過(guò)橋機(jī)器人設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上“勇氣號(hào)”過(guò)橋機(jī)械車(chē)的方案設(shè)計(jì)摘要本方案設(shè)計(jì)了機(jī)器人的“幾”字型總體方案，實(shí)現(xiàn)了“騎橋”的過(guò)河方式；采用履帶式行進(jìn)方式，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本體的行進(jìn)與轉(zhuǎn)彎；選取了“絲桿+氣爪”的動(dòng)作裝置，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)目標(biāo)的抓取和擰緊。綜上所述，本方案最終實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人所有任務(wù)的完成。本設(shè)計(jì)運(yùn)用Solid Works軟件，通過(guò)三維實(shí)體造型進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，反復(fù)優(yōu)化零部件結(jié)構(gòu)，調(diào)整尺寸，確保無(wú)干涉情況，再導(dǎo)出零件圖進(jìn)行加工制作，再根據(jù)出現(xiàn)的問(wèn)題修改完善，最后導(dǎo)出裝配圖和部分零件的二維圖。關(guān)鍵詞：機(jī)器人 設(shè)計(jì)競(jìng)賽 Solid Works目錄目錄.1第一章 設(shè)計(jì)題目及設(shè)計(jì)要求.21.1 競(jìng)賽題目.31.2

2、 參賽作品的總體要求與設(shè)計(jì)分析.4 1.2.1參賽作品的總體要求.5 1.2.2場(chǎng)地分析與方案初設(shè).6第二章 設(shè)計(jì)方案擬定與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).72.1 概述.82.2 機(jī)械部分.92.2.1 機(jī)械車(chē)行走部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).102.2.2 機(jī)械車(chē)身體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).112.2.3 機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).122.2.4 抓取和擰緊裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì).132.2.5 各機(jī)械部件的連接設(shè)計(jì).142.3 控制部分.15第三章 詳細(xì)設(shè)計(jì)、計(jì)算與校核.163.1 車(chē)的動(dòng)力與傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)、計(jì)算與分析.171. 車(chē)的過(guò)橋和轉(zhuǎn)動(dòng)部分.183.2 機(jī)械臂的動(dòng)力與傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)、計(jì)算與分析.191. 機(jī)械臂的關(guān)節(jié)部分.202. 氣爪的抓取和擰

3、緊部分.21第四章 方案的創(chuàng)新點(diǎn)22 1.機(jī)械機(jī)構(gòu)方面的創(chuàng)新設(shè)計(jì).232.機(jī)械手臂的創(chuàng)新設(shè)計(jì).243.抓取機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì).254.擰緊機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì).265.本方案的設(shè)計(jì)有點(diǎn).27第五章 其它設(shè)計(jì)計(jì)算與說(shuō)明，設(shè)計(jì)總結(jié)282930第一章 競(jìng)賽題目及設(shè)計(jì)要求1.1競(jìng)賽題目設(shè)計(jì)一臺(tái)可完成競(jìng)賽規(guī)定動(dòng)作的簡(jiǎn)易機(jī)器人（以下簡(jiǎn)稱機(jī)器人），提交機(jī)械設(shè)計(jì)資料，完成模型制作，參加答辨和現(xiàn)場(chǎng)競(jìng)賽。1.2 參賽作品的總體要求與設(shè)計(jì)分析1.2.1參賽作品的總體要求（1）機(jī)器人在收縮狀態(tài)時(shí)，其長(zhǎng)寬高均應(yīng)300mm；展開(kāi)狀態(tài)時(shí)尺寸不限。（2）機(jī)器人重量不限，但應(yīng)盡可能輕。（3）機(jī)器人造價(jià)不限，但應(yīng)盡可能低。（4）機(jī)器人操控

