1、承挡圈和球形环节等部件组成。电磁脚由螺钉固定在升降结构的连杆上，这样就可以保证在步进电机带动齿轮齿条运转是，机器人的电磁脚便可以实现升降工作，并且最高可以抬升，这样便能实现机器人的跨越障碍能力，保证了机器人攀行的顺利。如图为电磁脚的外形图，为电磁脚的内部结构图。.机器人的检测方案本设计题目为钢结构检测用攀行机器人设计，检测方案的设计也是本设计的个重点，现代的检测技术已经十分发达了，并且种类也十分繁多，但是要想将这些技术用于机器人身上，这便需要在机器人身上安装传感器。为了方便设计并且也能达到钢结构表面的检测要求，最直接的方法就是在机器人的前端安装个微型摄像头，并将钢结构表面的状况通过传感器反馈回来。但由于安装摄像头只能看到些表面的现象，对表面的缺欠还不能作出具体的判断，这就需要安装种传感器来完成，本设计选用电涡流式传感器。.电。

2、作用。软件设计的目标是依据需要完成整体功能以最优的方式把软件各部分内容有机组织起来，使整个系统具有较高的运行效率可靠性灵活性和操作实用性。该机械手软件系统主要承担的功能包括运动学运算路径规划参数输入人机接口控制以及故障报警和处理系统，在功能的实现上应使系统具有较好的人机界面和灵活的操作控制功能。.机器人参数的计算.机器人的机身重量如图所示，为机器人机身的结构尺寸，先计算出机器人的机身体积如下图所示的机架体积为故图所示的架体体积为故所以机器人的机身体积为根据公式,取铝合金的密度,则机器人的机身重量为选择步进电机型号机身电动机类型和结构型式选择类型选用系列型号的步进电机结构卧式型步进电动机二电机技术数据主要外形及安装尺寸表电机型号相数额定电压静态电流步距角保持转矩•空载起动频率•外形总长齿轮传动设计如图.齿轮．高速级齿轮传动设计。

3、调质处理，则,故安全。轴承的寿命计算圆锥滚子轴承的额定动载荷为.,圆锥滚子轴承的额定动载荷为.，则故轴承满足使用的要求。.键的校核.轴上键的校核键，则，根据材料查得，所以故合适。.步进电机轴上键的校核键，则，根据材料查得所以，故合适。.密封与润滑.齿轮的润滑采用油润滑，轴的润滑采用脂润滑。.在各个轴承端盖定位盖处安装型密封圈，进行密封。.在输入和输出轴的轴承端盖处设置环形槽，用垫圈进行密封。.机身结构尺寸的设计机身壁厚顶盖壁厚固定步进电机螺钉数目端盖和电磁铁固定用螺栓直径回转升降机构落幕直径和数目.电磁脚的设计分析图.电磁脚.电磁脚内部结构图机器人的电磁脚是由吸盘主传动机构转角机构运动转换机构控制系统以及电源几部分组成，其中主传动机构是其关键技术。电磁脚的基本尺寸为，脚的直径，高度，内部结构主要有，铁心脚底隔磁环磁盘卡环线圈。

4、故障率比集中式控制方式高得多。随着计算机技术的迅速发展和存储技术的日新月异，许多微型机在速度和性能上己经接近甚至超过小型机，并且在价格上大幅度降低，可靠性增强，使用和维护更加方便。同时，随着各种技术支持软件的丰富，使编程方便易行软件的可移植性高，因而采用高性能价格比的微型计算机进行经济型机器人的集中式控制己成为可能。在微型机领域，机在结构性能价格特别是软件技术支持方面都有很多优点，使它在工业控制系统中得到广泛的应用。因此，该机械手控制系统采用集中控制方式，利用工作为控制计算机，另外加块接口卡作为步进电机驱动器运动控制用接口卡，这样既增加了硬件的可靠性，又缩短了开发周期。软件系统硬件系统是控制功能赖以实现的物质基础，软件则是计算机系统协调各部件完成控制功能的神经中枢。软件功能的划分与结构上的实现在计算机控制系统中具有极其重要的。

