履带式机器人移动底盘的设计【含CAD图纸+说明书、答辩稿】.zip

毕业设计答辩毕业设计答辩 机器人底盘的设计答辩人：指导老师：履带机器人的介绍履带机器人的介绍从20世纪60年代到70年代，迅速普及并实用化的工业机器人给人的印象只是自动机械手。广泛开展机器人移动功能的研究和开发是进入20世纪80年代以后的事。现在作为移动机器人而开发试制的移动机械种类已远远超过了机械手。特别是履带式机器人，它不仅是生物体中没见过的移动形态，而且能够在复杂的底面行进。履带式机器人因采用履带传动方式而得名。履带传动方式又叫循环传动方式，其最大特征是将圆状的循环轨道履带卷绕在若干车轮上，使车轮不与地面直接接触，利用履带缓冲地面而带来的冲击，使机器人能够在各种路面条件下行进。CONTENTS目录履带机器人底盘的的结构设计1履带机器人底盘的运作原理2结论3履带机器人底盘的结构设计1.后摆臂及履带 2.齿轮 3.永磁式直流电机 4.减速器 5.蓄电池 6.微控制器及组件 7.步进电机 8.主履带 9.前摆臂及履带 履带机器人底盘的性能设计参数总体结构:六节履带式结构 自重：50KG结构尺寸：1205*764*380mm平地最大速度：0.5m/s一般速度：0.3m/s通过最大坡度：30续航能力：4小时履带机器人的运作原理减速传动机构电动机构电动机通过减速器的减速，以增大转矩，实现调速。减速器是行星轮减速器，电动机安装在减速器旁，通过直齿轮改变轴的方向，输出后轴转矩，为机器人提供主要动力。后轴驱动机构后轴驱动机构驱动后轴位于传动系的末端。其基本功用增增扭、降速和改变转矩的传递方向，即增大由传动轴或者直接从变速器传来的转矩，并将转矩合理的分配给左右驱动车轮。履带驱动机构其动力部分采用电机，通过齿轮副降速后带动低速轴的转动，轴与履带驱动机构通过导杆滑块机构连接，从而使履带驱动机构各自绕前后轴的中心线转动，实现机器人不同角度的爬坡和越障能力。履带驱动机构机器人跨越台阶总结本次设计过程中涉及到所学知识的方方面面。通过本次设计，对所学知识进行了一次温故，同时也为日后从事工程实践工作打下了一些基础。设计中，我对履带式机器人底盘的工作原理、基本结构、性能的要求进行了比较详细的分析，针对履带机器人中采用的履带、减速器、电动机等也进行必要的阐述。通过对履带机器人的相关性能要求的验算，得出设计的结果基本上符合设计要求。致谢THANKS!大学生活即将结束，在此，我要感谢所有教导我的老师和陪伴我一齐成长的同学，他们在我的大学生涯给予了很大的帮助。本论文能够顺利完成，要特别感谢我的导师代素梅老师，代老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文设计！最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢！感谢各位老师的观看和指正！图书分类号：密 级：毕业设计说明书机器人底盘的设计学 生 姓 名学 号班 级指 导 教 师专 业 名 称学 院 名 称年月日 毕业设计原创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本设计说明书不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名：日期：年 月 日毕业设计版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用毕业设计的规定，即：本校学生在学习期间所完成的毕业设计的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部门或机构送交设计说明书的纸本复印件和电子文档拷贝，允许说明书被查阅和借阅。可以公布说明书的全部或部分内容，可以将说明书的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本说明书。论文作者签名：导师签名：日期：年 月 日 日期：年 月 日I摘要此设计是设计结构新颖，能实现过坑、越障等动作的机器人底盘。通过在机器人机架上加装其他功能的模块来实现不同的使用功能，本设计的目的是为机器人提供一个动力输出平台，为开发各种功能的机器人提供基础平台。此设计方案的选择是采用了驱动结构。结构整体使用模块化设计，以便后续拆卸维修，可以适应于各种复杂的路面，并可主动控制前后两侧摇臂的转动来调节机器人的运动姿态，从而达到辅助过坑、越障等动作。经过合理的设计后机器人将具有很好的环境适应能力、机动能力并能承受一定的掉落冲击，此设计的机构主要由四部分组成：主动轮减速机构、翼板转动机构、自适应路面执行机构、履带及履带轮运动机构。关键词关键词 式；机器人；底盘；模块化设计IIAbstractThis design is a robotic chassis with a novel design structure that enables pits and obstacles to move.Through the addition of other functional modules to the robot rack to achieve different usage functions,the purpose of this design is to provide a power output platform for the robot and to provide a basic platform for robots that develop various functionsThe design of this design mobility scheme is the use of a tracked drive structure.The entire structure uses a modular design for subsequent demolition and maintenance,which can