4、可采用線控、自動(dòng)控制、智能控制。（5）機(jī)器人行進(jìn)方式不限。（6）機(jī)器人驅(qū)動(dòng)可采用各種形式的原動(dòng)機(jī)，但不允許使用人力直接驅(qū)動(dòng)；若使用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，其電源應(yīng)為安全電源。（注：動(dòng)力設(shè)備自備，比賽現(xiàn)場(chǎng)僅提供 220V 交流電源）。1.2.2場(chǎng)地分析與方案設(shè)計(jì)競(jìng)賽場(chǎng)地（如圖1.2.1）所示，地面采用木質(zhì)地板，表面鋪設(shè)噴繪廣告布，場(chǎng)地尺寸為4000mm×2000mm，出發(fā)區(qū)尺寸為300mm×300mm×300mm，四周?chē)甯?0mm。競(jìng)賽用滾動(dòng)軸承分別為：6310,6308,6306；競(jìng)賽用墊圈分別為：36,30,20 GB/T97.1-2002；競(jìng)賽用螺母分別為：M30，M2

5、4，M16 GB/T6170-2000。 圖1.2.1 從上面CAD圖中可以看出，比賽場(chǎng)地是分成四個(gè)部分的。起點(diǎn)部分、過(guò)河部分、物品放置部分、抓取部分。在起點(diǎn)處有300×300×300的擋板，所以這樣就限制了機(jī)器人的車(chē)身，最終根據(jù)以上本方案的初步設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)綜合考慮機(jī)器人的車(chē)身為長(zhǎng)250mm，寬230mm，高280mm。這樣的車(chē)身設(shè)計(jì)也是考慮到下車(chē)后的轉(zhuǎn)彎。在橋支座處，總寬為90mm，最低高度為4mm，所以本方案將兩側(cè)身板的初步設(shè)寬度為72mm，抬高>13mm，這樣車(chē)子就能上橋了。橋?yàn)?0寬，所以設(shè)計(jì)兩擋板之間的距離為32mm。在抓取部分擋板到細(xì)桿的距離為220mm，桿高

6、200mm，所以本方案初步設(shè)計(jì)的大臂伸長(zhǎng)水平距為230mm，氣爪抬高210mm。都是留有余量的。被抓取物是:軸承D=110.1mm，d=45mm；D=90mm，d=45mm；D=72mm，d=25mm。墊圈D=66mm，d=30mm，B=5.1mm；D=56.1mm，d=24mm，B=3.9mm；D=36.9mm，d=16mm，B=3mm。螺母M30；M24；M16。根據(jù)這些數(shù)據(jù)用來(lái)設(shè)計(jì)本方案的抓取裝置和擰緊裝置第二章 競(jìng)賽的總體設(shè)計(jì)方案2.1概述為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)和達(dá)到設(shè)計(jì)要求，本課題小組經(jīng)認(rèn)真分析研究后認(rèn)為，本課題的關(guān)鍵在于：1.機(jī)械車(chē)的尺寸規(guī)格，長(zhǎng)寬高都不能超過(guò)300mm。2.機(jī)械車(chē)的過(guò)河方

7、式。3.機(jī)械車(chē)能否順利的抓取區(qū)域三的軸承、墊圈、螺母。4.機(jī)械車(chē)能否順利的將軸承、墊圈、螺母按順序放到區(qū)域二的固定螺栓上，并將螺母擰到底。5.機(jī)械車(chē)怎樣拉下勝利的旗幟。6.就是完成時(shí)間不能超過(guò)8分鐘所以針對(duì)以上問(wèn)題，我們經(jīng)分析以后決定：從場(chǎng)地的布置上看，有三種方式可以使小車(chē)從區(qū)域一到區(qū)域二。分別是：走最右邊的寬150mm的窄道；從中間過(guò)寬為30mm，高為200mm的橋；走樓梯，下三階，上二階的樓梯。首先，考慮到行徑、轉(zhuǎn)彎的靈活性，本方案選用履帶式行進(jìn)方式，既高效有平穩(wěn)。然后就是時(shí)間問(wèn)題，因?yàn)榭偣餐瓿扇蝿?wù)的時(shí)間規(guī)定不能超過(guò)8分鐘，所以為此決定盡量不要將時(shí)間浪費(fèi)在過(guò)河上。由于橋的鋪設(shè)是在起點(diǎn)的正對(duì)

