文档介绍：家用遥控机器人设计 说明书
指导教师: 杨家军
设计者: 陈跃华魏博涛杨雁群
华中科技大学
目录
机器人功能用途简介及工作原理
机器人总图
设计方案,要求及尺寸选择
1) 手臂部分
2) 底盘部分
3) 内部结构
心得与体会
功能简介
该机器人使用电机驱动,用遥控器控制。机器人由轮子驱动可以在室内进行简单的行走。机器人的手臂可以伸缩,并可以抓取小件物品。机器人的身体可以上下升降,以抓取不同高度的物品。
用途简介
该机器人设计用于室内或较平整的场所,由遥控器控制来抓取小件物品; 主要用于老幼病弱在家中取水,药品,及毛巾等。该机器人设计用于室内或较平整的场所,由遥控器控制来抓取小件物品;主要用于老幼病弱在家中取水,药品,及毛巾等。
工作原理
该机器人主要由三部分组成:手臂部分,主体部分,底盘部分。
手臂部分是该机器人设计的主要部分。其大致分为手臂连杆机构,
手爪部分,滑块及固定杆。滑块在固定杆上移动,推动手臂连杆机构作相应的运动。连杆机构可以作前后伸缩,左右摆动。手爪部分用于抓取物品,利用钢丝绳传动。
主体部分是利用马达传动,供给手臂部分以运动的动力。主体内部依靠齿轮系变换传动比,并用丝杆与底盘相连,靠丝杆的转动来使主体部分上升下降。
底盘部分也是利用马达传动,靠轮子的运动使机器人相对于地面运动,并能实现转弯。底盘通过导杆及丝杆与主体相连。目录
机器人总图
目录
设计方案,要求及尺寸选择 手臂部分
目录
机构简介
手臂部分通过三个四杆机构并联组合来达到传动要求。
AF,BC,DE,EJ四杆构成的四杆机构主要完成手臂的前后伸缩功能,通过B点沿固定杆的上下移动来达到手臂协调地前后运动。而AH (固定杆,垂直),HG,GF,AF四杆主要是控制GF杆在任何时候都为垂直,这样可将GF杆也视为固定杆,通过GFJI这个平行四边形使得手爪永远都是水平放置的。
a构件为蜗杆,它通过与固连在固定杆上的蜗轮之间的传动来调节手臂的左右摆动。
b构件为圆盘,实际为曲柄,他调节B点的上下移动。
C构件也为曲柄,它通过钢丝绳来调节手爪的抓取动作。
设计方案
,用钢丝绳传动,减少了机构的复杂度。也可采用油压传动控制手爪,则会增加制造成本和维护费用;或采用连杆机构传动,由于手臂中间有一个弯曲,力的传动比较难以实现,并且这样机构就显得复杂得多。另外一个方案是用两根丝绳控制,一根控制手爪的抓紧,另一根控制松开,但这样很明显会增加部件,且抓紧时力度不易控制。
2. 手臂部分采用三个四杆机构。要实现手臂的上下转动,若采用齿轮实现(见图),则其力学性能不好,
不能承受大的力矩。并且前臂
的动作很难控制与后臂协调。
从伞中得到启发,采用一个平
行四边形四杆机构,可以得到
很大的扭矩,并且前后手臂运
动非常协调。
3. 手爪要使其水平放置,才有
利于抓取易打翻的物品。若将
手爪直接焊接在前臂上(见图),
显然不能保持水平。因此,采用
两个平行四边形机构实现其水平。
的转动实现,并且采用蜗轮蜗杆
传动,有良好的自锁性能,机构
简单且传动比合适。
.
滑块分为上下两部分,上下滑块间有磙子,
作用下, 下滑块将作上下移动, 且推动上滑
.
磙子起分离两滑块运动的作用.
设计尺寸
运动要求: 设定手臂的运动范围
在如下图所示的120度范围内.
机构尺寸: 设定 AC=10cm, BC=15cm, AF=HG=25cm,
CD=EF=5cm, CF=DE=15cm, GF=AH=5cm, GI=FJ=20cm,
蜗杆n=150r/min, 蜗轮Z=25,则n=6r/min.
则,B点的运动范围为距离A点6cm至24cm范围内。
ΔH=18cm. 因此,圆盘b的最小直径至少为18cm。
手爪长度为10cm(内有橡皮),手爪上弹簧的强度系
数为k=.
底盘部分
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机构简介
底盘是一个简化了的普通汽车底盘,它靠后轮驱动,前轮控制转向。动力是由电动机提供的。后轮驱动系统主要是由一个行星齿轮系控制。它能够使得两个轮胎的转角不同,从而能顺利实现转弯。并且它由蜗轮蜗杆控制,使得转速稳定,且能够实现自锁,防止发动机停转后车轮继续运动。前轮转向系统主要是由一个等腰梯形机构控制。通过一系列齿轮的减速作用,控制蜗轮缓漫转动,而通过蜗轮的转动来控制等腰梯形,从而使得前轮两轮胎的转角不同,顺利实现转弯。
设计方案
对于转向系来说,可以设计为矩形的转向机构,但矩
形机构转向两轮是平行的,因而轮子会