1、时受力最大，机械臂变形最大，因此需对机械臂的变形绕度进行评估。通过计算机的模拟可知机械臂在铅垂方向上受力分析可简化为悬臂梁受力情形。机械手连接臂的截面如图所示为长方形其中。符号意义长方形截面对轴的惯性长方形截面对轴的抗弯截面系数长方形截面对轴的惯性半径长宽机械手连接臂横截面经过简化可近似为正方形的细长弯曲杆。长杆几何参数可简化为.长杆材料参数弹性模量泊松比.当机器人在杆状物上工作时，特别是在上机械手夹紧，下机械手松开状态时，机械手连接臂受力变形最大。由于机械手连接臂的长度远大于其他方向的尺寸，因此机械臂可简化为受力悬臂梁。图机器人上机械手简化由于结构的对称性，简化如上图所示，实线和双点划线沿坐标轴对称实线和双点划线分别代表机械手的左右臂。虚线连接件和它们绞接。这样在分析受力时，我们可以忽略其绕轴的铅垂位移，只考虑。

2、动仅仅是只是曲柄回转连杆的摆动，在传统的曲柄滑块机构设计中，般取.，时为摇杆滑块机构。当小大的机构传力特性比较好。其中曲柄长度连杆长度偏心距本例中无偏心距，.，又机器人的机构之间不能有干涉作用，滑块在运动过程中不能触及电动机的顶端，由电机的尺寸图可知，它的前提是在设计时考虑的个重要因素就是结构的紧凑性。在这里预选曲柄长为连杆长，加上滑块的尺寸补偿，这样可以，满足上式的要求图机器人运转周期图假设曲柄的转速为则转圈的时间为当曲柄转圈时机器人上升即为。则机器人的移动速度又由要求可知机器人在全负载情况下能够保持的运行速度所以应该保持在左右。曲柄滑块机构对机器人的力学和运动模型进行分析.为满足机械在高速度，高能量和高应力状态下工作要求，因此需求结构的速度，以及力学性能分析，而曲柄滑块机构的主要受往复机械惯性力影响，曲柄滑块。

3、图所示图手抓张开简图对于凸轮机构从动件的最大位移为，凸轮机构的偏距，手抓在机器人的运动中只有夹紧和松弛两种状态，因此选定凸轮形式为等速运动规律，此种运动规律，即从动件在运动过程中速度为常数，即从动件手抓相对于机器人机架是静止的。图盘形凸轮上机械手移动凸轮设计下面为移动凸轮的具体尺寸图移动凸轮.机械手爪设计在攀爬杆状的城市建筑直径范围，机械手连接臂绕导杆摆动角度范围在以内，为了给机器人往城市杆状建筑上的顺利安装设计机械手连接臂导杆摆动角度范围为，同时考虑到电机在手抓平面上的尺寸，通过对杆的考察可得出机械手抓的大体尺寸如下图所示。图机械手抓简图机械手的长度大概为,采用铝合金材料厚度为左右，手抓的重量大概为.机械臂非线性分析机器人的关键部分如机械连接臂，对机器人的爬行具有很重要作用，在机器人爬行过程中，当机械手夹紧时，。

4、计算载荷系数.查取齿形系数查取应力校正系数计算大小齿轮的,并加以比较。，大齿轮的数值大。设计计算.综合分析考虑，取.得.,．几何尺寸计算分度圆直径.中心距.齿宽.，取，．验算假设成立，计算有效。数据整理.圆锥齿轮齿轮类型直齿圆锥齿轮,齿形角，顶高系数，顶隙系数，螺旋角，不变位。精度级，小齿轮材调质，大齿轮轮缘材料为钢调质，硬度分别为和。大端分度圆直径小齿轮，大齿轮节圆锥顶距.节圆锥角，大端齿顶圆直径，齿宽齿数，模数圆柱齿轮齿轮类型直齿圆柱齿轮精度级，小齿轮材调质，大齿轮轮缘材料为钢调质，硬度分别为和。分度圆直径.，中心距.齿宽，齿数，模数曲柄滑块机构设计电机带动曲柄转动，曲柄连杆机构又把运动传递到上机械臂，同时下机械臂也要做相应的动作来配合上机械臂的运动。因此曲柄连杆机构作为连接机器人上下机械臂的关键，它所做的运。