8、方向，車(chē)子可以直接走直線上橋來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)河。所以介于時(shí)間的節(jié)省，本方案最終決定是過(guò)橋方案。過(guò)完橋之后就轉(zhuǎn)彎直接去抓取，先將大墊圈抓取放到大軸承上，再將大螺母放在大墊圈上。再一起將這三樣同時(shí)抓取往回放到指定地點(diǎn)。這樣機(jī)器人只要往返三次就能實(shí)現(xiàn)抓取和擰緊，最后拉旗完成任務(wù)。這是大概的方案。2.2 機(jī)械部分2.2.1 機(jī)械車(chē)行走部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由場(chǎng)地的模型可以知道，場(chǎng)地是有廣告紙鋪成的，所以為了不讓機(jī)器人在行走和轉(zhuǎn)彎的時(shí)候發(fā)生打滑現(xiàn)象，本方案一致認(rèn)為用皮帶作為傳動(dòng)，即為履帶式的行走方式。作為行走部分的主體，底部四個(gè)皮帶輪都是靠放在車(chē)頂?shù)膬蓚€(gè)大功率電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)的。但是又因?yàn)檫^(guò)橋需要驅(qū)動(dòng)上方的兩個(gè)過(guò)橋輪，所以我

9、們?cè)O(shè)計(jì)為多步傳動(dòng)。以一個(gè)電機(jī)為例：電機(jī)驅(qū)動(dòng)上方的過(guò)橋輪，這個(gè)是直接驅(qū)動(dòng)的，再同過(guò)過(guò)橋輪的驅(qū)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)正下放的一個(gè)底輪，這個(gè)是將電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)到底輪的過(guò)程，最后兩個(gè)底輪之間皮帶連接同步帶動(dòng)（如圖2.2.1-1所示）。其中由于通過(guò)皮帶傳動(dòng)使軸受到輪子的徑向力很大，所以本方案在這里將軸和輪子的配合形式定位過(guò)度配合，使輪子和車(chē)之間有間隙從而減少了軸的徑向力；同樣為了讓軸和側(cè)身緊密連接本方案將軸設(shè)計(jì)成階梯型（如圖2.2.1-2所示階梯軸），然后外加一個(gè)內(nèi)階梯的法蘭盤(pán)（如圖2.2.1-3所示法蘭盤(pán)）這樣在較大的徑向力下，軸和側(cè)身板之間也不會(huì)發(fā)生偏移。 然后，這之間的所有傳動(dòng)都是通過(guò)同步帶來(lái)實(shí)現(xiàn)。電機(jī)的正反轉(zhuǎn)

10、可控制車(chē)子的前后行走，單邊底輪不動(dòng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)子的轉(zhuǎn)彎。而兩個(gè)電機(jī)分別是控制一邊底輪的傳動(dòng)，同步帶也使各個(gè)輪之間的旋轉(zhuǎn)都是同步，使車(chē)子在行徑過(guò)程中更加平穩(wěn)。圖2.2.1-1圖2.2.1-2圖2.2.1-32.2.2機(jī)械車(chē)身體過(guò)橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)過(guò)橋，機(jī)器人的車(chē)身設(shè)計(jì)成了一個(gè)“幾”字型，中間寬度為設(shè)計(jì)根據(jù)橋兩邊的支座寬度和高度來(lái)設(shè)計(jì)，當(dāng)然為了不讓車(chē)身在橋上傾斜，在中間固定了兩塊擋板，擋板之間的寬度剛好為橋的寬的。過(guò)橋是通過(guò)輪子在橋上行進(jìn)實(shí)現(xiàn)的（如圖2.2.2-1和2.2.2-2。所示），從圖示可以看出輪子的寬度為30mm可以架在鋁合金橋上，中間部分寬為8mm可以嵌在橋中間。車(chē)身一邊加上地板用來(lái)放

