机械5

履带机器人行走机构的设计 摘要 随着我国改革开放的不断开展，我国经济建设和技术应用都得到了高速稳定的发展，机器人已成为各个行业必不可少的关键设备。移动机器人相比普通关节机器人增加了移动机构，移动的方式多种多样，有腿式移动机构，轮式移动机构，履带式移动机构等等，选择何种移动方式决定了移动机器人的工作性质和内容。 本篇中提出了一种结构巧妙、机动性好、稳定性能高的多功能履带式机器人设计方案，此设计移动方案的选择是采用了履带式驱动结构。结构整体使用模块化设计，以便后续拆卸维修，可以适应于各种复杂的路面，并可主动控制前后两侧摇臂的转动来调节机器人的运动姿态，从而达到辅助过坑、越障等动作。机器人的移动机构主要由四部分组成：主动轮减速机构、翼板转动机构、自适应路面执行机构、履带及履带轮运动机构。经过合理的设计后机器人将具有很好的环境适应能力、机动能力并能承受一定的掉落冲击。 本研究的意义是为机器人提供一个动力输出平台，主要完成了履带移动机构的设计，针对履带机器人中采用的履带、减速器、电动机等也进行了必要的阐析，通过对履带机器人的相关性能要求的验算，得出设计的结果基本上能够符合设计要求这一结果。 关键词：履带机器人;履带移动机构;模块化设计 Abstract With the co
nti
nuous developme
nt of Chi
na's reform a
nd ope
ni
ng up, Chi
na's eco
nomic co
nstructio
n a
nd tech
nology applicatio
n have bee
n developed rapidly a
nd steadily, a
nd robots have become a
n i
ndispe
nsable key equipme
nt i
nvarious i
ndustries. Comparedwith the ordi
nary mobile robot joi
nt robot i
ncreased the mobile mecha
nism, move i
n differe
ntways, have legs type mobile mecha
nism,wheeled mobile mecha
nism, caterpillar mobile mecha
nism a
nd so o
n, choosewhat ki
nd ofway to determi
ne the
nature ofwork a
nd co
nte
nts of the mobile robot. This paper puts forward a structure, good ma
neuverability, high stability performa
nce of multi-fu
nctio
n crawler robot desig
n, this desig
n is the choice of mobile solutio
ns adopted crawler drive structure. Structure of the overall use of modular desig
n, i
n order to follow-up mai
nte
na
nce, removal ca
n be adapted tovarious complicated road, a
nd ca
n tur
n o
n either side of the rocker arm before a
nd after active co
ntrol to regulate the robot's motio
n, so as to achieve auxiliary pit, surmou
nti
ng obstacles. The movi
ng mecha
nism of the robot co
nsists of four parts: the activewheel deceleratio
n mecha
nism, the rotati
ng mecha
nism of the airfoil, the adaptive paveme
nt actuator, the crawler a
nd the crawlerwheel moveme
nt mecha
nism. After a reaso
nable desig
n, the robotwill have good e
nviro
nme
ntal adaptability, ma
neuverability a
nd ca
nwithsta
nd certai
n drop impact. The sig
nifica
nce of this study is to provide a platform for power output for robot, mai
nly completed the crawler mobile mecha
nism desig
n, i
nview of the tracked robot track, speed reducer, motor a
nd so o
n has made the
necessary expatiates, through calculati
ng the related performa
nce requireme
nts of tracked robot, it is co
ncluded that the desig
n result ca
n basically meet the desig
n requireme
nts of the result. Keywords: tracked robot; tracked mobile mecha
nism;the modular desig
n 目录 第1章绪论1 1.1引言1 1.2履带机器人的发展概况1 1.3课题研究的意义及目的3 第2章履带机器人的结构设计3 2.1履带式机器人的设计要求5 2.2履带机器人的设计概述5 2.2.1多功能履带式机器人与其他类型移动机器人原理的对比5 2.2.2多功能履带式机器人与其他类型移动机器人特点的对比8 2.2.3多功能履带式机器人的设计参数9 2.3履带机器人的运动特性9 2.3.1平面运动及转弯9 2.3.2自撑起及涉水10 2.3.3越障10 2.4履带机器人的设计结构和尺寸11 2.4.1履带机器人行走机构的选择11 2.4.2多功能履带式机器人的结构组成和尺寸12 2.4.3多功能履带式机器人主要机构的工作原理13 2.5履带机器人的越障分析13 2.5.1跨越台阶13 2.5.2跨越沟槽14 2.5.3斜坡运动分析15 2.6机器人移动平台主履带电机的选择16 2.6.1机器人在平直的路上行驶16 2.6.2机器人在30°坡上匀速行驶17 2.6.3机器人的多姿态越阶17 2.7履带部分的设计19 2.7.1履带的选择19 2.7.2功率的计算19 2.7.3确定带的型号和节距20 2.7.4确定从动轮的直径21 2.7.5确定节线长度23 2.7.6确定设计功率时所需的带宽24 2.7.7功率验算26 2.7.8同步带的物理机械性能27 2.8履带主从动轮的设计27 2.8.1履带轮材料选择27 2.8.2履带轮形状及其主要尺寸的确定27 2.8.3履带轮齿形及齿面宽度的选择28 2.8.4履带轮所允许的公差30 2.9副履带部分设计31 2.9.1计算副履带的带宽31 2.9.2计算H带的基准额定功率31 2.9.3中心距的选择32 2.9.4计算副履带节线长度32 2.10履带翼板部分设计33 2.10.1履带翼板的作用33 2.10.2履带翼板设计33 2.11主履带的重心计算34 2.11.1翼板质量34 2.11.2履带从动轮的质量35 2.11.3张紧轮、调节轮质量35 2.11.4履带驱动装置重心35 2.12副履带的重心计算37 2.12.1主从动轮的重心坐标37 2.12.2翼板2的重心坐标38 2.12.3副履带的重心坐标38 2.13主履带及其摇臂也就是副履带总部分的重心计算38 第3章总结39 参考文献41 致谢43