5、升力越大。在此设计中必须满足凸轮的压力角，选择凸轮起点为提升力零点，所以这里机器人下并联盘形凸轮的升程角和回程角就很好的避开了提升力的零点问题。在电机旋转过程中，其水平分力公式为从上图中可以看出，在电机的旋转过程中，连杆对上连接件的水平分力对机器人是有害的，进过模拟后拟在上连接件上采用了双导向柱，这样就可以通过过定位的方式来消除这个有害的水平分离力。.凸轮机构的设计下机械手并联盘形凸轮机构设计根据工作要求选定凸轮机构形式凸轮机构是含有凸轮的种高副机构，也是种常用机构。凸轮式个具有曲面轮廓的构件，般多为原动件有时为机架当凸轮为原动件时，通常做等速连续转动或移动，而从动件则按预期输出特性要求作连续或间歇的往复摆动移动或平面复杂运动。经过建模可得出凸轮轮廓的最大为，同时机械手抓的摆动角度为，摆动距离约为.，摆动距离如下。

6、绕轴的铅垂位移。这样机械手臂可简化为长为的悬臂梁，因机械手成对使用，实际工况中每只机械手连接臂末端载荷为，应用材料力学公式求端点处的绕度由此可看出机械手连接臂在处于悬臂状态时，当连接臂末端承受最大载荷时，最大绕度值为.，可以忽略不计。.电动机选择在机器人的设计中，电机的选择很总重要，对于爬行机器人而言，电机的结构和传动形式都是机构设计所需要考虑的重要方面，从结构紧凑性方面考虑，在电动机传动轴上，直角电机比标注电机占用更小空间。经过比较选用厦门精研自动化元件公司.生产的直角电机整个机壳有铝合金制作，内部结构比较紧凑密封性润滑性都比较好。电动机作为机器人攀爬的动力源和主要部件之，它的结构尺寸同时也影响到机器人其他相关部件的尺寸大小，直角电机相对标准电机特殊的空间结构尺寸也是笔者选择它的个主要原因。经过查询该电机的总重。

7、构的惯性力包括三部分曲柄旋转运动产生的离心惯性力滑块往复运动产生的往复惯性力以及连杆平面运动产生的惯性力。因此本设计中采用双导杆结构.对机构模型运动的振动和平稳进行评估机构各部分的速度分析图机构模型图如上图所示，取点为坐标原点，在轴上的坐标为，用表示滑块的位移，利用三角关系有下式子从而有以下式子代入数据图位移与转角的关系图使用软件可得到该函数的模拟图象又，故滑块的速度为进而可以得到滑块的加速度同时又由正玄定理又摆角的表达式可表示为对式两次求导利用已知可以得出关于的关系式图位移与摆角的关系图至此，我们得到了滑块位移有关的表达式和连杆摆角运动规律中有关变量的表达式。虽然我们得到了有关变量的解析式，但对于问题的解并没有达到要求，因和比较复杂，不易求解，于是可使用近似方法求解。将位移的表达式改写为般而言于是利用麦克劳林公。

8、中根据直流电机的用途可分为以下几种直流发电机将机械能转化为直流电能直流电动机将直流电能转化为机械能直流测速发电机将机械信号转换为电信号直流伺服电动机将控制信号转换为机械信号。下面以直流电动机作为研究对象。直流电机结构直流电机由定子和转子两部分共同组成。在定子上装有固定磁极电磁式直流电机磁极由绕在定子上的磁绕提供，其转子由硅钢片重叠压制而成，儿转子外圆有槽，槽内嵌有电枢绕组，电枢绕组通过换向器和电刷引出,直流电机结构如图所示。直流电机工作原理直流电机电路模型如图所示，磁极间装着个可以转动的铁磁圆柱体，圆柱体的表面上固定着个线圈。当线圈中流过电流时，线圈会受到电磁力作用，从而产生旋转运动。根据左手定则可知，当流过线圈中电流改变方向时，线圈的受力方向也将会改变，因此通过改变线圈电路的方向实现改变电机的方向。图直流电动机。