11、置氣爪。而一邊只有底輪和側(cè)身上的安放配重的支座。這樣的設(shè)計(jì)節(jié)省了不少空間?？梢哉f(shuō)，本方案的車(chē)沒(méi)有完整的底板的。擋板過(guò)橋輪2.2.3機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械臂的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，本方案采用的是最原始的結(jié)構(gòu)關(guān)節(jié)折疊型（如圖2.2.3-1所示）為大臂整體。其優(yōu)點(diǎn)是這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，活動(dòng)范圍較大，穩(wěn)定性較好。本方案用絲桿和大功率電機(jī)將大臂推出車(chē)體，在選用絲桿時(shí)考慮到大臂所受的力幾乎都要絲桿來(lái)承受，所以本方案選用導(dǎo)程小、單頭的滾珠絲桿來(lái)推動(dòng)小臂使大臂從折疊狀態(tài)提升，（如圖2.2.3-3所示）絲桿和電機(jī)都固定在側(cè)身板上，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)，來(lái)使?jié)L軸前進(jìn)推動(dòng)大臂的運(yùn)動(dòng)。本方案用中間套筒加彈簧來(lái)使大臂可以伸縮（如圖2.2.3

12、-2所示），在這里設(shè)計(jì)這個(gè)伸縮套筒有很多種用處，在套筒中加入軟彈簧可以變換長(zhǎng)度，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)小幅度的旋轉(zhuǎn)。為了能夠?qū)庾Ψ湃胲?chē)體，大臂處于收縮狀態(tài)。另外從減輕機(jī)械臂的重量和展開(kāi)狀態(tài)的剛性要求角度出發(fā)，本方案選擇硬鋁作為機(jī)械臂的材料，并在其中間開(kāi)槽和打孔。手臂的最大行程能夠?qū)⑤S承從中間桿中拿出。圖2.2.3-1伸縮套筒圖2.2.3-2滾珠絲桿圖2.2.3-32.2.4抓取和擰緊裝置的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)通過(guò)和老師的交流，為了能夠快速的完成抓取和擰緊動(dòng)作，本方案選用氣爪作為抓取與擰緊工具。首先，氣爪在氣體的推動(dòng)下能夠快速的松開(kāi)和夾緊。所以為了抓取軸承、墊圈、螺母，只要設(shè)計(jì)出相應(yīng)尺寸的爪子（如圖2.2.4-1

13、所示）。為了防止中間過(guò)程的磨損，本方案選用耐磨的45號(hào)鋼來(lái)做氣爪爪子。爪子分成兩層和前后，前部最內(nèi)的一層用來(lái)抓取大軸承，深度為大軸承的三分之一，這個(gè)是為氣爪本身的行程來(lái)考慮的設(shè)計(jì)；第二層，由于行程夠用，所以可以抓起第二個(gè)和第三軸承。后部的兩層是用來(lái)抓取墊片的，也是同樣的道理。而為了能夠抓起螺母，本方案在爪子抓口出做成六角形的缺口，可以卡住螺母。（如圖2.2.4-1所示CAD圖），然后就是擰緊裝置，這個(gè)和抓取裝置是同一個(gè)裝置。在氣抓上安裝一個(gè)電機(jī)旋轉(zhuǎn)裝置，使整個(gè)氣爪繞一個(gè)軸套（如圖2.2.4-2所示）旋轉(zhuǎn)，這樣就達(dá)到擰緊的效果了，考慮到是偏心運(yùn)動(dòng)，本方案選用轉(zhuǎn)速相對(duì)較小的電機(jī)來(lái)帶動(dòng)氣爪，同樣傳動(dòng)

14、方式仍是皮帶。（如圖2.2.4-3所示）經(jīng)過(guò)這樣一系列的尺寸規(guī)定，以及擰緊裝置的設(shè)想，本方案初步設(shè)計(jì)了一下氣爪的結(jié)構(gòu)（如圖2.2.4-4）圖2.2.4-1圖2.2.4-2皮帶傳動(dòng)圖2.2.4-3圖2.2.4-42.2.5各機(jī)械部件的連接設(shè)計(jì)底輪軸與側(cè)身板的固定本方案用了法蘭盤(pán)，使其不會(huì)晃動(dòng)；軸是固定的，為了使底輪能夠用活動(dòng)自如，本方案用軸承使底輪和軸進(jìn)行配合；為了使軸承不軸向滑動(dòng)，也為了不使底輪不軸向滑動(dòng)，本方案用到了擋圈；兩個(gè)側(cè)身班的連接，用頂部?jī)蓧K平行塊用螺釘連接；大臂和車(chē)身的連接，本方案用到了螺栓連接；其間還多次用到套筒，用來(lái)?yè)踝≥S承和中間擋板（如圖2.2.5-1所示）圖2.2.5-12

