优履带摆臂式搜救机器人设计+现状趋势+动画制作 第7页

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驱动装置设计3.5.1 电机选择
目前，电动机尤其是伺服电机己成为最常用的机器人驱动器，它的控制性能好，适合于高精度机器人，而且有较高的柔性和可靠性。伺服电机包括了带有反馈的直流电机、交流电机、无刷电机等 。   
（1）影响电机选择的因素
变结构机器人驱动电机的选择至关重要，它与机器人的运动功能、控制硬件的配置、电源能量消耗、控制的难易程度都有很大关系。首先必须考虑电机能够提供负载所需的瞬时转矩和转速，从偏于安全的意义上来讲，就是要求电机能够克服峰值负载所需的功率。还有其它方面的因素需要考虑，其中影响驱动电机的主要因素有以下几点：
①重量和体积因素  设计之初，机器人总体的重量往往是给定的，而在机器人结构中，电机及其附件又是重量最大的一部分，选择体积小、重量轻的电机，能够有效地达到减轻重量的目的。
②驱动功率因素  机器人在不同地貌环境中行走时，各变形的姿态不同，各关节所需的驱动力矩大小也各不相同，电机的确定必须综合考虑传动系统中的效率、安全系数以及所需的最大驱动力矩要求。
③转动速度的要求  变结构机器人的行走速度比较慢，所有关节的转动速度都是从高速转动的电机轴径上减速得到的，因此电机必须有足够的转速调节范围。
（2）本设计电机选型本文来自优'文,论-文.网
因此，针对课题的要求，我们选择直流电机驱动方式。直流电机实际上是机器人平台的标准电机，有着极宽的功率调节范围、适用性好，具有很高的性价比，是一种最为通用的电机。到目前为止，直流电机仍是输出功率最强劲的电机。数年来，很多深入的研究使得直流电机变得更快、更强、更高效。本设计中用一个电机驱动摄像头的转动角度调整，可以停在任意角度(±90°)，一个电机驱动转臂的角度调整，也可以停在0～90°之间的任意角度。所以机器人的位置、行驶速度都需要精确控制，又考虑到机器人只能带36V的直流电机(安全考虑)，所以决定选用高精密的直流伺服电机。又因为在驱动力矩一定的情况下驱动器和电机的体积越小越好，所以通常选用无刷电机。但是综合考虑了关于现有型号、需求以及价格等方面因素，我们没有选用无刷电机而选择了石墨电机。
本履带式变结构机器人采用石墨直流电机作为驱动器。石墨是非金属，但具有灰黑色的金属光泽，是电的良导体。
3.5.2 驱动安装位置设置
    驱动装置可以前置，也可以后置。驱动装置后置呈现出行驶技术上的优势，驱动装置前置时，大部分履带在行驶时承受较大的牵引力。履带剧烈伸长，特别在使用预扭力履带时，在拉伸方向有更大的弹性。在行驶时就导致前下部履带处形成所谓的“履带腹部”，在转向行驶时履带有脱落的危险。因此，我们将驱动装置后置。毕业论文http://www.youerw.com/
优履带摆臂式搜救机器人两侧采有独立的电机驱动，依靠左右轮的差速实现转向。机器人总共有8个电机，摆臂控制电机4个，驱动电机2个，摄像头角度调整和调焦控制电机2个。这8个驱动电机整体装载在机器人的靠后部位，从而在一定程度上保证了变形过程的平衡性和稳定性，从控制的简单性灵活性考虑，我们采用每个电机独立驱动的方式。下面是8个电机的型号参数：

表4-1 电机型号
电机作用 型号 功率 最大转速 最大转矩 电压
驱动履带 A-MAX22MM 6W 10200RPM 7．43MNM 12V
驱动摄像头 MAX12MM 0.75W 12700RPM 0．996MNM 4.2V
转臂俯仰 A-MAX22MM 11W 10200RPM 9．94MNM 12V
3.6 本章小结
本章主要对所设计的机构进行了标准化的选择及计算。首先，选择总体结构中最重要的部件和最危险的零件，校核了其强度的要求。其次，定义了材料，重力之后，针对驱动力要求进行了仿真分析。最后，根据分析结果对所设计的方案进行修改，以达到性能的要求。
 
第四章  实体造型及动画制作
4.1用Pro/E软件制作实体模型
Pro/Engineer软件具有强大的实体造型功能，首先通过草绘画出零件的平面图，再通过拉伸，旋转，倒角等工能就能完成基本零件的实际尺寸造型。在装配模式下可以以预期方式完成各零件间的实际连接，Pro/Engineer软件会根据选择的连接方式自动生成运动约束。图4-1、4-2、4-3、4-4、4-5为变结构机器人五个典型位置的造型。
           图4-1  平开式                                     图4-2 内缩式
                    图4-3 抬臂式                                       图4-4 站立式
 图4-5 俯卧式
以上各种姿势都是由摆臂来完成的动作，具有一定的灵活性，其各种姿势的主要功能见表4-1：
表4-1 各个姿态的功能说明
姿态样式 主要功能 缺点
平开式 其车身长度达到最长、高度处于最低状态，有助于越过较宽的沟槽之类障碍，也可以在比较狭矮的空间内穿过等。 由于其车身处于最长对机体实现转弯带来不利影响，转弯时能耗大。
内缩式 其车身长度处于最短、高度最低状态，这样其与底面接触的宽度最大有助于在相对较泥泞的路面行驶同时也可穿过低矮空间等。 与底面的接触面积达到最大对其在行驶状态下产生了较大的摩擦对力的能消耗大。
抬臂式 实现了在重心不抬高的情况下与底面的接触面积达到最小状态，这样可以高速稳定行驶，提高其移动的效率。 其与底面的接触小，不易越过复杂障碍。
站立式 其车身高度达到最高状态，有助于其车身上的视觉传感器的视野更广阔以拍摄更多资料。 整体被抬高，重心随之变高，使其在高速状态时不能稳定行驶。
俯卧式 其车身处于倾斜状态，有助于其视觉传感器的视野得到有效的扩大等。 其与地接触明显变小，对其越障功能大大降低。本文来自优'文,论-文.网

从表4-1可以看出其各个功能都是有其优缺点，故在实际操作中就要求操作人员对其各个功能要交叉使用以使机器人的功能最大化。
4.2零件的画法毕业论文http://www.youerw.com/
     现以弹簧的画法来说明proe在实体建模的过程。其具体画法如下：
（1）启动Pro/ENGINEER软件。
（2）单击菜单命令“文件”-“设置工作目录”，系统自动打开“选取工作目录”对话框。
（3）在对话框中的“查找范围”文本框里指定工作目录为文件夹“**”（可根据自己的需要而定），然后单击确定按钮关闭对话框。
（4）单击窗口上部工具栏中的“创建新对象” 按钮，打开“新建”对话框，确认“类型”选项为“零件”，“子类型”选项为“实体”，在“名称”文本框里输入“tanhuang”，将其作为零件的文件名，不要勾选“使用缺省模版”选项，然后单击确定按钮，系统自动打开“新文件选项”对话框。
（5）选取“新文件选项”对话框中的“mmns_part_solid”选项，然后单击确定按钮，系统自动进入草汇环境界面。

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