1 引言
小型机器人主要用于代替人工作业,批量生产成本一般较低。由于上述特点,它大都用于简单、重复、繁重的工作,如上、下料,搬运等,以及工作环境恶劣的场所,如喷漆、焊接、清砂和清理核废料等。它使传统的工业生产面貌发生了根本性的变化,使人类的生产方式从手工作业、自动化跨入了智能化的时代。
全套图纸,加153893706
本课题研究内容及意义
本课题以小型地面移动机器人的转台为研究对象,综合运用所学基础理论知识,根据给定的总体结构尺寸、重量及运动特性指标,进行结构选型、机构设计。通过本课题的研究,通过对设计要求、工作原理和机构动作的分析和理解,构思机构运动方式和传动布局,并进行机构、零部件设计计算等环节的实践,培养设计、计算、制图及计算机应用能力,以提高分析与解决工程实际问题的能力。“间谍”到处爬行,少量的作战人员在安全的信息中心运筹帷幄。2004年我国中国科学院沈阳自动化研究所也自行研制出“灵蜥”系列反恐防暴机器人。
本文所做的工作
本次设计主要完成两个运动,转台的旋转与升降系统。转台系统有回转和俯仰两个自由度。为使俯仰运动满足自锁的要求,拟采用棘轮机构,因其工作时有较大的冲击和噪声,而且运动精度较差,故放弃。考虑使用螺旋机构,其优点是能获得很大的减速比,还可有自锁性。它的主要缺点是机械效率一般较低,特别是具有自锁性时效率将低于50%。转台的回转运动可考虑使用蜗轮蜗杆机构,其优点是传动平稳,啮合冲击小,由于蜗杆的头数少,故单级传动可获得较大的传动比,且结构紧凑。
2 转台系统的总体设计
转台系统有两个自由度,若视转台的回转为第一自由度。第一自由度结构及尺寸取决于搭载对象的质量,以及搭载对象对机器人的作用力,而第一自由度受第二自由度影响,故应先计算第二自由度传动的零件。第二自由度即为转台的俯仰运动,采用了螺纹副结构,并结合摆动导杆机构,。
搭载系统第二自由度三维图
俯仰系统的结构尺寸取决于搭载物的尺寸及质量,以及搭载对象对机器人的作用力。俯仰运动的传动结构为螺旋传动,并利用了摆动导杆机构,。
俯仰系统二维结构图
1-俯仰台 2-螺母B20 3-丝杠B20
4-销 5-联轴器 6-连接座
7-减速箱 8-电机 9-空心轴
10-搭载台
,电机旋转运动经减速箱减速后,由联轴器传递给丝杠,使丝杠旋转。丝杠旋转使与之配合的螺母作相对直线运动。因为螺母是固定在俯仰台底部的,所以实质上是俯仰台在绕水平轴转动,实现了俯仰的自由度。
转台的回转自由度主要是由蜗轮蜗杆减速器传递的。电机旋转运动经减速箱减速后,由同步带传递给蜗杆轴,蜗杆轴带动蜗轮转动,使之完成回转运动。蜗轮蜗杆传动的一种空间的齿轮传动,它能实现交错角为90度的两轴间的动力和运动传递。在这个移动机器人的设计中,它与同步带轮合作,将电机的高速转动一级一级减速,达到所要的结果,在此传动中,由于摩擦等因素,能量受到损耗,转为热能,所以不仅需对材料的受力校核,而且对材料的受热特性也要验证。
3俯仰系统的设计
俯仰机构的设计
转台的俯仰运动直接由滑动螺旋副完成,滑动螺旋副常采用梯形螺纹、锯齿形螺纹或矩形螺纹等。
梯形螺纹一般是指牙形角,螺纹副的大径和小径处有径向间隙。牙根强度高,螺纹的工艺性好。主要用于传力螺旋和传动螺旋如金属切削机床的丝杠等。
锯齿形螺纹有两种牙形,一种是工作面牙形斜角,非工作面牙形斜角;另一种是,的锯齿形角,其外螺纹的牙根处有相当大的圆角,减小了应力集中,提高了动载强度;大径处无间隙,便于对中;和梯形螺纹一样都具有螺纹的强度高、工艺性好的特点,但有更高的效率。用于单向受力的传力螺旋,如大型起重机的螺旋千斤顶等。文中采用3°/30°牙形的锯齿形螺纹,此处采用锯齿形螺纹,主要是因为锯齿形螺纹具有较好的自锁性能,螺纹之间的摩擦力及支承面之间的摩擦力都能阻止螺母的松脱
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