中小功率用电机的技术数据，采用铁氧体永磁以及的圆筒式钢板外壳电机。经查表对于主电机可以选用额定电压为的的直流电机，主要技术参数为空载时转速转分，内阻欧姆，电流负载下转速转分，电流，效率，转矩。对于驱动轮电机的选取，根据电器元件配合的简单，方便的原则，结合主电机的额度电压，可以初步选择小电机额定电压为，查电机工程手册初定为驱动轮电机选用型。电源的选取机器人的工作场所般在野外，户外对于电源的便携性，耐久性，可靠性要求较高。所以选用可充电的蓄电池直流电源。它重量轻，体积小，电量大，是较为理想的恒压源。根据机器人电机的要求和控制电路的要求，可以选择主要技术参数为电压的直流蓄电池和电池组作为机器人的电源。电机调速元件的选取对于直流电机的调速比较简单，由公式可知调速有三种方法调压调速节气隙磁通调节电枢电路串接电阻调速新型调节脉宽对于这种永磁式小容量直流电机磁通量为定值，调节气隙磁通不现实。采用调压调速对于我们所用的直流蓄电池来讲也不现实，直流变压没有交流变压简单，因为这样设备较为复杂，成本上升。所以我们考虑最为简单的调速方法和新型型脉宽调速。串联电阻调速方法的实现在电枢电路中串接电阻滑动变阻器。可以进行无极调速，虽然这样会大大减弱电机的机械特性曲线的硬度，但不失为种快捷，简单的变速方法。串联电阻的计算如下对于电机的转速可近似认为对于已经出厂的电机来讲是定值。由所选的电机参数可知，有负载时对于加上串联电阻后我们希望得到的调速电机的转速为则有，则有，，，由于为理论值，考虑到直流电机采用电枢串联电阻调速会使电机的机械特性曲线大幅变软，又要保证机器人电机在负载下能正常工作，所以就可用滑动变阻器来进行电阻补偿调速。由以上计算，可选择滑动变阻器量程为欧姆的型号。新型调节脉宽型调速的实现脉宽调制调速系统是近期流行起来的对于直流电机无极调速的最优化的调速系统。它相比改变电压电压，改变磁通参数，改变电枢电流等具有相当大的优越性。脉宽调制就是使功率放大器中的晶体管工作在开关状态下，开关频率频率保持恒定，用调整开关周期内晶体管导通时间的方法来改变其输出，从而使电机电枢两端获得宽度随时间变化的给定频率的电压脉冲。其工作原理电枢两端电压变化如图图原理图主要是通过单片机和晶体管将电压信号进行调制转换为脉冲宽度调制。通过调节频率和脉宽使直流电动机的工作时间有定的空行程比例，我们成为占空比，脉宽的连续变化，使电枢电压的平均值也连续变化，因而使电机转速连续调整。调速的原理决定了它的电路图要采用单片机，进行脉宽的控制，和电机的驱动。的电路连接图有很多，不同公司生产的控制电路板不同，本文仅以电路板为例，其电路图如图图控制电路图其中，驱动电机的功放般选用型桥式开关放大器，由个晶体管构成换向，放大电路，其电路图如图。这种电机驱动电路可以通过激发不同的晶体管的工作方式，进行电机正反装控制，电机的调速。电机调速方法的确定及元件的确定通过以上电路的设计与分析，采用电枢串联电阻的调速方法的特点是电路简单价格低廉控制方便，没有延迟现象电能损耗严重不适合长时间的调速采用脉宽调速方法的特点是可调节频带宽电流脉动小电源功率因数高电机动态硬度好电路复杂图型桥式电路图成本较高综合机器人的野外工作环境，节约电能是十分重要的，根据机器人工作时间很长的要求，我们选择采用脉宽调节器。注在此我们已经表述出直流电机调速电路图，在总设计电路图中我们将以方框代表调速电路电路设计轮足电机动作的正转与反转的电路设计对轮足电机进行编号，前足个电机分别是，后足个电机分别是。对于直流电机的正转与反转，主要采用的方法是电枢接线的正接与反接，所以可以借鉴机床电机的正反转接线图来设计个驱动电机的正反转。由于电机容量小，可以直接启动，所以可以直接用开关直接控制接线方法。机器人的伞足的设计，在考虑电机转动方向的同时，因为前后伞足均有个足要接触管道的上表面运动，所以要与接触下表面的两个轮足的旋向相反才能使三个足同时拉动机器人前进。即有与旋向相反，与的旋向相反。如图所示的控制电路，为完成驱动电机正转与反转动作的电路。注电路中，调速控制省略不画，在以后的总电路图中调速电路画出电路中，用三位开关，左接通为正传，右接通为反转，中位为停止。这种电路方便，简单，较易控制。适合这种低压电气控制电路，并且廉价。前后伞足的张开闭合电路设计对于前后伞足要求能张开和闭合。为此，要求电机能带动螺旋丝杠进行正反转。可以沿用驱动电机的接线思路，借鉴机床电气控制的接线方法，采用反接的方法进行正反转控制。如图所示。这种电路简单易接，没有延迟现象，可以满足较快和较慢的调速需求，较为理想。图驱动轮电机控制接线图图电机部分总电路设计综合图图的电路设计可得电机部分总电路图如图所示。