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(定稿)轮式移动机器人结构设计(全套下载) (定稿)轮式移动机器人结构设计(全套下载)

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《(定稿)轮式移动机器人结构设计(全套下载)》修改意见稿

1、“.....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......”

2、“.....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......”

3、“.....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。面积,减小了打滑现象,但电机固定比较困难。综合两种模型的优缺点,设计如下图中所示结构,图.旋转部分结构图将电机内嵌在车轮内部,既增大车轮与地面的接触面积,又缩短了整个结构的轴向距离。为了保持轮子受力平衡使整个机构可以平稳运动,将轮子设计为两个组来实现。采用了个深沟球轴承作为径向支承,方面避免了车轮对电机产生弯矩另方面保证了车轮的刚度。轴承外圈与车轮内表面配合,由于内圈并不能与电机直接配合,设计了个电机壳结构,作电机和轴承的连接。图.旋转部分车轮旋转部分的具体结构分为五个部分两个轴承由弹性挡圈和电机壳轴肩轴向定位通过电机壳外表面径向定位通过电机轴外表面径向定位。此外,此处选用深沟球轴承作为支撑.深沟球轴承主要承载径向载荷,同时也可以承载小的轴向载荷。选用它就可以达到设计的要求,而且深沟球轴承经济性好,方便购买。而作为径向支撑,它主要避免了车轮对电机产生弯矩。电机预装在电机壳上,依靠电机壳凸缘轴向定位但径向定位不能利用电机定位止口定位......”

4、“.....车轮依靠轴承的外圈定位,然后再通过车轮自有联轴器与电机轴联接。这个过程也是调整电机轴同心,然后从车轮侧面的预留安装孔将电机紧固在电机壳上。整个车轮分为两部分组合而成。个是带有轴径的车轮,另个是不带轴径的轮子,两者相配合使用组成组完整的车轮。而车轮轴径与车体支撑件以滚动摩擦的形式配合使用,并且作为两车轮的轴向定位件。车轮最终的固定是通过外侧的螺钉来顶紧挡板实现的。具体结构如图.所示。整个旋转部分结构设计完成,但它必须与转向机构连接起来才能实现全方位移动。后小节转向机构的设计中设计有转向轴,为了使转动部分和转向部分的转向轴连接以实现全方位运动,此处设计了类似于半圆的固定件。如图下图所示。使用是采用两个配合来固定住旋转部分,通过四个螺栓的连接来实现和转向轴的连接,从而使转向机构和转动机构连为体,最终实现全方位移动。图.固定件移动机器人转向机构设计转向部分主要由转向轴轴承基座转向电机以及转向连接件组成。转向机构设计的基本路线是从上而下。如图.图.转向部分转向轴转向轴分两部分,呈型,端采用阶梯轴的形式,便于与基座联接另端与车轮部分联接......”

5、“......导航与定位.在移动机器人的应用中,精确的位置知识是个基本问题。有关位置的测量,可分为两大类相对和绝对位置测量。使用的方法可分为种里程计惯性导航磁罗盘主动灯塔,全球定位系统,路标导航和地图模型匹配。.课题研究意义研制机器人的最初目的是为了帮助人们摆脱繁重劳动或简单的重复劳动,以及替代人到有辐射等危险环境中进行作业,因此机器人最早在汽车制造业和核工业领域得以应用。随着机器人技术的不断发展,工业领域军事海洋探测航天医疗农业林业也都开始使用机器人。本课题选用轮式作为机器人平台设计研究,两轮式机器人在国内外还处于刚刚起步阶段,其前景广阔,适用性较广,在教学科研野外作业民用运输方面有着广泛的应用前景,在反恐及其它尖端领域具有重大的应用价值。已经初步做出了简单的实验模型,解决了轮式机器人的传动机构难题。该轮式机器人运动响应迅速,具有高机动的零半径转向能力,并且在运动过程中不存在失稳状态。摄像头的密封式结构可以将内部器件密封保护起来,免受外界环境的影响,非常适合在潮湿多尘土多辐射或有毒的环境中执行任务......”

