轮式移动机器人结构设计摘要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。那么转轴的受力将大大的减小。而且这样设计拆卸方便，利于维修。采用对称结构固定于空间内，有利于稳定整个转向机构，并提高整个全方位移动机构的性能图.箱体示意图电机的选型与计算.电机性能的比较在机器人的驱动器般采用以下几种电机直流电机步进电机和舵机。几种电机有关参数进行如表.所示。表.几种电机比较电机类型优点缺点直流电机容易购买型号多功率大接口简单转速太快，需减速器电流较大较难与车轮装配价格较贵控制复杂步进电机精确的速度控制型号多样适合室内机器人的速度接口简单价格便宜功率与自重比小电流通常较大外形体积大较难与车轮装配，负载能力低功率小舵机内部带有齿轮减速器型号多样适合室内机器人的速度接口简单功率中等价格便宜负载能力低速度调节的范围小舵机什么是舵机在机器人机电控制系统中，舵机控制效果是性能的重要影响因素。舵机可以在微机系统和航模中作为基本的输出执行机构，其简单的控制和输出使得单片机系统非常容易与之接口。舵机是种位置角度伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。目前在高档遥控玩具，如航模，包括飞机模型，潜艇模型遥控机器人中已经使用得比较普遍。舵机是种俗称，其实是种伺服马达。舵机的工作原理控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有个基准电路，产生周期为，宽度为.的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯片决定电机的正反转。当电机转速定时，通过级联减速齿轮带动电位器旋转，使得电压差为，电机停止转动。当然我们可以不用去了解它的具体工作原理，知道它的控制原理就够了。就像我们使用晶体管样，知道可以拿它来做开关管或放大管就行了，至于管内的电子具体怎么流动是可以完全不用去考虑的。步进电机步进电机作为种新型的自动控制系统的执行机构，得到了越来越广泛的应用，进入了些高精尖的控制领域。步进电机虽然有些不足，如启动频率过高或负载过大时易出现丢步或堵转，停止时转速过高易出现过冲，且般无过载能力，往往需要选取有较大转距的电机来克服惯性力矩。但步进电机点位控制性能好，没有积累误差，易于实现控制，能够在负载力矩适当的情况下，以较小的成本与复杂度实现电机的同步控制。.电机的选型与计算对于本课题来说，移动机器人的移动速度最高为.米秒，电机转数最高接近转分。如果用直流电机，由于受转速和力矩的影响，要配减速器。而如果用步进电机，控制位置精度比较高可以达到.度。而且不需要减速器避免造成结构冗繁。因此选择步进电机作为驱动电机。下面对旋转步进电机型号进行选择，轮式移动机器人在移动的时候，需要克服两种阻力摩擦力和重力。对于平面内移动的机器人来讲则只需要克服摩擦力。移动机器人整体重量在左右，地面摩擦系数按金属与混凝土之间的取为.，则机器人需要的总功率为则平均每组车轮提供的功率为瓦。对于单个车轮而言车轮直径为，则电机需要提供的转矩为轮式移动机器人结构设计摘要轮式,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，在设计过程中缺少与指导老师的沟通，表现般。采用软件对设计的基本原理结构进行设计与绘图。同意答辩，推荐毕业设计成绩为“及格”。指导教师年月日答辩简要情况及评语答辩小组组长