家用遙控機器人設(shè)計

1、家用遙控機器人設(shè)計 A12機械1班 金冠敬 120401135 目目 錄錄1.機器人功能用途簡介及工作原理2.機器人總圖3.設(shè)計方案，要求及尺寸選擇 1) 手臂部分 2) 底盤部分 3) 內(nèi)部結(jié)構(gòu) u功能簡介功能簡介 該機器人使用電機驅(qū)動，用遙控器控制。機器人由輪子驅(qū)動可以在室內(nèi)進行簡單的行走。機器人的手臂可以伸縮，并可以抓取小件物品。機器人的身體可以上下升降，以抓取不同高度的物品。u用途簡介用途簡介 該機器人設(shè)計用于室內(nèi)或較平整的場所，由遙控器控制來抓取小件物品； 主要用于老幼病弱在家中取水，藥品，及毛巾等。該機器人設(shè)計用于室內(nèi)或較平整的場所，由遙控器控制來抓取小件物品；主要用于老幼病弱在家

2、中取水，藥品，及毛巾等。u工作原理工作原理 該機器人主要由三部分組成：手臂部分，主體部分，底盤部分。 手臂部分是該機器人設(shè)計的主要部分。其大致分為手臂連桿機構(gòu)， 手爪部分，滑塊及固定桿?；瑝K在固定桿上移動，推動手臂連桿機構(gòu)作相應(yīng)的運動。連桿機構(gòu)可以作前后伸縮，左右擺動。手爪部分用于抓取物品，利用鋼絲繩傳動。 主體部分是利用馬達傳動，供給手臂部分以運動的動力。主體內(nèi)部依靠齒輪系變換傳動比，并用絲桿與底盤相連，靠絲桿的轉(zhuǎn)動來使主體部分上升下降。 底盤部分也是利用馬達傳動，靠輪子的運動使機器人相對于地面運動，并能實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。底盤通過導桿及絲桿與主體相連。 目錄 機器人總圖頭部（內(nèi)置蓄電池及安放一照明燈

3、）連桿機構(gòu)組成的手臂手爪部分底盤部分導桿（起固定作用）絲桿（控制主體部分上下移動）車輪主體部分，通過內(nèi)部機構(gòu)控制手臂及絲桿的動作 目錄設(shè)計方案，要求及尺寸選擇設(shè)計方案，要求及尺寸選擇手臂部分 目錄u機構(gòu)簡介 手臂部分通過三個四桿機構(gòu)并聯(lián)組合來達到傳動要求。 AF，BC，DE，EJ四桿構(gòu)成的四桿機構(gòu)主要完成手臂的前后伸縮功能，通過B點沿固定桿的上下移動來達到手臂協(xié)調(diào)地前后運動。而AH (固定桿，垂直），HG，GF，AF四桿主要是控制GF桿在任何時候都為垂直，這樣可將GF桿也視為固定桿，通過GFJI這個平行四邊形使得手爪永遠都是水平放置的。 a構(gòu)件為蝸桿，它通過與固連在固定桿上的蝸輪之間的傳動來調(diào)

4、節(jié)手臂的 左右擺動。 b構(gòu)件為圓盤，實際為曲柄，他調(diào)節(jié)B點的上下移動。 C構(gòu)件也為曲柄，它通過鋼絲繩來調(diào)節(jié)手爪的抓取動作。u設(shè)計方案 1.手爪部分采用類似自行車剎的結(jié)構(gòu)，用鋼絲繩傳動，減少了機構(gòu)的復 雜度。也可采用油壓傳動控制手爪，則會增加制造成本和維護費用；或采用連桿機構(gòu)傳動，由于手臂中間有一個彎曲，力的傳動比較難以實現(xiàn)，并且這樣機構(gòu)就顯得復雜得多。另外一個方案是用兩根絲繩控制，一根控制手爪的抓緊，另一根控制松開，但這樣很明顯會增加部件，且抓緊時力度不易控制。 2. 手臂部分采用三個四桿機構(gòu)。要實現(xiàn)手臂的上下轉(zhuǎn)動，若采用齒輪實 現(xiàn)(見圖）,則其力學性能不好， 不能承受大的力矩。并且前臂 的動

5、作很難控制與后臂 協(xié)調(diào)。 從傘中得到啟發(fā)，采用一個平 行四邊形四桿機構(gòu)，可以得到 很大的扭矩，并且前后手臂運 動非常協(xié)調(diào)。 3. 手爪要使其水平放置，才有 利于抓取易打翻的物品。若將 手爪直接焊接在前臂上（見圖）， 顯然不能保持水平。因此，采用 兩個平行四邊形機構(gòu)實現(xiàn)其水平。 4.手臂的轉(zhuǎn)動則是采用固定導桿 的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)，并且采用蝸輪蝸桿 傳動，有良好的自鎖性能，機構(gòu) 簡單且傳動比合適。 采用齒輪傳動控制手臂升降，力學性能不好，承受的力矩不能太大。若將手爪直接焊接再前臂上 后臂轉(zhuǎn)動時 手爪不能保持水平 5.B點處的滑塊結(jié)構(gòu)如右圖所示. 滑塊分為上下兩部分,上下滑塊間有磙子, B點處的連桿為手臂部

