受关注，这被当做了“机器人”（Robot）一词的起源。“机器人”（robot）一词常常认为是人一样的机器，其经常出现在各种科幻电影和小说中。 与科幻作家所想象的超人机器人不同的是，更现实的机器人只是一类特殊的自动机器，它具有与人的四肢相比拟的运动机构，可接受视觉、听觉、触觉等传感信息，在计算机即电脑的指挥下完成各种机械操作功能，当前主要是代替人进行比较通用、灵巧、自主的重复操作。机器人不仅可以把人类从条件恶劣、繁重单调的作业中解放出来，而且在力量、精度和速度以及特殊环境下的生存和工作能力等方面有人类无法替代的优点。机器人的应用和研究对提高劳动上产率、推动科技发展具有重要意义，同时也成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的一个重要标志。机器人在工业、国防和科学技术中日益广泛的应用带来了巨大的经济和社会效益、也有力的推动了有关学科和技术领域的发展，从而使其成为一个活跃的、富有魅力的研究领域。 近几十年来，机器人技术不断得到发展，其应用领域也越来越广泛，人们期望机器人在许多人类不能到达的区域能代替人类完成更复杂的任务。随着应用