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优履带摆臂式搜救机器人设计+现状趋势+动画制作 第4页

更新时间:2010-8-24:  来源:毕业论文
优履带摆臂式搜救机器人设计+现状趋势+动画制作 第4页
2.2.2优履带摆臂式搜救机器人的组成
优履带摆臂式搜救机器人如图2-2所示,它是由车架4、履带7、驱动链轮6、张紧轮1和张紧机构等零部件组成。
图2-2  优履带摆臂式搜救机器人的组成
一般的履带式机器人,在其车体左右两侧各设有一套履带驱动装置。在该履带驱动装置中,履带卷绕在两个以上的车轮上,其中用一个车轮来驱动履带,其他的车轮是从动轮、导向轮或承重轮,通常在履带的内侧装有一派凸块或沟槽,以防止车轮与履带脱离。
履带是圆形的带状物。用于室外行走的履带是将金属零件连接成链状(见图2-3a);
 图2-3  履带构造示意图
a) 链式 b)齿式 c)齿带式
用于室内行走的履带则用橡胶抱住金属零件构成履带板,并安装在平整是橡胶带上(见图2-3b),以防止损坏地面;或在内含增强缆绳的橡胶齿形带外侧生成一连串橡胶凸块,再切削加工成齿形(见图2-3c)。
在履带式传动机构中,驱动轮必须将足够大的驱动力传递给履带。履带的驱动方法主要有图2-4所示的几种。图2-4a 所示驱动轮为链轮,它的齿与金属履带板的孔互相啮合;   图2-4b所示驱动轮是一种齿形皮带轮,它将安装在平整履带上的宽幅履带板的两端挂在齿轮凸缘上;图2-4c所示驱动轮是带齿车轮,以驱动带齿的履带。
图2-4  履带的驱动方式
a) 驱动轮为链式 b)驱动轮为齿形 c)驱动轮为带齿车轮

由于履带成卷绕状,所以在履带传动机构中不能采用汽车式的转向机构。要改变履带式机器人的行进方向,或者是对某一侧的履带驱动系统进行制动,使左右两侧履带的速度不一样;或者是对某一侧的履带进行反响驱动,使履带与路面之间产生横向滑移,这样就能使履带式机器人原地旋转,而且可以转小弯。但这时旋转车体所需的能耗较大,还有可能损坏路面。          
2.3传动机构设计 毕业论文http://www.youerw.com/
传动机构用来把驱动器的运动传递到关节和动作部位。机器人中常用的传动机构有齿轮传动、螺旋传动、带传动、链传动、流体传动和连杆机构与凸轮传动。
电动机是高转速、低转矩的驱动器,而我们所设计的变结构机器人却要求低转速,高转矩.因此,我们选用了齿轮传动机构来完成速度和力矩的转化与调节.如下图是本文对齿轮的初步设计造型,结合车体的高度,初定传动比为1:3,大轮直径为45~60mm。如图2-6所示:
传动根据2.3节所述变形原理,由于需要大的传动比和较小的质量和体积,所以传动设计如图2-7所示:
电机经过减速器调整,经过齿轮传动,大齿轮与转臂固连。
 图 2-6 软件中的齿轮装备图 图2-7 传动设计图
2.4履带式行走方式设计
履带式行走方式也称为无限轨道方式,其最大特征是将圆环状的无限轨道,履带卷绕在多个车轮上,使车轮不直接与路面接触。在野外凹凸不平或松软路面上上作时,轮式移动就显得非常吃力,而利用履带可以增大轮子与路面的接触面积,缓冲路面状态,实现机器人的平稳运动。军用机器人和那些使用场所不固定的机器人常采用这种移动方式。
下表为其它行走方式与履带式的特点对比:
表2-2  个行走方式特点
移动方式 车轮式 履带式 脚足式
原理 配置多个轮子,每个轮子用电机驱动 电机驱动两个无轨道履带 通过多个脚反复吸附与脱落移动
特点 移动速度快,便于控制,着地面积小,文持一定的摩擦力比较空难 着地面积大,对壁面适应性强,携载能力强,体积较大,不易转弯 间歇式移动,移动速度慢,携载能力较强
 履带式行走方式还有如下特点:
(1)支承面积大,接地比压小。路面粘着力强,越野机动性好。
(2)履带支承面上有履齿,不易打滑,牵引附着性能好,有利于发挥较大牵引力。
(3)用两个电机驱动两条履带从而实现了原地转弯,利用履带可以缓冲路面状态。
(4)比较稳定,容易爬坡,履带本身给车轮起铺路的作用。
通过对上述移动机器人各种移动机构进行分析,并针对本课题对机器人机动性、可控性和稳定性的要求,我们设计了类似于同步带的行走履带,履带内齿面为同步带标准齿形,外齿面(着地面)采用矩形截面齿形,以提高其攀越障碍的能力。工作时,带齿与带轮的齿槽相啮合,是一种啮合运动,因而具有带传动的优点,如耐屈挠性能、伸长率小、强力高等。
从攀越障碍、防止打滑以及履带式独特的转弯方式角度分析, 驱动轮位于机体后部,其齿形为标准同步带轮齿形,带挡边,以限制履带横向移动。转臂前端的转臂轮以及诱导轮在结构上与驱动轮完全一致。机体前部的底轮为带挡边的光轮,直径与驱动轮相同。综合底盘离地高度和机器人整体高度,初步设计驱动轮直径为60mm。如图2-7所示:图2-7  行走方式图

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