4。2  蜗轮蜗杆减速机的设计和校核 21

4。2。1  蜗轮蜗杆的设计 21

4。2。2  蜗杆轴涡轮轴的校核 23

4。3  履带驱动轴的计算与校核 27

4。4  其他零件的设计与校核 30

第五章 家用载物爬楼梯平台的建模与运动仿真 33

5。1  软件的介绍 33

5。2  零件的建模过程 33

5。3  对零件的装配 36

5。4  装置的仿真 37

5。4。1 传动系统的模拟仿真 38

5。4。2  爬楼梯过程的模拟动画 38

第六章 爬楼梯载物平台的关键零部件的强度分析 40

6。1  强度分析的工具选择 40

6。2 关键零部件的强度分析 40

6。2。1  驱动轴的分析 40

6。2。2  涡轮轴的分析 42

6。2。3  小车结构分析 44

6。2。4  电动推杆和小车连接杆的分析 47

6。2。5  平地轮轴的分析 48

6。2。6  涡轮蜗杆的分析 49

6。2。7 履带驱动轮的分析 51

6。3  本章小结 52

结论 53

致谢 54

参考文献 55

第一章 绪论

1。1  背景和意义

自从人类出现，人们为了解放双手发明出了许多工具，随着人类社会的进步和科 技技术的发展，人类对机器人的研究越来越深入，各类机器人被发明出来，活跃在各 个领域，如生产、探测、医疗等，解放了人类的双手，减轻了人们的负担。机器人的 研究一方面也反映出一个国家的发达。移动机器人在非正常的环境中的运动一直是机 器人研究的热点问题，各种移动机器人包括轮式、步行式、履带式等相继被发明出来 [1]，如图 1-1 三种机器人。但是日常生活中一些人类的建筑使机器人不能方便人类的 生活，如典型的障碍物，斜坡和楼梯[2]。在楼梯和有障碍的地形上移动一直是是机器 人研究中一个重要的问题 [3]。移动机器人的研究早在上世纪就已经开始,是由 Nils Nilssen 和 Charles Roson 等人制造的自主移动的机器人[4]。因为残疾人生活的不方 便，大部分移动机器人研究最主要的应用还是在爬楼梯轮椅上[5]，当然也有些别的应 用，如清扫机器人[6]。

图 1-1 三种机构的机器人

移动机器人都是根据三种基本移动方式上改进发明的：轮式、步行式、履带式。 履带式呈现高的地形适应性，这种类型的移动机器人最有利的地形是土地或者沙地， 也有应用于爬楼梯，只是由于履带在爬楼梯时对楼梯有损害，而且履带的灵活性较差， 不能实现快速转弯，所以应用不是很广泛。轮式在平地上的移动时的能源效率高于其 他类型，有很好的速度和灵活性，这种类型一直是最受欢迎的机制[7]，但是当遇到松 软地面或者崎岖的地形时，车轮将丧失行驶能力[8]。步行式也就是足式，是仿生机器 人中最常见的，腿足式移动机器人是模仿动物、昆虫等的腿足结构和运动方式而设计 的机器人, 研究包括系统设计、步态规划、稳定性等方面[9]，因为其行动类似生物的 肢体，所以在翻越障碍物上有很高的优越性，而且平稳，速度和灵活性也很好，但是 结构复杂，对环境的改变适应不够迅速。