6、“.....例如,通过搭载视觉传感器或气体传感器等设备,它可以在缺少人干预的环境中进行战场侦察室内或库房的巡逻及行星探测等任务,也可以通过搭载声光电等设备作为种新颖的具有移动性和交互性的儿童玩具。.论文主要完成工作课题主要完成轮型机器人,驱动电机选择,驱动芯片的选择及程序的编制,驱动电路设计。.机械结构部分包括机器人构成方案选择机器人本体机构设计和驱动电机的选择.针对设计要求结合所选用的电机,设计电机的驱动模块,并讨论系统设计的可靠性问题第二章轮型机器人结构设计.引言机器人机械本体的设计是机器人设计的基本环节,能够为后续关于机器人的研究提供有价值的平台参考和有用的思路。带有机械臂的全方位移动机器人可以实现在平面内任意角度的移动,能够以定姿态到达预定位置。根据这总体思想,进行本机器人移动机构的本体设计。.机械设计的基本要求机械结构设计的要求,包括对机器整机的设计要求和对组成零件的设计要求两个方面,两者相互联系相互影响。.对机器整机设计的基本要求对机器使用功能方面的要求实现预定的使用功能是机械设计的最基本的要求,好的使用性能指标是设计的主要目标......”

7、“.....对机器经济性的要求机器的经济性体现在设计制造和使用的全过程中,在设计机器时要全面综合的进行考虑。设计的经济性体现为合理的功能定位实现使用要求的最简单的技术途径和最简单合理的结构。.对零件设计的基本要求机械零件是组成机器的基本单元,对机器的设计要求最终都是通过零件的设计来实现,所以设计零件时应满足的要求是从设计机器的要求中引申出来的,即也应从保证满足机器的使用功外移动机器人的序幕。初期的研究,主要从学术角度研究室外机器人的体系结构和信息处理,并建立实验系统进行验证。虽然由于年代对机器人的智能行为期望过高,导致室外机器人的研究未达到预期的效果,但是却带动了相关技术的发展,为探讨人类研制智能机器人的途径积累了经验,同时也推动了其它国家对移动机器人的研究与开发。进入年代,随着技术的进步,移动机器人开始在更现实的基础上,开拓各个应用领域,向实用化进军。如由美国资助研制的“丹蒂”八足行走机器人,是个能提供对高移动性机器人运动的了解和远程机器人探险的行走机器人......”

8、“.....美国研制的火星探测机器人索杰那于年登上火星。为了在火星上进行长距离探险,又开始了新代样机的研制,命名为,并在湖的岩溶流上和干枯的湖床上进行了成功的实验。此外,在民用方面,可移动机器人在国外己被广泛用于扫除割草室内传送导盲导游导购室内外清洗和保安巡逻等各个方面。另外,国外还在高完整性机器人,遥控移动机器人,环境与移动机器人系统,生态机器人学,多机器人系统等方面作了大量的研究。国内在移动机器人方面的研究起步较晚,大多数研究尚处于个单项研究阶段,主要的研究工作有清华大学智能移动机器人于年通过鉴定......”

9、“.....此外,还有香港城市大学智能设计自动化及制造研究中心的自动导航车和服务机器人中国科学院沈阳自动化研究所的自动导引车和防爆机器人中国科学院自动化所自行设计制造的全方位移动式机器人视觉导航系统哈尔滨工业大学研制成功的导游机器人等。总之,近年来移动式机器人的研究在国内也得到很大的重视,并且在些方面的研究取得丰硕的成果。.移动机器人的关键技术移动机器人要想走向实用,必需拥有能胜任的运动系统可靠的导航系统精确的感知能力,并具有既安全而又友好地与人起工作的能力。移动机器人的智能指标为自主性适应性和交互性。适应性是指机器人具有适应复杂工作环境的能力主要通过学习,不但能识别和测量周围的物体,还有理解周围环境和所要执行任务的能力,并做出正确的判断及操作和移动等能力自主性是指机器人能根据工作任务和周围环境情况,自己确定工作步骤和工作方式交互是智能产生的基础......”

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