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（图纸+论文）轮式移动机器人结构设计（全套完整）

转向轴受到向上的轴向力时，轴向力通过轴肩传到下方轴承内圈，再传到套筒，然后传到上方轴承的内圈，再通过滚珠传递到轴承外圈，而轴向力进步的传递到端盖和箱体，从而将轴向力转移到整个车体上，因为，箱体连接在车体上。转向轴受到向下的轴向力时，首先是靠弹性挡圈传递轴向力，再通过系列传递最终将轴向力转移到车体上。所以说，转轴的工作是可靠的。转向轴与基座联接转向轴相对于基座来说只有个自由度，形成的是转动副，转向轴在机器人移动过程中承受径向力和比较大的轴向力，适合这种要求的常用轴承有圆锥滚子轴承。轴承采用套筒隔开的两端支撑结构，这样设计可以保证转向轴在转向的过程中不发生摇摆，保证转向的精度并且可以减小对转向相关零部件的磨损。对轴承用套筒隔开后，轴承内圈由轴肩和轴用弹性挡圈固定。两轴承外圈与基座座孔和轴承端盖连接。转向电机轴和转向轴的联接两轴的连接般选用联轴器。联轴器主要用来联接轴与轴或联接轴与其它回转件以传递运动和转矩,有时也用作安全装置。本文中没用选用标准的联轴器,因为标准的联轴器整体尺寸过大,占用空间大,且不利于安装,不符合设计要求。同时,由于所要连接的两轴径大小确定本文自行设计了个联轴器。图.联轴器由于轴仅受到转矩的作用,而轴向力很小，所以两轴都采用平键来周向固定,以达到固定和连接两轴的目的。转向驱动电机与基座的联接当转向轴与基座构成转动副以后，只需要用电机来驱动转向轴即可实现车轮的转向。将电机固定在基座上需要个连接件，连接件设计过程中考虑了两种模型整体式和剖分式。整体式装配时定心性好，但必须侧面开口，这样容易导致车轮转向精度不够，且不利于防尘，剖分式定心性稍差点，可以组合成封闭结构，具有可靠的刚度，防尘，拆卸方便。因此，选用剖分式结构。整体式剖分式箱体的设计与固定如图.所示为箱体结构的示意图。它通过左右两侧对称的呈型的矩形臂用个螺栓固定于车体前后两侧。由于箱体是通过螺钉和机座连接的，从而可以把它和机座以及转向电机视为体。再者，箱体内部是放置轴承，并固定轴承的，所以设计了如图中所示的双臂。这种设计可以将转向机构的整体重量通过箱体的两臂传到车体上，进而施于整个重量施轮子。面积，减小了打滑现象，但电机固定比较困难。综合两种模型的优缺点，设计如下图中所示结构，图.旋转部分结构图将电机内嵌在车轮内部，既增大车轮与地面的接触面积，又缩短了整个结构的轴向距离。为了保持轮子受力平衡使整个机构可以平稳运动，将轮子设计为两个组来实现。采用了个深沟球轴承作为径向支承，方面避免了车轮对电机产生弯矩另方面保证了车轮的刚度。轴承外圈与车轮内表面配合，由于内圈并不能与电机直接配合，设计了个电机壳结构，作电机和轴承的连接。图.旋转部分车轮旋转部分的具体结构分为五个部分两个轴承由弹性挡圈和电机壳轴肩轴向定位通过电机壳外表面径向定位通过电机轴外表面径向定位。此外,此处选用深沟球轴承作为支撑.深沟球轴承主要承载径向载荷,同时也可以承载小的轴向载荷。选用它就可以达到设计的要求,而且深沟球轴承经济性好,方便购买。而作为径向支撑,它主要避免了车轮对电机产生弯矩。电机预装在电机壳上，依靠电机壳凸缘轴向定位但径向定位不能利用电机定位止口定位，只能采用车轮调整电机轴的同心完成径向定位。车轮依靠轴承的外圈定位，然后再通过车轮自有联轴器与电机轴联接。这个过程也是调整电机轴同心，然后从车轮侧面的预留安装孔将电机紧固在电机壳上。整个车轮分为两部分组合而成。个是带有轴径的车轮,另个是不带轴径的轮子,两者相配合使用组成组完整的车轮。而车轮轴径与车体支撑件以滚动摩擦的形式配合使用,并且作为两车轮的轴向定位件。