（毕设全套）爬杆作业机器人设计（含CAD图纸）

格式：RAR 上传：2026-01-07 15:27:59

爬杆作业机器人设计摘要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。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上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，即状态.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，并且同时可以调整电机的转速，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制转速，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