1、构组成包括夹持机构，由上下机械手爪组成，实现对杆的抱紧，通过上下机械手爪的交替夹紧来实现爬杆机器人的支点定位和蠕动移动机构，由连杆机构，凸轮机构，实现攀爬动作驱动机构，整个机器人采用个电机驱动，既减轻了重量，又满足了运动要求。结构示意图如图所示。整个机体长约，宽约，高约，总重不超过包括电机重，爬行部分主体结构为根长为的铝合金钢管可以用硬塑料管或者其他轻型材料代替，作为机架和机器人上部滑动的导轨，同时作为旋转部分的轴，结构紧凑零件的功能得到了扩展。在导轨和固定支架，分别设置有上下机械手连接臂，两对机械臂以导轨为转动轴，其上装有上下机械手爪。在上下机械臂的另端分别设置有弹簧，弹簧的作用是使机械手产生足够的摩擦力抱紧立柱。在导轨的下部安装电动机，在减速机构的输出轴上安装有并联盘形凸轮和曲柄，曲柄通过连杆与移动凸轮相连，通过曲柄连杆机构带动机器人。

2、。本文设计的爬杆机器人由曲柄滑块机构并联盘形凸轮机构移动凸轮机构以及上下机械手爪等组成，通过弹簧的预紧力来实现机器人手爪对杆的抱紧，通过曲柄滑块机构凸轮机构等实现攀爬动作，同时机器人只需个驱动源就能带动整个机器人的运动，能攀爬变直径的杆，工作简单可靠，运动灵活，可以广泛应用于各种高空作业。关键字爬杆机器人，变直径杆，夹紧，攀究内容设计要求爬杆作业机器人总体方案设计机械方案设计电气控制系统设计小结机械系统设计减速机构设计曲柄滑块机构设计凸轮机构的设计机械手爪设计电动机选择电气控制系统论述直流电机单元电路设计与分析直流电机控制系统的实现结论与展望参考文献致谢绪论研究目的目前全国日益加快的现代化建设步伐随着我国经济的快速增长人民生活水平日益不断提高，城镇中随之矗立起无数的高层建筑，各类集实用性与美观性体的市政商业工程诸如电灯杆路灯杆大桥斜拉钢索。

3、认为，人在爬杆或爬树的过程中，人的运动具有很好的参考价值，如图所示，人在爬升的过程中，般是先两脚夹紧，然后身体上移，再收腿，整体上移，往复动作，从而爬升的过程。图人爬树的姿势本文设计的爬杆机器人就是仿照人爬树的原理，其结构组成包括夹持机构，由上下机械手爪组成，实现对杆的抱紧，通过上下机械手爪的交替夹紧来实现爬杆机器人的支点定位和蠕动移动机构，由连杆机构，凸轮机构，实现攀爬动作驱动机构，整个机器人采用个电机驱动，既减轻了重量，又满足了运动要求。结构示意图如图所示。图爬杆机器人结构示意图设计要求该机器人攀爬直径为变直径杆，载重，机器人在全负载情况下应该能够保持的运行速度，且直立爬行机器人的传动系统应该具有自锁机构以克服重力的影响。爬杆作业机器人总体方案设计机械方案设计本文设计的爬杆机器人攀爬的是的变直径杆，本文设计的机器人仿照人爬树的原理，其。

4、作业,功课,机器人,设计,毕业设计,全套,图纸筑上的清洗如果人工清洗就会造成很大的危险性，而在些具有化学试剂或者有毒物质的工作环境中，就会对人产属杆件造成损坏，加快它们的生锈过程，并缩短它们的使用寿命，因此需要定期进行壁面维护工作。在市政工作中，主要是通过人工工作的因此，存在着很多问题，特别市政工作中的清洗工作许多都要人工清洗，在些高空建直径较细，强度较小的杆件比如路灯杆等，人工攀爬较为困难。应用带升降机的工程车进行作业，作业成本较高，作业,功课,机器人,设计,毕业设计,全套,图纸摘要在市政工程中，有大量的安装及维修等工作需要爬杆作业。对于较粗的杆件，人工攀爬和工程车作业都比较方便，但是对于些直径较细，强度较小的杆件比如路灯杆等，人工攀爬较为困难。因此本文设计了爬杆机器人，可以在没有障碍的光杆上爬行，对人工攀爬较难的作业具有较大的现实意义。