5、步选取基本游隙组，标准精度级选用深沟球轴承，其尺寸为。选用深沟球轴承，其尺寸为则取。至此，轴的各段尺寸已初步确定。.轴的校核.轴上零件的周向定位齿轮与轴的周向定位用平键联接，各平键的尺寸为.倒角尺寸轴端倒角为.轴的校核齿轮与轴的周向定位用平键连接。按查得平键截面尺寸，键槽用键槽铣刀加工。为保证齿轮与轴有良好的对中性，故选轮毂与轴的配合为。倒角为，其余见视图。倒角为,其余见视图。.轴上的载荷水平面内的受力见轴的设计简图，选用的是型深沟球轴承。.各个力对点取矩,则求得,竖直方向合力求得点的弯矩总弯矩图和扭拒图由总弯矩图和扭拒图可知,截面受力最大,故截面处为危险截面。如下图所示。作为简支梁的轴的支承跨距,画出轴的弯矩图和扭矩图。按弯扭合成应力校核轴的强度校核轴上的承受最大弯矩和扭拒的截面的强度，取.，则轴的计算应力而轴的材料为钢，。

6、涡流式传感器块状金属导体置于变化的磁场中或在磁场中作切割磁力线运动时，导体内将产生呈涡旋状的感应电流，此电流在导体内是闭合的，称为涡流。涡流的大小与金属体的电阻率磁导率厚度线圈与金属体的距离以及线圈的激励电流频率等参数有关。固定其中若干参数，就能按涡流大小测量出另外些参数。涡流传感器的特点是对位移厚度材料缺陷等实现非接触式连续测量，动态响应好，灵敏度高，工业应用广泛。涡流传感器在金属体内产生涡流，其渗透厚度与传感器线圈的激励电流的频率高低有关。所以涡流传感器分为高频反射式和低频透射式两类。.高频反射式电涡流式传感器基本工作原理涡流传感器的工作原理如图所示。高频信号加在电感线圈上，产生同频率的高频磁场作用于金属表面，由于趋肤效应，高频电磁场在金属板表面感应出涡流，涡流产生的反磁场反作用于，使线圈的电感和电阻发生变化，从而使线圈。

7、择材料，精度及参数大齿轮钢，调质取小齿轮钢，正火取齿数传动比精度等级级按齿面接触强度设计由公式Ⅰ.确定公式内的各计算数值试选载荷系数.计算小齿轮传递的转矩由表查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为大齿轮的接触疲劳强度极限计算应力循环次数由图查得接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力取失效概率为，安全系数则Ⅱ.计算计算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值.计算圆周速度计算齿宽计算齿宽及齿高之比模数齿高计算载荷系数根据.,精度等级级,由图查得,直齿轮,假设,由表查得,由表查得使用系数,由表查得级精度,小齿轮相对支承非对称布置时将数据代入则由.,查图得,故载荷系数按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径计算模数按齿根弯曲强度设计由公式得弯曲强度的设计公式Ⅰ.确定公式内的各计算数值由图查得小齿轮的。

8、详细的分析。采用步进电机来控制齿轮的扭矩和动力传递，防止扭矩和力过大，使前进机构损坏。.采用齿轮齿条来进行机器人回转升降机构的控制，这部分的设计比较难，尤其是回转装置的结构和安装位置的确定，通过查阅资料和分析整体结构，最后决定把机构安装在机器人机架的中心部位，这样既可以是结构紧凑，又可以使机器人的受力均匀，保持机器人的运动稳定。通过以上的工作，从总体结构分析和驱动系统的设计和制造，最终实现了钢结构检测用攀行机器人的简单实用的整体设计方案。总结以前的研究工作，认为有必要在以下几个方面进行进步的研究提高机器人的操作精度的研究。机器人的操作精度很大程度上依赖于电机驱动精度，如果仅仅依靠采用小步距角的步进电机是不够的。现在步进电机开环控制有许多提当高精度的措施，如细分控制可以达到与闭环不相上下的精度。但是，在机器人中的应用尚有待于进。

