1、“.....本论文设计的轮组式爬楼机器人的整体结构由三部分组成，包括位于机器人中间部位由四个轮组驱动的主车架轮组机构载台及弧形车身。图.给出了机器人三维虚拟样机的示意图。机器人车轮的传动部分位于车体的底盘，地盘上边的空白部分则用于配置所需控制电路以及导航所需的传感器等。由于爬楼机器人的特殊要求本设计采用前轮驱动后轮转向设计。车体两侧的轮组皆具有两个旋转自由度，即小车轮的旋转和轮辐的旋转运动。中间两个电机具有自锁功能，采用大减速比的蜗轮蜗杆减速系统，与前轮小轴相连驱动车轮，实现机器人前进后退和越障。遇楼梯时锁轴器将后轮小轴与管轴锁紧，最后通过管轴驱动轮辐，实现机器人的爬楼动作。后车身个小功率电机通过大减速比的蜗轮蜗杆减速系统后再通过齿轮齿条的连接驱动车后轮左右摆动，实现左右转弯动作。图.爬楼机器人结构示意图三星轮组电机主车架齿轮小车轮图.主车架内部传动及转向结构布局驱动电机蜗杆蜗轮锥齿轮锁轴器转向齿轮齿条转向电机该种结构的优点有平顺的行驶能力。机器人小车在平地行驶时，由于其结构上的特点......”。

2、“.....利用轮组的定轴轮系传递动力，使小车轮快速的前进，其效率与普通轮式驱动车辆相同。当遇到可跨越的障碍时，轮组演变成形星轮系翻滚前进。可靠的上下楼梯能力。机器人小车上下楼梯时，锁轴器工作将小轴和管轴锁紧，使电机驱动轮组翻滚时，轮组中心齿轮不转动。这使得在上下楼梯过程中，小车轮不会发生滚动，使得运动方位的控制得到精确的保证。这优点对小车下楼梯控制尤其重要。机器人车体的转弯容易实现。通过传感器检测出障碍物超过越障范围时，机器人需要采取转弯避障的措施。本设计采用小功率电机通过大减速比的蜗轮蜗杆减速系统后再通过齿轮齿条的连接驱动车后轮左右摆动，可使小车轻松实现左右转弯动作，小车所需的转弯半径可小于车身宽度，具有更好的机动性能。机器人结构简单。其姿态的控制相对简单，只需个电机就能完成驱动功能。第三章爬楼机器人传动轮组及转向机构设计.爬楼梯机器人小车的执行电机选择技术指标根据平地或爬楼等不同状况下的实际需要，以国标电动轮椅车为标准，确定动力系统的参数。国标中对电动轮椅车的主要技术性能规定如表.所示。参考表.......”。

3、“.....速度快，其功率也将提高很多，确定本装置的技术指标如下最大载重为,平地时最大运行速度为.，最大爬楼速度为每分钟个台阶。装置携带蓄电池自主供电，电池容量为安时次行程。表.电动轮椅国家标准项目内容性能指标室内型室外型道路型速度爬坡能力次充电最大行程电机选型电机类型选择多功能爬楼梯装置的驱动机构电机是整个系统的核心，它在定程度上决定了装置使用的安全性可靠性。平地驱动采用两个小功率电机驱动，爬楼动作由另两个大功率电机驱动。整个系统以蓄电池作为供电能源，可供选择的电机有步进电机直流电机和无刷直流电机。步进电机步进电机具有转矩大惯性小响应频率高等优点，能够快速起动与停止。它通常不需要反馈就能对位移或速度进行精确控制，控制系统结构简单，维修方便。但是步进电机能耗太大，速度也不高，且存在个固有缺点，即在低速转动时振动和噪声大，不利于整个装置的稳定。直流电机直流电机具有良好的起动制动和调速特性，具有很宽的调速范围，且易于平滑调节。它具有控制特性好响应速度快等优点，满足装置对突发情况做出反应的灵敏性要求而且低速时平稳性好......”。