5、实现在管壁上的运动，其抱紧力即预紧力是通过用专用螺母扳手调节螺母，从而实现调节抱紧弹簧的压力，使机器人获得足够的抱紧力，如果机器人的工作坏境发生了变化，可以根据不同的管径，选择支撑架上不同的连接孔，从而可以得到要求的抱紧力。该机器人的载荷量比较大，运行也较为平稳，同时可以适合不同的管径，但他的不足之处就在于，只能够运行在连续性的管道上，而对于非连续性的管道，该机器人就无法工作。自动喷涂爬杆机器人工作时，先必须调节机器人的下体位置，把机器人全部放在要进行工作的管道上，当完成了机器人的连接固定后启动机器人行走机构，机器人在管道上开始行走，同时配合喷枪的往复运动，实现对管道的自动化喷涂。该机器人的特点结构较为简单，而且可靠性较高，能够代替人工操作，这样可以实现对管道的自动化喷涂，但由于其结构的局限性，并适合变直径的管道。研究内容经过仔细研究分析。

6、部和移动凸轮机构运动，来实现机构的上升和相对运动。凸轮联动机构由两套凸轮摆杆机构构成，其中套由上机械臂和移动凸轮构成另套由下机械臂和并联盘形凸轮构成，它们分别装在导轨的上下部。通过曲柄连杆将并联盘形凸轮移动凸轮连接起来，使整个机构形成个整体，上部的摆杆机构在曲柄连杆机构的作用下可以沿导杆上下移动。在电机的驱动下，上下部机械臂摆动并带动机械手依次实现夹紧和放松的联动。图机构图以及机器人简图机器人的运动原理可分为以下几个部分在初始状态时，机器人下机械手夹紧，同时上机械手松开电机回转，驱带动曲柄及和曲柄固接在起的下并联盘形凸轮顺时钟转动，并推动下机械臂摆动，当下并联盘形凸轮转过升程角时，下机械手松开与此同时上移动凸轮向下走过空行程，在此过程上机械手抓紧，即状态电机继续回转，此时机器人上机械手夹紧，下机械手开始松开，机器人下部被运动到极限位置，即。

7、告牌立柱等，它们的直径通常在米，有的甚至高达百米，壁面多采用油漆电镀玻璃铜结构等，由于常年裸露在大气之中，风沙长年累月的积累会因此而形成灰尘层，酸类物质污染从而影响城市的美观，同时空气中混合的酸性物质也会对这些城市建筑特别是金属杆件造成损坏，加快它们的生锈过程，并缩短它们的使用寿命，因此需要定期进行壁面维护工作。在市政工作中，主要是通过人工工作的因此，存在着很多问题，特别市政工作中的清洗工作许多都要人工清洗，在些高空建筑上的清洗如果人工清洗就会造成很大的危险性，而在些具有化学试剂或者有毒物质的工作环境中，就会对人产生很大的危险性，这无形中增大了市政工作的成本，而且有可能对坏境造成二次污染，对周边环境造成影响，而如果使用高压水枪，其成本更加高，而其使用范围也不宽，只局限于些高空无遮挡的物体，同时水枪必须安置在空旷的位置否则会影响周边的日常生。

8、转速，单片机与电机通过电机的驱动芯片连接，单片机控制驱动芯片输出的电枢电压来控制电机的转速。机械系统设计减速机构设计根据已有条件确定传动方案为圆锥圆柱齿轮减速，原有条件为为保证机器人的移动速度，减速箱输出转速为，电机的额定转速为，因此减速箱的总传动比为，其运动简图如下图所示图运动简图由图可知，原动件为电动机，传动装置为减速器，减速器为展开式圆锥圆柱齿轮的二级传动传动装置的运动和动力参数计算电机的类型和结构根据选好的电动机可知该电机使用电压为直流电，其具体尺寸如第部分所示确定传动装置的总传动比和分配传动比总传动比为，按直齿轮圆柱齿轮传动比，则计算传动装置的运动和动力参数各根轴的转速各轴的输入输出转矩传动效率为传动效率为传动效率为传动效率为传动效率为传动效率为传动零件的设计计算圆锥齿轮传动的设计计算由已知可知小齿轮的转速为，大齿轮的的转速为，。

