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图2-1 迎宾机器人底盘结构设计图

2。3。2 迎宾机器人手臂设计

迎宾机器人使用的手臂，和我们常见到的机械手臂相似，手臂上有执行机构、控制系统、驱动机构和辅助系统四部分[12]。但是本设计所进行的只是简单手臂运动，而且控制部分已经在底盘部分中介绍了，所以不再赘述。本设计只研究执行机构。执行机构的主体包括肩部大臂、肩部和小臂。肩部的功能是将手臂与整体支架进行连接：大臂是连接肩部和小臂的机构，并且两侧各有一个电机，用以驱动手臂运动：小臂是末端机构，主要是用于运动[6]。设计结构暂定如下：

图2-2 手臂设计图

2。3。3 迎宾机器人主体及头部结构设计 

迎宾机器人的主体结构，是连接底盘，并且是支撑头部和手臂的重要部件。主体结构包括三个钣金件和一个颈部件组成；其中两个支撑钣金件与底盘的上侧盖板连接，一块钣金件连接颈部与手臂，以固定手臂和头部；颈部用以连接钣金件和头部，固定头部。迎宾机器人的头部，使机器人更形象和活泼，本课题设计的头部机构，是固定的，没有点头抬头或者转头的功能；当然后续的设计可能会考虑给迎宾机器人增加新的功能。它们之间由螺钉螺母连接而成。迎宾机器人的主体和头部结构设计图暂定如下：

图2-3 迎宾机器人主体及头部结构设计图

2。3。4 迎宾机器人外部壳体结构设计

迎宾机器人的外壳，是指迎宾机器人的外观。在当今时代，人们对于外形和美观追求的越来越高，很多时候美观的外形的吸引力，超越了迎宾机器人的具体实用功能。本课题采用的外壳，是塑料材料，厚度为2mm。具有质量轻，复杂形状容易制造等优点。迎宾机器人的外壳设计图暂定如下：

图2-4 迎宾机器人外壳机构设计图

2。4 迎宾机器人各辅助构建设计

2。4。1 伺服电机与舵机的选择

本设计选取的电机为底盘驱动，选取的舵机为手臂驱动，选取的伺服电机的型号是Faulhaber3242空心杯直流伺服电机，舵机的型号是S06NF。此伺服电机能实现精确定位，抗过载能力强，高速性能好，在低速运时行平稳，适应快速起动和瞬间负载波动的场合，响应时间短。选用的舵机具有响应速度快，精度高，具有自我保护功能等优点。

伺服电机的选取主要是考虑其功率能否满足驱动底盘轮子的运动。根据材料力学与机械结构所学知识，对伺服电机驱动与轮子运动进行校核，伺服电机的参数为额定功率P额=17W,减速比为i=128:1，减速后转速为n=60rad/s，工作电压为24V，轮子的直径为D=0。102m，迎宾机器人的整体质量为 m=30kg，运行率为70%，摩擦系数μ=0。02。校核如下：

V=πD2n/4=π*0。1022*60m/s=0。5m/s 文献综述

F=μmg/3=0。02*30*10/3=20N

P=Fv=20*0。5w=10w

P需=P/0。7=10/0。7=14。3w<P额=17W

所以Faulhaber3242空心杯直流伺服电机满足要求。

S06NF型号舵机的参数：净重为55g，拉力为10Kg/cm，反应速度为0。17sec/60degree，工作电压为4。8～7。2V，工作电压为0～55°C，舵机类型为模拟舵机。同理，对舵机进行校核，可得舵机满足要求。

2。4。2 全向轮的选择

全向轮是海丹等人的一款专利产品。全向轮包含从动轮和轮毂，全向轮具有横向轮子与地面实现静摩擦，以驱动小车运动，纵向轮子与地面之间实现动摩擦，轮子成为从动轮时，与地面摩擦小，阻力也会很小。全向轮的直径为102mm，型号是QL-10。选取如下：

图2-5 全向轮示意图