4、“.....可以满足装置爬坡翻越台阶的性能要求。但是传统的直流电机均采用换相器和电刷以机械方法进行换相，因而存在相对的机械摩擦，由此带来噪声火花无线电干扰以及寿命短等问题，需要经常维护。无刷直流电机针对传统直流电机的上述弊病，无刷直流电机采用电子换相电路取代了机械换相装置，不仅继承了直流电机的优点，且具有无噪音免维护可靠性高的优越特性。因此我们选用无刷直流电机作为装置的驱动电机，前轮驱动和后轮转向各采用两个普通的无刷直流电机驱动。电机型号选择由上可知，本设计采用普通无刷直流电机作为动力源,机器人最大载重为，平地最大速度为.，车体及电池重量大约为。驱动电机选型功率计算根据以上计算及各个参数，本设计选择济南科亚电子科技有限公司生产的型直流无刷电机作为驱动电机，型直流无刷电机参数如表.所示。表.型直流无刷电机参数型号额定功率额定电压最大转矩转向电机选型转向电机只负责车体转向故不需太大的功率，因此本设计选择济南科亚电子科技有限公司生产的型直流无刷电机作为转向电机，型直流无刷电机参数如表.所示。表......”。

5、“.....并结合爬楼机器人的自身的动力传输要求，本设计采用前轮驱动后轮转向的设计思路，运用蜗轮蜗杆减速机构将动力从电动机传输到车轮，下面本文就从动力的传输路径来对各机构的设计做详细介绍。机器人小车传动机构设计机器人中间主体前半部分用来布置驱前轮轮组运行的传动结构，其传动过程首先由电机提供驱动力，带动蜗杆驱动蜗轮转动，蜗轮与锥齿轮同轴相连，锥齿轮通过啮合将动力传递到前小轴，驱动轮组中心齿轮转动在上楼梯时，锁轴器工作将小轴和管轴锁紧，小车轮不再转动以防止小车轮滑移，动力通过管轴传递到三星轮，驱动其转动。机器人主体传动结构布局如图.所示。蜗轮蜗杆减速系统爬楼机器人不管是在平地行驶还是在爬楼的过程中都要求车身平稳，要满足这个要求就必须使爬楼机器人以较慢的速度行驶。蜗轮蜗杆起到两级减速作用，具有较大的减速比，能够将电动机端的高速转换成前车轴端的低速，并具有自锁功能，给两侧小车轮提供足够的保持力矩，在主体内部电机掉电的情况下，两侧车轮组保持原姿态而不会出现滑移现象如图......”。

6、“.....图.涡轮减速系统示意图图.涡轮减速系统示意图动力传输转向系统如图.图.所示，采用锥齿轮啮合，用来改变传动方向，同时避免了小车轴的轴向串动。轮组系统由于爬楼和转向的功能要求不样，因此本设计前后轮采用不同的轮组来适应相应的功能实现。如图.所示，前轮轮组采用行星轮式结构，包括传动轴管轴旋转臂中心齿轮过渡齿轮驱动齿轮轮毂和小车轮。传动轴端与中心齿轮配合，通过轴承空套在转臂上，传动轴上有锥齿轮与之配合，并通过轴承空套在主车架上传动轴二端通过螺栓与转臂固连，另端与锁轴器固连，并通过轴承空套的主车架上传动轴与管轴通过轴承相互空套过渡齿轮，驱动齿轮各自通过轴承空套在转臂和轮毂上小车轮通过螺栓与驱动齿轮固连，三个小车轮的中心轴线呈等角分布。图.前轮轮组机构示意图传动轴管轴旋转臂中心轮过渡轮驱动轮轮毂小车轮由于转臂，过渡齿轮，驱动齿轮包括小车轮都是空套在相应的轴上，因此驱动轮系包含三个结构完全相同的差动轮系，这三个差动轮系共用中心轮和行星架，并且沿周向对称分布，增设过渡齿轮，可以保证同时着地的两个小车轮具有和中心齿轮相同的旋向，朝同方向滚动前进......”。