车轮最终的固定是通过外侧的螺钉来顶紧挡板实现的。具体结构如图.所示。整个旋转部分结构设计完成,但它必须与转向机构连接起来才能实现全方位移动。后小节转向机构的设计中设计有转向轴,为了使转动部分和转向部分的转向轴连接以实现全方位运动,此处设计了类似于半圆的固定件。如图下图所示。使用是采用两个配合来固定住旋转部分,通过四个螺栓的连接来实现和转向轴的连接,从而使转向机构和转动机构连为体,最终实现全方位移动。图.固定件移动机器人转向机构设计转向部分主要由转向轴轴承基座转向电机以及转向连接件组成。转向机构设计的基本路线是从上而下。如图.图.转向部分转向轴转向轴分两部分，呈型，端采用阶梯轴的形式，便于与基座联接另端与车轮部分联接，设计成圆柱形以保证足够的强度和良好的工艺性。.导航与定位.在移动机器人的应用中，精确的位置知识是个基本问题。有关位置的测量，可分为两大类相对和绝对位置测量。使用的方法可分为种里程计惯性导航磁罗盘主动灯塔，全球定位系统，路标导航和地图模型匹配。.课题研究意义研制机器人的最初目的是为了帮助人们摆脱繁重劳动或简单的重复劳动，以及替代人到有辐射等危险环境中进行作业，因此机器人最早在汽车制造业和核工业领域得以应用。随着机器人技术的不断发展，工业领域军事海洋探测航天医疗农业林业也都开始使用机器人。本课题选用轮式作为机器人平台设计研究，两轮式机器人在国内外还处于刚刚起步阶段，其前景广阔，适用性较广，在教学科研野外作业民用运输方面有着广泛的应用前景，在反恐及其它尖端领域具有重大的应用价值。已经初步做出了简单的实验模型，解决了轮式机器人的传动机构难题。该轮式机器人运动响应迅速，具有高机动的零半径转向能力，并且在运动过程中不存在失稳状态。摄像头的密封式结构可以将内部器件密封保护起来，免受外界环境的影响，非常适合在潮湿多尘土多辐射或有毒的环境中执行任务。它具有广阔的应用前景，例如，通过搭载视觉传感器或气体传感器等设备，它可以在缺少人干预的环境中进行战场侦察室内或库房的巡逻及行星探测等任务，也可以通过搭载声光电等设备作为种新颖的具有移动性和交互性的儿童玩具。.论文主要完成工作课题主要完成轮型机器人，驱动电机选择，驱动芯片的选择及程序的编制，驱动电路设计。.机械结构部分包括机器人构成方案选择机器人本体机构设计和驱动电机的选择.针对设计要求结合所选用的电机，设计电机的驱动模块，并讨论系统设计的可靠性问题第二章轮型机器人结构设计.引言机器人机械本体的设计是机器人设计的基本环节，能够为后续关于机器人的研究提供有价值的平台参考和有用的思路。带有机械臂的全方位移动机器人可以实现在平面内任意角度的移动，能够以定姿态到达预定位置。根据这总体思想，进行本机器人移动机构的本体设计。.机械设计的基本要求机械结构设计的要求，包括对机器整机的设计要求和对组成零件的设计要求两个方面，两者相互联系相互影响。.对机器整机设计的基本要求对机器使用功能方面的要求实现预定的使用功能是机械设计的最基本的要求，好的使用性能指标是设计的主要目标。另外操作使用方便工作安全可靠体积小重量轻效率高外形美观噪声低等往往也是机械设计时所要求的。对机器经济性的要求机器的经济性体现在设计制造和使用的全过程中，在设计机器时要全面综合的进行考虑。设计的经济性体现为合理的功能定位实现使用要求的最简单的技术途径和最简单合理的结构。.对零件设计的基本要求机械零件是组成机器的基本单元，对机器的设计要求最终都是通过零件的设计来实现，所以设计零件时应满足的要求是从设计机器的要求中引申出来的，即也应从保证满足机器的使用功轮式,移动,挪动,机器人,结构设计,优秀,优良,设计图纸进度安排序号各阶段完成的内容完成时间查阅资料第周开题报告制订设计方案第周分析各方案优劣，选出最佳方案第周完成轮式机器人的相关参数设计第周绘出机构结构的零件图和装备图第周修改图纸第周说明书的撰写的编辑第周答辩准备第周四应收集的资料及主要参考文献吕伟文.