9、。另外，对于较粗的杆件，人工攀爬和工程车作业都比较方便，但是对于些直径较细，强度较小的杆件比如路灯杆等，人工攀爬较为困难。应用带升降机的工程车进行作业，作业成本较高，而且对于狭窄的胡同，工程车难以进入，造成作业困难，因此本课题拟设计爬杆机器人，可以在没有障碍的光杆上爬行。对人工攀爬较难的作业具有较大的实际意义。国内外研究现状从功能上讲，爬杆机器人无非包含基本的行走功能和辅助的作业功能例喷涂检测缠绕和修复等，纵观这些国内外管道外机器人的行走工作原理，不外乎以下几种基于自锁或静摩擦原理的气动蠕动式机构基于滚动摩擦原理的螺旋爬升机构基于克服动摩擦直线行走的机构基于移动副和转动副的关节式爬行机构基于并联机构的并联式爬行机构。下面将介绍几种典型的爬杆机器人。图螺旋式爬杆机器人图自动喷涂爬杆机器人螺旋式爬杆机器人如图所示机器人抱紧在管壁上，通过驱动导。

10、电机的转速，还可以方便的读出电机转速的大小，能够很方便的实现电机的智能控制。同时，还包括直流电机的直接清零启动置数暂停连续功能。该直流电机系统由以下电路模块组成振荡器和时钟电路这部分电路主要由单片机和些电容晶振组成。设计输入部分这模块主要是利用带中断的独立式键盘来实现。设计控制部分主要由单片机的外部中断扩展电路组成。设计显示部分包括液晶显示部分和数码显示部分。液晶显示部分由液晶显示模块组成数码显示部分由七段数码显示管组成。直流电机控制实现部分主要由些二极管电机和直流电机驱动模块组成。图机器人电气控制图小结该机器人在电机的驱动下能够实现上升和下降以及停止，同时也能够在运转过程中实现机器人的加速和减速的控制，机器人的整体结构主要通过曲柄滑块机构来实现联动，上下机械手通过曲柄滑块机构的联动来控制上下机械手的加紧和松开，同时直流电机通过单片机的控。

11、动比为，选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数按传动方案，选用直齿圆锥齿轮传动，齿形角，齿顶高系数，顶隙系数，螺旋角，不变位。本机器人为般工作机器，速度不高，故选用级精度。材料选择，考虑到齿轮的重量齿轮轮芯材料选用聚苯醚又称，该材料具有较高机械性能，尺寸稳定性好，高温下耐蠕变性是所有工程材料中最优异的，此外，聚苯醚还具有耐磨，无毒，耐污染等优点。轮缘采用钢，小齿轮材料为调质，硬度为，二者材料硬度差为选小齿轮齿数，大锥齿轮齿数按齿面接触强度设计公式确定公式内的各计算值试选载荷系数。计算小齿轮传递的转矩。由表选取齿宽系数。由表查得材料的弹性影响系数。由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限。由式计算应力循环次数。由图取接触疲劳寿命系数。计算接触疲劳许用应力。取失效概率为，安全系数，由机械设计书得试选，查得所以，计算小齿轮。

12、态电机继续回转，当下并联盘形凸轮转过回程角时，下机械手夹紧与此同时上移动凸轮向上走过空行程，在此过程上机械手开始松开，即状态电机继续回转，因为下机械手夹紧，上机械手松开，所以机器人上部在电机的提升推力下向上移动，当曲柄和连杆拉直共线时，机器人上部提升到极限位置，即状态从图中可以看出机器人每运行周上升次。图机器人运动周期图电气控制系统设计考虑到机器人的驱动部分只有个电机，而机器人的在运动过程中只有加速，减速，停止，启动几个状态，因此只需对电动机进行控制即可。控制部分拟采用直流电机控制方案，在设计中采用单片机作为整个控制系统的核心，单片机在程序控制下不断给光电隔离电路发送波形在设计中，采用调速方式，通过改变的占空比来改变电动机的电枢电压，进而实现对电动机的调速。直流电机控制系统的主要功能包括直流电机的加速减速和电机的正转和反转，并且同时可以调。

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