15、.3控制部分整個(gè)機(jī)器人的所有動(dòng)力源均為直流電機(jī)，采用有線遙控方式控制模機(jī)器人的運(yùn)作。本方案用兩個(gè)24V-150rpm的電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)子的前進(jìn)；用一個(gè)24V-50rpm的電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)側(cè)身的絲桿來(lái)推動(dòng)大臂的升降；用一個(gè)24V-30rpm的電機(jī)在氣爪上來(lái)驅(qū)動(dòng)氣爪的轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)安裝了兩個(gè)調(diào)速器來(lái)調(diào)節(jié)兩個(gè)125轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，防止過(guò)快而不容易控制。所以本方案總共只有四個(gè)電機(jī)。通過(guò)以上的場(chǎng)地分析和實(shí)際數(shù)據(jù)測(cè)量，再加上控制電機(jī)和控制開(kāi)關(guān)之后，于是本方案將車(chē)型初定為（如圖2.3所示）的樣子圖2.3第三章 詳細(xì)設(shè)計(jì)、計(jì)算和校核3.1車(chē)的動(dòng)力與傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)、計(jì)算與分析3.1.1前進(jìn)動(dòng)力部分計(jì)算分析底輪驅(qū)動(dòng)是采用兩個(gè)24V

16、，n =125r/min的減速電機(jī)（型號(hào)ZGA37RH26INo），通過(guò)皮帶的傳動(dòng)。底輪的要求本方案原本打算設(shè)計(jì)成為直徑為30mm，又因?yàn)樾枰綆?lái)傳動(dòng)所以通過(guò)手冊(cè)的查詢（查機(jī)械手冊(cè)。）本方案選定為節(jié)徑為30.72mm，齒數(shù)為19的帶輪為底輪。又考慮到車(chē)身長(zhǎng)度不能超過(guò)300。所以本方案將底輪之間的中心距設(shè)計(jì)成185.43mm；同樣為了使高度不超過(guò)300mm，將豎直的兩個(gè)皮帶輪之間的中心距設(shè)為198.15。另一方面為了計(jì)算皮帶型號(hào)方便，本方案將動(dòng)力傳動(dòng)的帶輪大小設(shè)為一樣。節(jié)線公式：L=2a+（D+d）/2+(D-d)²/4a1.同步帶輪及帶的選擇：底輪帶節(jié)線長(zhǎng)=30.72+185.4

17、3×2=467.36mm，根據(jù)此數(shù)據(jù)查得同步帶型號(hào)：184XL，92齒。豎直傳動(dòng)帶節(jié)線長(zhǎng)=30.72+198.15×2=492.76mm，同步帶型號(hào)：194XL，97齒。頂端了兩電機(jī)驅(qū)動(dòng)皮帶節(jié)線長(zhǎng)分別為228.60mm和284.48mm，型號(hào)為：90XL，45齒和112XL，56齒。氣爪旋轉(zhuǎn)處的驅(qū)動(dòng)皮帶節(jié)線長(zhǎng)計(jì)算，因?yàn)闅庾ι系目臻g有限，所以我們選擇的兩個(gè)帶輪是有大小的，小的型號(hào)：節(jié)徑24.26，齒數(shù)15；大的型號(hào)：節(jié)徑37.19，齒數(shù)23。節(jié)線長(zhǎng)=2×33.70+（37.19-24.26）/2+(37.19-24.26)²/（4×33.70）=