9、式可将滑块位移的模型近似为从而滑块的速度和加速度可近似为如下摆角可以利用麦克劳林公式，得到摆角的近似模型得到近似角速度近似角加速度图滑块速度与摇杆的角加速度关系图从图中可以看出，在个周期内，滑块的移动速度和连杆摆角的角速度曲线和加速度曲线都比较平滑无拐点，没有出现不连续的点，整个机构模拟运动平稳，无抖动滑块连杆连接铰点的受力分析电机在旋转过程中，连杆对上连接件的力可分解为水平分力和垂直分力，垂直分力就是电机的提升力，水平分力对整个机构来说是有害的。电机旋转过程中，摇杆在铅垂方向的力即电机的提升力为在上式中，曲柄转角为自变量，摆角的相似模型，由此可以看出，除了是自变量以外，曲柄，连杆的长度也是影响电机提升力的因素，连杆的长度是由机器人的整体结构所决定，在定范围内是可以修改曲柄的长度来改变摇杆的提升力，曲柄越小，电机。

10、数码显示部分。液晶显示部分由液晶显示模块组成。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。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。总体设计框图系统组成直流电机调速方案如图所示方案说明直流电机调速系统以单片机为控制核心，由命令输入模块显示模块及电机驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为命令的输入，单片机在程序控制下，定时不断给直流电机驱动芯片发送波形，型驱动电路完成电机正，反转控制同时单片机不停的将从键盘读取的数据送到显示模块去显示，从中不仅能读取其速度，而且能知道其转向及些提示。图直流电机调速方案.直流电机单元电路设计与分析直流电机驱动模块主要由些二极管电机和直流电机驱动模块内含管三太门等组成。现在介绍下直流电机的运行原理直流电机类型直流电机可按其结构工作原理和用途等进行分类，其。

11、路模型直流电机主要技术参数直流电机的主要额定值有额定功率在额定电流和电压下，电机的负载能力。额定电压长期运行的最高电压。额定电流长期运行的最大电流。额定转速单位时间内的电机转动快慢。以为单位。励磁电流施加到电极线圈上的电流。直流电机调速原理直流电机转速直流电机的数学模型可用图表示，由图可见电机的电枢电动势的正方向与电枢电流的方向相反，为反电动势电磁转矩的正方向与转速的方向相同，是拖动转矩轴上的机械负载转矩及空载转矩均与相反，是制动转矩。图直流电机的数学模型根据基尔霍夫第二定律，得到电枢电压电动势平衡方程式式中，为电枢回路电阻，电枢回路串联绕阻与电刷接触电阻的总和是外接在电枢回路中的调节电阻。由此可得到直流电机的转速公式为式中，为电动势常数，是磁通量。由式和式得由式中可以看出，对于个已经制造好的电机，当励磁电压和负。

12、为.，同时还查的电机的各项参数以及转速转矩图。图电动机参数图该电机使用直流电，转子为齿轮轴的可逆电机，电机转速为范围内，电机的转矩转速近似线性关系。在额定转速情况下电机输出转速为，电机实物以及相关尺寸如下图所示图电机实物图电气控制.系统论述基本原理主体电路即直流电机控制模块。这部分电路主要由单片机的端口定时计数器外部中断扩展等控制直流电机的加速减速以及电机的正转和反转，并且可以调整电机的转速，还可以方便的读出电机转速的大小和了解电机的转向，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等功能。其间是通过单片机产生脉宽可调的脉冲信号并输入到驱动芯片来控制直流电机工作的。因此该直流电机控制系统由以下电路模块组成设计控制部分主要由单片机的外部中断扩展电路组成。显示设计部分包括液晶显示部分。

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