國創(chuàng)結(jié)題答辯 --光纖適配器基座復合式上料裝置設(shè)計及實驗研究

1、Robocup實物救援機器人實物救援機器人 機構(gòu)改進與實現(xiàn)研究機構(gòu)改進與實現(xiàn)研究 一、項目背景介紹一、項目背景介紹 三、機器人三、機器人 方案的確定方案的確定 二、全地形環(huán)境分析二、全地形環(huán)境分析四、具體零部件的研制與裝配四、具體零部件的研制與裝配 五、實物展示五、實物展示六、總結(jié)六、總結(jié)一、項目背景介紹一、項目背景介紹 災后廢墟 對于我國，是世界對于我國，是世界上災難發(fā)生最為嚴重的上災難發(fā)生最為嚴重的少數(shù)國家之一，具有災少數(shù)國家之一，具有災害種類多、發(fā)生頻率高害種類多、發(fā)生頻率高和分布地域廣等特點。和分布地域廣等特點。全地形適應(yīng)型機器人應(yīng)全地形適應(yīng)型機器人應(yīng)運而生，并會在實地救運而生，并會在

2、實地救援中大顯身手。援中大顯身手。二、全地形環(huán)境分析二、全地形環(huán)境分析（a）迷宮）迷宮 寬度寬度1.2m（b）樓梯）樓梯 40-45度，階高度，階高20CM，階深，階深20-35CM （c）斜坡）斜坡 45度，地毯度，地毯（d）高臺）高臺 高度為高度為3040cm（e）非結(jié)構(gòu)地形）非結(jié)構(gòu)地形1.全地形環(huán)境介紹全地形環(huán)境介紹2.地形環(huán)境對機器人的要求地形環(huán)境對機器人的要求三、機器人三、機器人 方案的確定方案的確定 一、行走方案一、行走方案三、機器人三、機器人 方案的確定方案的確定 一、行走方案一、行走方案輪式輪式 該機器人車體可分為前后兩部該機器人車體可分為前后兩部分，車體中部用萬向節(jié)或鉸鏈連接

3、，分，車體中部用萬向節(jié)或鉸鏈連接，使得車體的前后兩部分能夠相對的使得車體的前后兩部分能夠相對的做一定程度的移動或轉(zhuǎn)動，以便在做一定程度的移動或轉(zhuǎn)動，以便在坎坷不平的非地形結(jié)構(gòu)路面上也能坎坷不平的非地形結(jié)構(gòu)路面上也能夠具有很好的越障性能。夠具有很好的越障性能。 電機輸出軸不經(jīng)過減速器電機輸出軸不經(jīng)過減速器直接與履帶驅(qū)動輪相連直接與履帶驅(qū)動輪相連 電機輸出電機輸出軸先經(jīng)一級軸先經(jīng)一級齒輪減速器齒輪減速器再與履帶驅(qū)再與履帶驅(qū)動輪相連動輪相連三、機器人三、機器人 方案的確定方案的確定 一、行走方案一、行走方案 利用剛性連桿將車體固定在車輪驅(qū)動電機的外利用剛性連桿將車體固定在車輪驅(qū)動電機的外殼上，為使其

4、具有很好的避震性能，可以考慮將其殼上，為使其具有很好的避震性能，可以考慮將其換成如右圖所示的麥弗遜懸掛機構(gòu)，在彈性阻尼系換成如右圖所示的麥弗遜懸掛機構(gòu)，在彈性阻尼系統(tǒng)的作用下，可保證在崎嶇路面上車體仍能夠平穩(wěn)統(tǒng)的作用下，可保證在崎嶇路面上車體仍能夠平穩(wěn)前進。前進。三、機器人三、機器人 方案的確定方案的確定 一、行走方案一、行走方案腿式腿式 該機器人行走時以“三腳架”式步態(tài)運動，6條腿均具有一定的柔順性，即使是在坎坷路面上行走也具有一定程度的避震性能。當行走過程中遇到障礙物時，腿可以旋轉(zhuǎn)一周，改變自身姿態(tài)以便順利通過障礙。采用直流電機作為動力源，將其通過聯(lián)軸器與C型輪相連，也可省去聯(lián)軸器，將電機

5、輸出軸與C型輪直接相連?？刂品矫?，每條腿均有一驅(qū)動器，放置在車體底盤上直流電機旁邊，六個驅(qū)動器之間的相互配合控制使得六個C型輪的相互協(xié)調(diào)運動，促使整個車體具有一定的全地形適應(yīng)能力。三、機器人三、機器人 方案的確定方案的確定 一、行走方案一、行走方案履帶式（單節(jié)）履帶式（單節(jié)）電機輸出軸與履帶輪同軸時（無減速器或齒輪減速器）（無減速器或齒輪減速器）電機的兩種安放形式（同側(cè)與異側(cè)放置）（同側(cè)與異側(cè)放置）三、機器人三、機器人 方案的確定方案的確定 一、行走方案一、行走方案履帶式（單節(jié)）履帶式（單節(jié)）電機輸出軸與履帶輪軸垂直時（考慮蝸輪蝸桿減速器）（考慮蝸輪蝸桿減速器）電機的兩種安放形式（履帶輪內(nèi)側(cè)與