9、弯曲疲劳极限齿轮的弯曲疲劳极限查图查得弯曲疲劳寿命系数,计算弯曲疲劳许用应力,取弯曲疲劳安全系数.,则计算载荷系数查取齿形系数由表查得查取应力校正系数由表查得计算大小齿轮的并加以比较由此可见小齿轮的数值大Ⅱ.设计计算可取由弯曲强度算得的模数.，并就圆整为标准值.按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数大齿轮齿数.这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。几何尺寸计算分度圆直径计算中心距计算齿轮宽度齿宽取齿根高齿全高验算故合适。.轴的设计图.轴.轴的设计求输出轴上的功率,转速和转矩初步确定轴的最小直径选取轴的材料为钢，调质处理，根据表查取，于是得轴的尺寸如图所示，左轴承与齿轮左端面之间用端盖定位,因轴承主要承受径向载荷的作用，故选用深沟球轴承。根据，由轴承产品，目录中。

10、制。另外，步进电机的抗干扰能力强无累计定位误差，可重复反转而不损坏，并且步进电机的位置和速度控制简单，具有定精度，使用与维护都很方便。本次设计采用步进电机驱动执行部件完成攀行检测任务。驱动控制图如下结论本文在参考近几年机器人领域取得重大成果的基础上，结合“攀行机器人”和“检测机器人”这个课题，对钢结构检测用攀行机器人进行了机电体化结构设计同时，对传动方式和控制系统进行了研究和分析，本论文的研究主要取得了以下成果.对钢结构检测用攀行机器人采用机械电子学思想进行了总体设计。立足于机电体化的观点，对机器人的机械结构形式驱动装置传动方式等各组成部分进行了较为全面的分析，最后得出钢结构检测用攀行机器人的总体方案，提出用步进电机驱动，用齿轮齿轮齿条和导轨传动力和扭矩。.根据钢结构检测用攀行机器人的结构特点，对前进机构的运动方式和特点进行。

11、步的研究。本文提出的钢结构检测用攀行机器人的整体方案对其它机器人的开发也有借鉴意义，但是尚未形成完整的理论。如果能对机器人设计研究提出般性的理论原则，必然能对我国机器人的开发具有更大的推动作用，这问题的研究也需大量的工作。参考文献刘淑霞，王炎，徐殿国等.爬壁机器人技术的应用.机器人.刘朝儒，彭福荫，高政.机械制图.高等教育出版社汪劲松，张江红，罗振壁等.四足步行机的地壁过渡规划.机械工程学报.潘焕焕，赵言正，王炎.锅炉水冷壁清扫检测爬壁机器人的研制.中国机械工程.朱龙根.简明机械零件设计手册.机械工业出版社.钱晋武，龚振邦，张启先.六足爬壁机器人过渡行走运动规划.上海大学学报自然科学版.濮良贵，纪名刚.机械设计.北京，高等教育出版社.杨化树,曲新峰.工业机器人技术的应用及发展.黄河水利职业技术学院学报.陈民.工业机器人通用控。

12、抗变化。传感器线圈受电涡流影响时的等效阻抗的函数关系式为由于涡流效应，金属板电阻率磁导率线圈半径线圈激励频率以及线圈与金属板距离的变化均会引起线圈阻抗的变化。如果，参数已定，成为线圈与金属板距离的单值函数，由可知。传感器的结构结构如图所示。它由个安装在框架上的扁平圆形线圈构成。线圈既可以粘贴在框架上，也可以绕在框架的槽内。线圈般用高强度的漆包线，要求高的，可用银线或者银合金线。图.涡流传感器工作原理和传感器结构.控制分析机器人驱动系统的设计往往要受到作业环境条件的限制，同时还要考虑价格因素的影响以及所能达到的技术水平。步进电动机是种可以直接将数字脉冲信号转换成机械位移的机电执行元件，具有控制简单响应速度快工作可靠无累计误差等优点。它能够直接接受数字信号，无需中间转换，直接输出的位移量与输入数字脉冲量相对应，能实现直接的数字控。

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