带机械臂的全方位轮式机器人设计+CAD图纸(8)
时间:2017-01-04 20:49 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
（2）在设计的移动平台应能够给机器人暂时没有安装的传感器、功能元件、电池等元件预留安装位置，以备将来功能改进和扩展。 车体是实现全方位移动机构和机械手臂连接的部分，也是安装其他元件的主体。它同样是保证机器人具有良好的环境适应能力的关键。 本文设计的车体采用的是合金铝结构，如图2.13所示，同时可以在以后的具体设计中改变布置格局，以达到最佳的使用效果；本结构的设计使得机器人机构紧凑，易于文护，而且提高了机器人控制系统的抗干扰能力。 图2.13 车体结构示意图 2.5本章小结 机器人是一种高度集成的机电一体化产品。它不是机械装置和电子装置的简单组合，而是机械、电子、计算机等技术的有机融合。本文虽只设计机械本体部分，但设计过程要完全考虑各部分的因素。而移动机器人的移动机构，它是移动机器人系统能否完成指定任务的基础。 本文在设计过程中围绕平面内任意角度移动以及可对前目标进行抓取的这一思路展开设计。设计了可避免对电机轴形成弯矩的车轮旋转结构，通过优化车轮的直径与电机的匹配，使其车轮能够自由 调速；设计了车轮旋转机构，可使车轮实现零半径转向。 3 机械手臂的设计 3.1机械手臂整体设计 机器人的关节结构分为转动关节和移动关节两种形式。本文中采用转动关节形式，这种结构简单，控制容易。参考人的手臂，本文机械手臂设计成两个摆动和一个回转关节。如图3.1所示。机器人的机械臂是由基座、手臂、手腕和末端执行器组成。 1.摆动关节 2.摆动关节 3.回转关节 4.末端执行器 图3.1 机械手臂的模型 3.1.1末端执行器设计要求 末端执行器结构形式多样，但总的设计都有以下几点基本要求： （1）应具有适当的夹紧力和驱动力，手指握力（夹紧力）大小要适宜，力量过大则动力消耗多，结构庞大，不经济，甚至会损坏抓取物体；力量过小则夹持不住或产生松动、脱落等现象。在确定握力时，除考虑抓取物体重量外，还应考虑传送或操作过程中所产生的惯性力和震动，以保证夹持安全可靠。 （2）手指应具有一定的开闭范围，手应具有一定的开闭角度（手指从张开到闭合绕支点所转过的角度）或开闭范围（对平移型手指从张开到闭合的直线移动距离），以便于抓取或退出物体。 （3）应保证抓取物体在手指内的夹持精度，应保证每个被抓取的物体在手指内都有准确的相对位置 （4）要求结构紧凑、重量轻、效率高，在保证自身刚度、强度的前提下，尽可能使结构紧凑、重量轻，以便于减轻手臂的负载。 3.1.2末端执行器的设计 A）.驱动方式的选择 机械中提供驱动的装置和方式很多，如电机驱动、液压驱动、气压驱动等，各种驱动方式有其自身的特点，在工业机器人中液压和气压驱动应用很广泛，有些机器人则同时采用多种驱动方式，这都视不同机器人的特点和要求所定。比较这些驱动方式的特点，丛中选择适合移动机械手的驱动方式。 电机驱动机械手可以避免电能变为压力能的中间环节，效率比液压和气压驱动要高。电机系统将电动机、测速机、编码器以及制动器组装在依次加工的课题里，使得整个电机系统体积小，可靠性和通用性也得到很大的提高。另外，电动机根据运行距离及电机的脉冲当量算出脉冲数，将数据输入计算机，可以达到非常高的位姿准确度。而液压和气压驱动系统组成机构烦琐，文护不方便，液压源和气压源装置体积大，对于移动机器人来说也是个无法实现的问题，对于移动机器人操作机械手臂所要求的位置精度，液压和气压驱动也很难满足。 (责任编辑：qin) |