18、162.56mm，皮帶型號(hào)：64XL，32齒。2.電機(jī)型號(hào)選擇的相關(guān)計(jì)算 對(duì)于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選用，本方案沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的計(jì)算和設(shè)計(jì)。根據(jù)場(chǎng)地的和時(shí)間的規(guī)定。首先，選用的底輪大小為d=30mm，車(chē)子從起點(diǎn)到橋的距離為765mm，輪子旋轉(zhuǎn)一周的距離是d=94.2mm,也就是說(shuō)從起點(diǎn)到上橋車(chē)輪要旋轉(zhuǎn)89圈，起先本方案打算用24V-200rpm的普通直流減速電機(jī)，這樣從起點(diǎn)到橋只要23秒，可是后來(lái)在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)兩個(gè)問(wèn)題：電子轉(zhuǎn)速大控制者難以控制車(chē)輛；扭矩小，車(chē)子容易在地上打滑?？紤]到這些，本方案在選購(gòu)電機(jī)是發(fā)現(xiàn)型號(hào)為ZGA37RH26INo的減速電機(jī)，功率大轉(zhuǎn)速也高。所以最終選定為24V-125rpm的這種減

19、速電機(jī)來(lái)做為驅(qū)動(dòng)。但是這樣的電機(jī)長(zhǎng)度比一般的要長(zhǎng)，所以本方案才將電機(jī)安放在車(chē)頂部的剩余空間。3.2機(jī)械臂的動(dòng)力與傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)、計(jì)算與分析3.2.1機(jī)械臂的關(guān)節(jié)部分手臂與側(cè)身板不是直接連接的，由（圖2.2.1-1）可知大臂是靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲桿運(yùn)動(dòng)出來(lái)的。首先，通過(guò)分析場(chǎng)地，在抓取區(qū)域，從擋板到豎直桿的距離為205mm再加上擋板的厚度為15mm，所以車(chē)子要夠到桿的話手臂水平的伸長(zhǎng)量必須大于220mm，有豎直桿的高度為200mm，所以還要確保手臂的上升能將氣爪提高200mm。同過(guò)這些要求的分析。最終確定，絲桿的長(zhǎng)度為167mm，單頭，螺距為6的滾珠絲桿，用24V50rpm的普通減速電機(jī)來(lái)帶動(dòng)絲桿。此處的

20、速度不宜快，而是要求穩(wěn)定上升。上升時(shí)間T=167/6/50=33.4s，這個(gè)時(shí)間表示，將手臂推到最高處要半分鐘，顯然這個(gè)是很占時(shí)間的，所以本方案打算在過(guò)橋和去抓取的過(guò)程中慢慢的將手臂伸出來(lái)。伸縮芯（圖3.2.1-1）伸縮筒（圖3.2.1-2）如圖3.2.1-1和3.2.1-2所示，這是手臂中一部分結(jié)構(gòu)圖，這是大臂的前端這樣的套筒設(shè)計(jì)是為了在將爪子放回車(chē)體中節(jié)省空間。在套筒中放上長(zhǎng)50mm，d=14mm的系彈簧。3.2.2氣爪的抓取和擰緊部分如圖3.2.2-1所示是爪子的CAD的設(shè)計(jì)圖 圖3.2.2-1這是根據(jù)氣爪最大行程和軸承、墊圈、螺母規(guī)格設(shè)計(jì)的爪子。圖中的階梯深度為軸承的1/3深，由于爪子

21、的最大行程為120mm，而最大的軸承直徑為110mm，根據(jù)這個(gè)設(shè)計(jì)爪子大階梯之間的距離為110mm。同樣根據(jù)中、小軸承來(lái)設(shè)計(jì)第二階梯，但是由于氣爪收縮狀態(tài)間距很小所以只要設(shè)計(jì)一個(gè)階梯就能分別抓起中、小軸承。同樣道理設(shè)計(jì)抓墊片的階梯。第四章 方案的創(chuàng)新點(diǎn)1.機(jī)械機(jī)構(gòu)方面的創(chuàng)新設(shè)計(jì)為了能夠?qū)崿F(xiàn)過(guò)橋步驟，本方案將小車(chē)設(shè)計(jì)成“幾”字型（如圖4-1）圖4-1“幾”字型車(chē)身如此車(chē)型可以保持不傾斜并且平穩(wěn)快速的實(shí)現(xiàn)過(guò)橋動(dòng)作對(duì)于車(chē)體的行走，本方案設(shè)計(jì)用履帶式行走方式，能夠平穩(wěn)的實(shí)現(xiàn)直走和轉(zhuǎn)彎，外加調(diào)速器來(lái)控制行走速度和實(shí)現(xiàn)微調(diào) 機(jī)械手臂從初始狀態(tài)到末尾狀態(tài)是用滾珠絲桿推動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，滾珠絲桿既可以推動(dòng)沉重的大臂