7、“.....轮组中的所有齿轮都绕转臂上的小轴转动，当电机动力传到传动轴时，轴带动中心齿轮转动，中心齿轮带动过渡齿轮转动，再传给驱动齿轮，由于小车轮与驱动齿轮固连，机器人前进。当车轮组机构运行在平直的路面上时，受两个车轮同时着地的约束限制，转臂不能转动只能随车沿路面平动，此时驱动轮系为定轴轮系，实现机构在平直面上的平稳行驶当前进的车轮碰上高障碍如楼梯而停止不动时，驱动轮系就演变成行星轮系，转臂带着另外个车轮绕中心齿轮的轴线回转，实现翻越障碍即爬楼梯的目的。如图.所示，后轮轮组也是采用轮的星型结构，包括摆杆轮毂小车轮。摆杆下端通过轴承空套在转向齿条的端，上端通过轴承与主车架相连，左端通过轴承空套在轮毂上小车轮通过轴承空套在轮毂上。图.后轮轮组示意图摆杆轮毂小车轮与前轮轮组不同的是后轮轮组不需要驱动小车只需要负责小车的转向，所以它不需要行星齿轮组传动机构。后轮轮组的两层小车轮通过螺栓固连在起，保证车体转向的轻松实现......”。

8、“.....，速度很低，固选用钢调质，由机械设计查得屈服强度极限许用弯曲应力硬度，。确定轴上的功率转速和转矩。由前文知式中为车轮半径为.，因行星轮系中的齿轮大小相等，所以转速相同。式中η为锥齿轮传动效率，查机械设计书得η.。轴的结构设计根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足轴承的轴向定位，轴段右端轴段左端需制出轴肩看，故取轴段的直径为了满足传动带轮和磁轮的的轴向定位要求，轴段右端需制出个的轴肩。各段长度分别为轴结构如图.所示，图.驱动导轮轴结构图确定轴上圆角和倒角尺寸各轴肩圆角半径均取，倒角均取为。齿轮与轴的周向定位采用平键联接。按查手册得平键,键槽半径取,键槽用键槽铣刀加工，同时为了保证磁轮套与轴配合有良好的对中性，故选择磁轮套轮毂与轴的配合为滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。.求轴上的载荷首先根据轴的结构图图.，做出轴的计算简图图.。在确定轴承的支点位置时，从机械手册查得单列圆锥滚子轴承.。由图.可知简支梁的轴的支承跨距。计算轴上的作用力锥齿轮计算支反力绕支点点力矩和,得同理......”。

9、“.....得转矩，绘弯矩图水平面弯矩图如图.所示处弯矩垂直平面弯矩图如图.所示处弯矩合成弯矩如图.所示图.轴的计算简图计算当量弯矩应力校正系数处从以上计算结构中可以看出截面是危险截面。现将截面的计算结果列于下表载荷水平面垂直面支反力弯矩总弯矩扭矩.按弯矩合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面即截面。轴的计算应力为前面选定轴材料为钢调质，许用弯曲应力，因此,故轴安全可靠。爬楼机器人转向机构设计经综合分析课题的具体要求和现有的各种向机构，本设计确定采用齿轮齿条式转向系统。如图.所示，齿轮齿条式转向系统由与转向轴做成体的转向齿轮和常与转向横拉杆做成体的齿条组成。与其它形式转向器比较，齿轮齿条式转向器最主要的优点是结构简单紧凑转向器的质量比较小传动效率高齿轮与齿条之间因磨损出现间隙后，利用装在齿条背部靠近主动小齿轮处的压紧力可以调节的弹簧，可自动消除齿间间隙。这不仅可以提高转向系统的刚度，还可以防止系统工作时产生冲击和噪声。图.转向系统示意图齿轮齿条式转向系统的转向原理小车行驶路况较好时......”。