图各电机控制总电路机器人中电机由个，电机较多，采用个电源显然不能满足电机的能量消耗，所以采用个电源同时供电能满足电机的长时间工作的要求。均为位开关，对于开关左位接通为反转，右位接通为正转。中位为断路。图前后伞足的张开闭合控制电路电机顺序动作的电路设计由转弯的方法可以分离出电机的顺序动作有电机反转电机前进电机正转电机反转电机正转电机正转。对于电机的顺序动作由现代控制理论我们可以由以下几种选择采用手动开关通过摄像头观察，人为进行控制。采用传统的电磁电气控制电路进行逻辑控制。采用单片机进行自动控制。人为控制若采用第种方法控制，如图所示，这种电路可以进行人为的进行电机的顺序动作控制，先闭合开关的左边再断开闭合的右边再断开闭合的右边再断开闭合的左边再断开闭合的右边再断开闭合的右边再断开。逻辑控制若采用第二种控制方法，可以参考机床电气控制的经典电路作出如图，图组成的由电磁铁，继电器组成的电磁控制电路，采用时间继电器来控制元，在总电路图的设计中，为了简化电路，我们以方框代表里程计系统。结论通过以上的电路分析以及比较，我们可以选用采用手动开关的电路进行整合，以及电源负载平均分配，可得如下图电路图。图里程计初级程序图图电气部分总电路图其中为驱动电路总开关，为调整电路总开关，为前轮正反转控制开关，为后轮正反转控制开关，为前伞足张合开关，为后伞足张合开关，为机器人里程显示启动开关。脉宽调制模块对于现在来讲已经成为变相的标准件电路板，全国各大电机厂商均有生产，可以直接从市场买来。里程计模块电路板全国也有许多厂商生产，也是批量生产的产品，可以直接买来。，为照明元件，为了摄像头观察清晰，照明选用荧光管。注总电路图中，方框部分均为能买来的电路板部件，不画出其电路图。脉宽调制器里程计根据电机的功率和额定电压的选择如表电机也可以把后轮的个电机省略掉，有前轮拉动前进或后退。表管道爬行机器人电气元器件符号名称型号规格数量直流永磁电动机，开关任选三位开关，数码管线制电源直流蓄电池脉宽调制器里程计，直流永磁式电动机，照明灯任选，结束语在本次设计中我们努力通过各种渠道了解管道爬行器应用现场。但由于管道爬行机器人在国内尚未成熟，学校图书馆几乎没有任何相关资料，而通过网络了解得也只是些表面的不切实际的内容，所以本次设计是基本是从零开始。在三维造型阶段，我们共设计出了种管道爬行机器人，这些爬行器各有其优缺点，这里只是介绍了其中的种。经过近个月的努力，在大家的共同努力下终于解决了大多数问题。但由于本人知识所限，该爬行器存在着些缺点。例如爬行器体积较长，使得它不能在弯管内实现拐弯的运动，这是困扰着设计者的个问题。如何实现在定弯度的管道甚至是直角交叉管道中的转弯，需要进步的设计和完善。当然在设计初期，在老师的指导和点拨下，也设计出简易的爬行机器人，经过完善设计出了初步提高其对管道内径的大范围变化和过复杂弯道的能力的爬行器。为了适应市场需求，在弯型管道比直型管道少的情况下，我们设计出了该管道爬行器。虽然在设计的时候考虑了很多在制造加工时遇到的问题，但是在实际制造的过程中还会碰到很多的问题，这些都是要解决的。本设计的最大的创新点是利用了最简单的机构达到了规定的任务，而且应用范围广。致谢毕业设计是大学生本科教学中的个非常重要的环节。通过毕业设计，我们把以前几年之中学习的专业基础知识和专业知识系统化了，把抽象的理论知识和生产生活中的实际相结合。通过本次毕业设计，使我们进步了解机械设计和电路设计相结合设计的具体过程和方法，学会如何应用资料手册图书馆和网络里的知识，学会了如何计算，掌握了设计的基本方法，锻炼了我们动手动脑思考的能力，懂得了经验在设计过程中的重要性，在以后的工作和学习中会主动积累些经验。毕业设计对于我们即将走入社会，踏上工作岗位的毕业生来说，是次非常必要也是非常重要的课程设计，为我们今后从事机械方面的工作奠定了基础。本次设计是在老师悉心指导下完成的，在遇到困难时，通过老师们的点拨，往往使我茅塞顿开。他治学严谨，具有丰富的实践经验，使我受益匪浅。我的同学们在设计中也给我了很大帮助。我们共同讨论，起查阅资料。在这段时间里，我并不觉得时间难熬，相反却觉得时间过得好快，我们就要毕业了，希望在以后的工作学习中同样也发扬团结互助的合作精神。衷心感谢他们。参考文献齐占庆机床电气控制技术机械工业出版社，杨天明电机与拖动北京大学出版社，电机工程手册机械工业出版社，李国厚，杨青杰原理与应用设计化学工业出版社，王永章数控技术高等教育出版社，黄立培电动机控制清华大学出版社，李中年控制电气及应用清华大学出版社，蓝荣香零件设计技术与实践电子工业出版社，李杰机械绘图实战人民邮电出版社，