全方位轮移动机构的原理和应用.无锡职业技术学院学报.赵东斌,易建强等.全方位移动机器人结构和运动分析.机器人.李瑞峰,孙笛生,闫国荣等.移动式作业型智能服务机器人的研制.机器人技术与应用.杨树风.带有机械臂的全方位移动机器人的研制.哈尔滨工业大学硕士毕业论文，.田宇,吴镇炜,柳长春.开放式三自由度全方位移动机器人实验平台.机器人.闫国荣，张海兵.种新型轮式全方位移动机构.哈尔滨工业大学学报.吕伟文.全方位移动机构的机构设计.无锡职业技术学院学报，高光敏,张广新,王宇等.种新型全方位轮式移动机器人的模型研究.长春工程学院学报.吴玉香，胡跃明.轮式移动机械臂的建模与仿真研究.计算机仿真.付宜利,徐贺,王树国.具有新型轮式走行部的移动机器人及其特性研究.高技术通信.付宜利,李寒,徐贺等.轮式全方位移动机器人几种转向方式的研究.制造业自动化.滕鹏,马履中,董学哲.具有冗余自由度的新型护理机械臂研究.机械设计与研究.孔繁群，朱方国，周骥平.种机械手关节联接结构的改进设计.机械制造与研究.蔡自兴编著.机器人原理及其应用.中南工业大学出版社，.吴广玉，姜复兴编.机器人工程导论.哈尔滨哈尔滨工业大学出版社，.大学毕业设计评阅表学号姓名专业机械设计制造及其自动化毕业论文设计题目轮式移动机器人结构设计评价项目评价内容选题.是否符合培养目标，体现学科专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的.难度份量是否适当.是否与生产科研社会等实际相结合。能力.是否有查阅文献综合归纳资料的能力.是否有综合运用知识的能力.是否具备研究方案的设计能力研究方法和手段的运用能力.是否具备定的外文与计算机应用能力.工科是否有经济分析能力。论文设计质量.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理实验是否正确，设计计算分析处理是否科学技术用语是否准确，符号是否统，图表图纸是否完备整洁正确，引文是否规范.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评价论文选题基本符合培养目标要求，能体现学科专业特点，达到了综合训练的目的。该生能在设计中运用所学知识，设计方案基本可行，工作量尚可，论文质量基本符合本科生毕业设计要求。同意参加答辩。评阅人年月日大学毕业论文设计鉴定意见学号姓名陈潮专业机械设计制造及其自动化毕业论文设计说明书页图表张论文设计题目轮式移动机器人结构设计内容提要.本文首先对机器人的国内为发展现状做了介绍，同时根据设计要求对机器人的整体方案进行了分析，包括几何尺寸电机的选择。然后从机器人性能要求的角度出发，分别对机器人的运动方式模型结构和车体成型方式做了比较，最终确定了四轮式移动结构模型后轮同轴驱动，前轮转向的轮型机器人。.文章对移动机器人硬件结构做了详细的可行性分析及设计，并且做了相应的计算校核，主要包括驱动轮电机和转向轮电机的选择及其驱动电路的设计齿轮的设计计算和校核转向机构设计和车体的些机械结构设计等。本设计中，采用增量式光电编码器测量移动机器人后轮的实时转速，进而通过特定算法得到实时电机驱动模块的控制量，实现运动机器人运动的闭环控制。.最后，本文对所作研究和主要工作进行了总结，并将设计的轮型机器人的结构进行联合调试。实验结果表明，该系统性能稳定可靠，可控制性高，安全性高，达到了本设计的设计要求。指导教师评语同学在毕业设计期间不够积极主动，在设计过