be adapted to various complex road surfaces,and can actively control the rotation of the rocker arms on both sides to adjust the movement posture of the robot to achieve auxiliary over-hole and obstacle-over actions.After a reasonable design,the robot will have good environmental adaptability,mobility and can withstand a certain drop impact.This design of the mobile mechanism is mainly composed of four parts:the active wheel deceleration mechanism,the flap rotation mechanism,adaptive road surface Actuator,crawler and track wheel movement agencies.Keywords robot tracked mobile mechanism modular design毕业设计说明书1目目 录录摘要.IAbstract.II1 绪论.21.1 机器人的现状及发展.21.2 机器人的概述.31.3 本设计的目的及意义.32 机构的分析及其选择.52.1 典型机构.52.1.1 机构的特点.52.1.2 轮式机构的特点.52.1.3 腿式机构的特点.63 设计方案.73.1 行走机构的选择.73.2 履带机器人功能、性能指标与设计.83.3 主要机构的工作原理.94 机器人底盘主履带电机的选择.104.1 机器人在平直的路上行驶.104.2 机器人在 30坡上匀速行驶.104.3 机器人的多姿态阶跃.115 履带部分设计.135.1 履带的选择.135.2 确定主从动轮直径.145.3 确定节线长度.155.4 计算所需的带宽.165.5 功率验算.185.6 履带主从动轮设计.185.7 副履带部分设计.206 履带翼板部分设计.236.1 履带翼板的作用.236.2 履带翼板的设计.23结论.24致谢.25参考文献.26毕业设计说明书21 绪论1.1 机器人的现状及发展机器人是集合了机械、电子、传感、控制、人工智能等多个学科先进技术于一体的自动化装备。自 1956 年机器人产业诞生后，经过近 60 年发展，机器人已经被广泛应用在装备制造、新材料、生物医药、智慧新能源等高新产业。机器人与人工智能技术、先进制造技术和互联网技术的融合发展，推动了人类社会生活方式的变革。当前，我国机器人市场进入高速增长期，工业机器人连续五年成为全球第一大应用市场，服务机器人需求潜力巨大，核心零部件国产化进程不断加快，创新型企业大量涌现，部分技术已可形成规模化产品，并在某些领域具有明显优势。机器人行业不断发展，机器人在生产人们日常生活中的应用范围不断扩展，其种类也逐渐增多。按照不同的分类方法，可以对机器人进行不同类型的分类，如，根据其功能可以分为操作机器人、机器人、信息机器人、人机机器人。按照用途机器人可分为工业机器人、农业机器人、服务机器人、军用机器人四大类。近十几年来，我国有关部门过分强调工业机器人的系统研发，而忽视了机器人关键技术突破，使得工业机器人某些核心技术仍处于实验阶段，严重制约了我国机器人的产业化进程。另外，对核心元件的过分依赖和创新能力的缺乏致使机器人生产的技术含量难以得到质的提升，从而导致工业机器人在诸多技术方面仍然停留在仿制层面。目前，机器人产业在我国正处于强劲发展的状态，各种类型正快速发展。工业机器人作为制造业皇冠顶端的明珠，其性能优势决定了其在工业生产中的优势地位。近年来，随着经济危机阴影的消退，工业机器人的生产需求量不断上升，市场销量也保持快速增长。未来，一方面由于我国劳动力人口不断减少，对劳动力需要不断提升，会增加对工业机器人的需求；另一方面随着产品加工精度不断提高等，也会提升对工业机器人的需求。对于服务机器人，有机构预测未来服务机器人将像家用电器一样普及，它将大量进入人们的生活，走进千家万户3。特别是随着我国人口老龄化加速，未来医疗服务机器人、陪伴机器人等的需要有可能会出现爆炸式增长。凭借其重要的战略意义，未来军事机器人也将越来越受到重视，其智能化将会越来越高。军事机器人本身也将会呈现“两级分化”的发展趋势。一方面，为满足新形势下急难险重任务的需求，提高工作效率，未来军事机器人将越来越偏向大型化；另一方面，为提高隐蔽性，方便士兵携带，未来军事机器人将越来越小，呈微型化发展。机器人因采用传动而得名。其最大特征是将圆状的循环轨道履带套在若干车轮上，使车轮不与地面直接接触，利用履带缓冲地面带来的冲击，使机器人能够适应各种路面状况。目前六履带摆臂式搜救机器人还是局限于单个或两个自由度。其主要由机械本体、控制系统、导航系统等部分组成。六履带摆臂式搜救机器人的研究涉及以下几个方面，首先是方式的选择，对于机器人，可以是两、四、六等。其次，考虑驱动器的控制，以使机器人达毕业设计说明书3到期望的功能。再者，必须考虑导航或路径规划，如传感信息融合，特征提取，避碰以及环境映射。最后，考虑摆臂角的原理，这方面需要重点考虑，通过控制摇臂的角度来改变自身高度以达到越障过坑功能是这种机器人的最大特点。对于这些问题可归结为：机械结构设计、控制系统设计、运动学与动力学建模、导航与定位、多传感器信息融合等。1.2 机器人的概述随着人类社会的不断发展进步，在日常生活的方方面面都越来越需要机器人。机器人是一种由机械传动装置、高精度传感器以及电机伺服控制器所构成的综合系统，能将动态决策与分析、环境感知与规划、行为控制与执行等多种功能集于一体，同时对环境适应能力较强，能够方便操作具有人工智能的复杂控制系统。近年来机