22、有節(jié)省了大部分的空間。 抓取機(jī)構(gòu)是用氣爪，快速而且容易夾緊。擰螺母機(jī)構(gòu)通過(guò)旋轉(zhuǎn)氣爪，調(diào)速進(jìn)行，不用額外的設(shè)計(jì)擰緊裝置，直接在抓取基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。2.機(jī)械手臂的創(chuàng)新設(shè)計(jì) 機(jī)械手臂前端套筒設(shè)計(jì)（如圖4-2）圖4-2伸縮套筒通過(guò)壓縮彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)，主要是將彈簧放在一個(gè)鋼制的套筒中，將臂的一部分塞入套筒，對(duì)彈簧進(jìn)行壓縮達(dá)到縮短臂長(zhǎng)的效果，為氣爪的在車(chē)身側(cè)板的安裝提供了空間，在必要時(shí)可以調(diào)節(jié)角度和大臂的長(zhǎng)度。驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿將大臂往外推，其中絲桿軸原處旋轉(zhuǎn)，而軸套沿絲桿直線上升。（如圖4-3）圖4-3絲桿傳動(dòng)3.抓取機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì) 機(jī)械車(chē)的抓取機(jī)構(gòu)是氣爪，氣爪是我們車(chē)的主要特色，意在抓取速度快和容易夾緊。抓

23、取過(guò)程從上往下，氣爪前端中空，套軸承的桿子穿過(guò)氣爪，可以做到定位效果。另外，爪子的設(shè)計(jì)也獨(dú)具創(chuàng)新，（如圖4-4所示）圖4-4氣爪爪子CAD53214 圖4-5氣爪爪子分成三層圓弧狀，高度大小剛好能使三種規(guī)格的軸承放入。同時(shí)將爪子一端的兩個(gè)內(nèi)面做成齒形的，方便螺母的夾緊。從（圖4-5）可以看出階梯3用來(lái)放置大軸承；階梯2用來(lái)放另外兩個(gè)軸承；1處就是用來(lái)夾螺母的；4、5處分別放大小的墊片。這樣的設(shè)計(jì)一次性可以抓取一個(gè)軸承、墊片、螺母；也就是說(shuō)本方案只需要三次個(gè)來(lái)回就能完成抓取安放工作。4.擰緊機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì) 擰緊的話是通過(guò)旋轉(zhuǎn)整個(gè)氣爪來(lái)實(shí)現(xiàn)，將螺母用氣爪夾緊，放到螺栓上，過(guò)程中控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，防止旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的過(guò)大偏心。這里將抓取和擰緊裝置放在了同一個(gè)位置，節(jié)省了很大的空間，也為車(chē)身的整體重量減輕起到作用。5.本設(shè)計(jì)方案的優(yōu)點(diǎn)我們本著“用最簡(jiǎn)單方案完成最復(fù)雜動(dòng)作”的原則對(duì)機(jī)器人進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造。此機(jī)械車(chē)結(jié)構(gòu)緊湊、實(shí)施性強(qiáng)、可靠度高。設(shè)計(jì)初我們想了很多的方案，有從橋上過(guò)的，從樓梯走的，還有過(guò)寬150mm邊緣走的。但是最終考慮到節(jié)省時(shí)間，我們決定選用過(guò)橋方案。機(jī)械車(chē)通過(guò)中間兩塊擋板，使車(chē)子在過(guò)橋的時(shí)候夾在在橋上