6、外側(cè)放置）（履帶輪內(nèi)側(cè)與外側(cè)放置）三、機器人三、機器人 方案的確定方案的確定 一、行走方案一、行走方案多節(jié)履帶（腿履復合）式多節(jié)履帶（腿履復合）式 擺臂的出現(xiàn)甚至數(shù)量的增多使得機器人全地形適應(yīng)能力增強，但同時也意味著機構(gòu)方案的設(shè)計與驅(qū)動程序的編寫、控制難度均會提高各種腿履復合式機器人各種腿履復合式機器人三、機器人三、機器人 方案的確定方案的確定 一、行走方案一、行走方案一、行走方案一、行走方案 取消主體履帶，加取消主體履帶，加強四只擺臂的作用，主強四只擺臂的作用，主要的傳動機構(gòu)都放在擺要的傳動機構(gòu)都放在擺臂內(nèi)。其中外擺臂可繞臂內(nèi)。其中外擺臂可繞擺臂中心軸擺動以輔助擺臂中心軸擺動以輔助越障，越障

7、，主體可圍繞中心主體可圍繞中心軸轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動，以調(diào)節(jié)重心，以調(diào)節(jié)重心，增強穩(wěn)定性。增強穩(wěn)定性。三、機器人三、機器人 方案的確定方案的確定 一、行走方案一、行走方案 依據(jù)對全地形虛擬環(huán)境的分析而初步確定機器人的相關(guān)參數(shù)依據(jù)對全地形虛擬環(huán)境的分析而初步確定機器人的相關(guān)參數(shù)三、機器人三、機器人 方案的確定方案的確定 動作設(shè)計：動作設(shè)計：以機器人上高臺為例，以機器人上高臺為例，簡易圖如右所示簡易圖如右所示一、行走方案一、行走方案三、機器人三、機器人 方案的確定方案的確定 二、傳動方案二、傳動方案三、機器人三、機器人 方案的確定方案的確定 （一）主體部分，主（一）主體部分，主要用直齒輪的相互嚙要用直齒輪的

8、相互嚙合，主軸與大齒輪相合，主軸與大齒輪相對支撐板用法蘭和擋對支撐板用法蘭和擋圈固定，小齒輪轉(zhuǎn)動圈固定，小齒輪轉(zhuǎn)動帶動支撐架運動以實帶動支撐架運動以實現(xiàn)主體箱的擺動現(xiàn)主體箱的擺動二、傳動方案二、傳動方案（二）履帶的轉(zhuǎn)動，外擺臂內(nèi)，錐齒輪（二）履帶的轉(zhuǎn)動，外擺臂內(nèi)，錐齒輪+鏈輪鏈輪（三）擺臂的擺動，內(nèi)擺臂內(nèi)，渦輪蝸桿（三）擺臂的擺動，內(nèi)擺臂內(nèi)，渦輪蝸桿+鏈輪鏈輪驅(qū)動輪內(nèi)利用內(nèi)外套軸以實現(xiàn)擺臂軸的驅(qū)動輪內(nèi)利用內(nèi)外套軸以實現(xiàn)擺臂軸的雙自由度輸出雙自由度輸出四、具體零部件的研制與裝配四、具體零部件的研制與裝配 1.驅(qū)動輪套筒的設(shè)計驅(qū)動輪套筒的設(shè)計 履帶的轉(zhuǎn)動與履帶的轉(zhuǎn)動與擺臂的擺動均在擺臂的擺動均在同

9、一軸心上實現(xiàn)同一軸心上實現(xiàn)的，驅(qū)動輪內(nèi)利的，驅(qū)動輪內(nèi)利用內(nèi)外套軸以實用內(nèi)外套軸以實現(xiàn)擺臂軸的現(xiàn)擺臂軸的雙自雙自由度輸出由度輸出四、具體零部件的研制與裝配四、具體零部件的研制與裝配 2.履帶輪中心距微調(diào)機構(gòu)履帶輪中心距微調(diào)機構(gòu) 實際加工過程中，由于同步帶實際加工過程中，由于同步帶型號、同步輪齒數(shù)的設(shè)定不同，型號、同步輪齒數(shù)的設(shè)定不同，其外徑尤其是中心距會有所差異。其外徑尤其是中心距會有所差異。從動輪軸兩端做適當修改，并加從動輪軸兩端做適當修改，并加上了一工字板，二者能都相對運上了一工字板，二者能都相對運動，后者固定在擺臂擋板上。調(diào)動，后者固定在擺臂擋板上。調(diào)節(jié)工字板上的螺釘即可調(diào)節(jié)從動節(jié)工字板上

10、的螺釘即可調(diào)節(jié)從動輪與驅(qū)動輪之間的中心距，以滿輪與驅(qū)動輪之間的中心距，以滿足加工與裝配的要求。同時，輪足加工與裝配的要求。同時，輪子上開適當凹槽，以減少同步帶子上開適當凹槽，以減少同步帶脫齒的情況。脫齒的情況。五、實物展示五、實物展示視頻動畫視頻動畫六、總結(jié)六、總結(jié)創(chuàng)新點創(chuàng)新點在確定腿履復合式的行走方案后，突破性的摒在確定腿履復合式的行走方案后，突破性的摒棄主體履帶，增強四擺臂的作用，并且主體可繞棄主體履帶，增強四擺臂的作用，并且主體可繞中心軸轉(zhuǎn)動以調(diào)節(jié)重心，提高了救援機器人對災中心軸轉(zhuǎn)動以調(diào)節(jié)重心，提高了救援機器人對災難環(huán)境的適應(yīng)能力和主動越障能力。難環(huán)境的適應(yīng)能力和主動越障能力。傳動系統(tǒng)采用蝸輪蝸桿傳動和空心套軸結(jié)構(gòu)，傳動系統(tǒng)采用蝸輪蝸桿傳動和空心套軸結(jié)構(gòu)，提高了整體的結(jié)構(gòu)緊湊性，保證傳動的平穩(wěn)。提高了整體的結(jié)構(gòu)緊湊性，保證傳動的平穩(wěn)。中心距的調(diào)節(jié)機構(gòu)。中心距的調(diào)節(jié)機