6、分的連桿.在推桿的 作用下, 下滑塊將作上下移動, 且推動上滑 塊作上下移.而上滑塊還將隨固定桿轉(zhuǎn)動. 磙子起分離兩滑塊運動的作用.u設(shè)計尺寸 運動要求: 設(shè)定手臂的運動范圍 在如下圖所示的120度范圍內(nèi). 機構(gòu)尺寸: 設(shè)定 AC=10cm, BC=15cm, AF=HG=25cm, CD=EF=5cm, CF=DE=15cm, GF=AH=5cm, GI=FJ=20cm, 蝸桿n=150r/min, 蝸輪Z=25,則n=6r/min. 則，B點的運動范圍為距離A點6cm至24cm范圍內(nèi)。 H=18cm. 因此,圓盤b的最小直徑至少為18cm。 手爪長度為10cm（內(nèi)有橡皮），手爪上彈簧的強度

7、系 數(shù)為k=0.5. 上 滑 塊 ， 可 以 上 下 移 動 ， 左 右 擺 動 。點下 滑 塊 ， 由 曲 柄 推 動， 其 推 程 為 18CM。推 桿底盤部分 目錄蝸 輪蝸輪u機構(gòu)簡介 底盤是一個簡化了的普通汽車底盤，它靠后輪驅(qū)動，前輪控制轉(zhuǎn)向。動力是由電動機提供的。后輪驅(qū)動系統(tǒng)主要是由一個行星齒輪系控制。它能夠使得兩個輪胎的轉(zhuǎn)角不同，從而能順利實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。并且它由蝸輪蝸桿控制，使得轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，且能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖，防止發(fā)動機停轉(zhuǎn)后車輪繼續(xù)運動。前輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要是由一個等腰梯形機構(gòu)控制。通過一系列齒輪的減速作用，控制蝸輪緩漫轉(zhuǎn)動，而通過蝸輪的轉(zhuǎn)動來控制等腰梯形，從而使得前輪兩輪胎的轉(zhuǎn)角不同，順利實

8、現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。u設(shè)計方案 對于轉(zhuǎn)向系來說,可以設(shè)計為 矩形的轉(zhuǎn)向機構(gòu),但矩 形機構(gòu)轉(zhuǎn)向兩輪是平行的,因而輪子會產(chǎn)生滑動摩 擦.但等腰梯形轉(zhuǎn)向機構(gòu)則可以保證兩輪法線交于 后輪的延長線上,只產(chǎn)生滾動摩擦。后輪采用差速 器也是考慮到防止輪子發(fā)生滑動摩擦，減少壽命。 同時采用蝸輪蝸桿 ，而不直接采用齒輪傳動，實現(xiàn)即停。設(shè)計參數(shù) u設(shè)計參數(shù) 1） 底盤后輪的轉(zhuǎn)速設(shè)計為30轉(zhuǎn)/分，電機轉(zhuǎn)速為750轉(zhuǎn)/分。電機到后輪的傳動比為1：25，蝸輪6齒數(shù)為25。 （差速器傳動比均為1：1） 2）轉(zhuǎn)彎時轉(zhuǎn)速為5轉(zhuǎn)/分，傳動比為1：160。 3）Z1=20；Z2=40；Z3=20；Z4=40，蝸輪5齒數(shù)為40。轉(zhuǎn) 向 時 前 輪 法 線 延 長 線 交 點 在 后 輪 軸 向延 長 線 上內(nèi)部結(jié)構(gòu) 目錄u機構(gòu)簡介 內(nèi)部由電動機帶動,在齒輪系的傳動作用下,使得蝸桿a,圓盤b,c,各自完成相應(yīng)的動作. 齒輪齒數(shù)簡述如下: 模數(shù) M=4mm, 齒數(shù) Z1=20, Z2=60, Z2=30, Z2”=20, Z2”=18, Z3=40, Z3=27, Z4=20, Z5=Z6=Z6=Z7=20, Z7=Z7”=25, Z8=Z9=25,Z10=50,Z11=35. 電機轉(zhuǎn)速設(shè)定為 N=750r/min. 傳動比：從電機到絲桿（d)為7.5/1,從電機到蝸桿(a)為10/1,從電機到圓盤（b)為243/1,從電機到圓盤（