買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 院 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 作 者 : 學 號： 學院 (系 ): 專 業(yè) : 題 目 : 災害救援機器人的設計 2014 年 4 月 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要 災害搜救工作的復雜性、危險性和緊迫性給救援工作帶來了極大的困難。救援機器人以其體積小、靈活等諸多優(yōu)點成為災害輔助救援的有效工具并引起全世界的廣泛關注。文中分析了救援行動中使用救援機器人的必要性和可行性，介紹了國內外救援機器人的研究歷史和發(fā)展概況 . 本文闡述了 救援機器人 的發(fā)展歷程，國內外的應用 現狀，及其巨大的優(yōu)越性，提出具體的機器人設計要求，進行了 設計 的總體方案設計和各自由度具體結構設計、計算；最后設計 行走機構和機身設計 。 機械臂采用四關節(jié)機械手。 關鍵字： 災害救援 機器人 、結構設計、 機械結構 、四關節(jié)機械手 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 業(yè)設計說明書（論文）外文摘要 of of as in of s of of at of of of 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 錄 第 1 章 緒論 . 1 題研究意義 . 1 援機器人應用的必然性 . 1 害現場影響救援工作的主要因素 . 1 器人在救援工作中的優(yōu)勢 . 2 內外救援機器人研究現狀 . 2 援機器人的分類 . 3 帶式機器人 . 3 形（ 蠕蟲）機器人系統(tǒng) . 4 蛛形機器人 . 5 行機器人 . 5 援機器人發(fā)展方向 . 5 體機器人研究 . 5 自主機器人研究 . 6 自主機器人研究 . 6 務多樣化及傳感檢測技術 . 6 要內容 . 7 第 2 章 總體方案設計 . 8 械手工程概述 . 8 業(yè)機械手總體設計方案論述 . 9 第 3 章 機器人總體方案設計 . 11 體設計的思路 . 11 計方案過程及特點 . 11 體結構的設計和比較 . 11 走機構的設 計 . 11 走機構結構設計 . 12 小錐齒輪的設計和校核 . 20 的設計和校核 . 23 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 的校核 . 32 第 4 章 機械手大臂部結構 . 33 臂部結構設計的基本要求 . 33 臂部結構設計 . 34 臂電機及減速器選型 . 34 速器參數的計算 . 35 第 5 章 小臂結構設計 . 39 部設計 . 39 腕偏轉驅動計算 . 40 分析及計算 . 43 承的壽命校核 . 44 的強度校核 . 44 第 6 章 機身設計 . 46 進電機選擇 . 46 的選擇和校核 . 51 身結構的設計 . 52 總結與展望 . 53 致 謝 . 54 參 考 文 獻 . 55 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 V 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 X 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 緒論 全世界每年都 遭受著大量自然災害和人為災害的破壞。巨大的災害會造成大面積的建筑物坍塌和人員傷亡，災害發(fā)生之后最緊急的事情就是搜救那些困在廢墟中的幸存者。研究表明，如果這些幸存者 48 小時之內得不到有效的救助，死亡的可能性就會急劇增加。然而，復雜危險的災害現場給救援人員及幸存者帶來了巨大的安全威脅，也會阻礙救援工作快速有效地進行。使用救援機器人進行輔助搜救是解決這一難題的有效手段。 題研究意義 救援機器人具有靈活性好，機動性強的特點，并有著良好的爬坡和樂章能力，能適應現場各種各樣的地理環(huán)境，同時在救援的過程中能夠迅 速的找到預先人員的位置，并能夠檢測事故現場的各種變化以防止事故的二次發(fā)生。因為救援機械人還可以克服傳統(tǒng)救援的工作效率較低、大型設備救援的不穩(wěn)定性，同時救援靈活快捷、攜帶方便、對環(huán)境適應能力強等特點，所以研究救援機器人在救援工作中有著重要的意義。 援機器人應用的必然性 害現場影響救援工作的主要因素 災 害現場通常復雜而危險，影響救援工作的因素主要有 3種。 （ 1）空間限制。救援實踐表明，幸存者通常被困在那些坍塌所形成的空間中，充分搜索這些空間具有重要意義。遺憾的是這些空間和通道通常非常狹小 以至于救援人員根本無法進入，這些地方突出的鋼筋和碎塊以及其他建筑材料又會給救援人員和搜救犬帶來傷害。 （ 2）結構不穩(wěn)定。災害發(fā)生之后建筑物的力學結構遭到破壞，救援人員進入廢墟之中必須時刻提 防隨時可能落下的碎塊。同時，在進行救援工作時 也可能引起廢墟二次坍塌，給救援人員自身和廢墟下被困的幸存者造成傷害。這給救援人員帶來了極大的危險和心理負擔，影響救援工作的快速展開。 （ 3）危險物質和大火。災害之后易燃易爆的物品、大風等很容易引起大火。在一些危險地區(qū)，如核電站、化工廠等場合，如果沒有相應的防護和支援，即使訓練 有素的專業(yè)救援人員也不能輕易開展工作，而戴上防護用具之后又會限制搜救人員對環(huán)境的感知能力，延緩救援工作的進程。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 這些危險因素給災害救援工作帶來了極大的阻礙，常常使救援付出沉重的代價。美國緊急救援辦公室的統(tǒng)計數據表明，從狹小的封閉空間中營救 名幸存者平均需要 #個救援人員花費個小時的時間。使用救援機器人則可以提高救援效率，并避免或減少救援人員的傷亡。 器人在救援工作中的優(yōu)勢 微型機器人在輔助災害救援工作中具有以下突出的優(yōu)勢： （ 1）可以連續(xù)執(zhí)行乏味的搜索救援任務，而不會像人一樣感到疲倦； （ 2） 不怕火、濃煙等危險和有害條件；（ -）可以深入危險地帶拍攝資料供研究人員分析查找； （ 3）重量輕，與人和搜救犬相比引起建筑物二次坍塌的可能性小； （ ）靈活，可以進入那些人和搜救犬無法進入的危險地帶。 內外救援機器人研究現狀 機器人技術最初起源于軍事領域的戰(zhàn)場偵察、戰(zhàn)場清掃等，在 20世紀 80年代以前就有人開始從理論上對機器人應用于災害搜救工作進行了探討。 1995年在救援機器人技術發(fā)展史上具有里程碑式的重要意義，發(fā)生在日本神戶 大阪的大地震及其之后發(fā)生在美國俄克拉荷馬州的阿爾弗德聯邦大樓爆炸案揭開了 救援機器人技術研究的序幕。 2001 年美國 件給救援機器人提供了 1 次寶貴的實踐機會，美國機器人輔助救援中心和其他一些單位的救援機器人參與了救援行動 (圖 它們是 器人在此次救援行動中取得了成功。同時在救援中也暴露出了很多問題，例如控制方式不可靠、防水性不好、視野狹窄等。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 圖 援機器人系統(tǒng) 機器人在 件中的成功應用，引發(fā)了人們研究救援機器人的熱潮，幾年來發(fā)表了大量的研究成果，理論上和實際應用上都取得了很大的進步，研制出了各式各樣的救援機器人系統(tǒng)，并在實踐方面積累了豐富的經驗。 目前救援機器人的研究主要有 四 個方面： 運動控制技術； 通訊控制技術； 自主導航技術； 探測感知技術。 援機器人的分類 救援機器人硬件的發(fā)展逐漸形成了幾種基本平臺，如履帶式平臺、蜿蜒式平臺、飛行類平臺等。 帶式機器人 履帶式運動系統(tǒng)有雙履帶、 4 履帶、 6 履帶等多種形 式。復合式履帶可以調整爬坡角度和方向，因此具有很好的越野性能（圖 履帶式運動系統(tǒng)在碎石堆上可以快 速前進，遇到小的坡度和凹凸地時也可以輕松翻越，在遇到不能通過的障礙時還可以在很狹小的范圍內完成轉彎等動作。目前，救援機器人廣泛采用這種運動形式。與其他運動形式相比，履帶式運動系統(tǒng)具有較快的速度和較大的轉距。履帶式運動系統(tǒng)技術較成熟，但也有重量大、摩擦阻力大等缺點。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 圖 帶式機器人 形（蠕蟲）機器人系統(tǒng) 蛇形機器人系統(tǒng)結合了仿生學的許多研究成果，它通過模仿自然界肢節(jié)動物，例如蛇的運動特點而設計。日本的 授首先提出蛇形機器人運動系統(tǒng)并研制了第一個蛇形機器人， 他提出用“蛇形曲線”來描述蛇的蜿蜒運動方式。蛇形機器人的結構基本是由一系列相同的關節(jié)組成，這些相同的單元通過萬向軸連接起來，加上其頭部的導引頭來構成 1 個車廂式的系統(tǒng)（圖 這種蛇形機器人有 種基本運動：直線運動、側向運動、翻轉運動和垂直運動。 4 種運動方式組合就可以完成前進、后退、側向和翻越障礙物等運動。 蛇形機器人以其靈活、橫截面積小、穩(wěn)定、可以翻越障礙物以及可實現三維運動等特點在救援領域展現出了獨特的優(yōu)勢，得到了世界范圍內的廣泛關注。我國的國防科技大學、上海交通大學、沈陽自動化所等研究機構也都對蛇形 機器人進行了研究并取得了可喜的成果。目前國內外對蛇形機器人的研究主要集中在蜿蜒運動理論的研究和徑跡規(guī)劃等方面。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 圖 蛛形機器人 蜘蛛形機器人是模仿蜘蛛等多足昆蟲的運動方式而研制的機器人（圖 蜘蛛形機器人行動靈活，通過多足的配合可以完成向前、向后、橫向以及縱向移動等。蜘蛛形機器人在遇到障礙物時可以通過跳躍的方式越過小型障礙物，因此與履帶式機器人以及蛇形機器人相比，蜘蛛形機器人受地面障礙物的影響更小，可以在更復雜的救援行動中快速地執(zhí)行搜救任務。 圖 行機器人 微型飛行機器人（ ,2世紀 32年代由美國率先提出，由于其在軍事和民用部門的巨大應用前景，因此引起了世界各國的極大關注。 災害環(huán)境中可以不受地面狀況影響，靈活性高。在較高的角度上飛行機器人的“視野”更加廣闊，因此可以擴大搜索面積，加快搜索速度。飛行機器人在搜救行動中更多地從事現場勘查和為搜救人員探路導航等工作。 援 機器人發(fā)展 方向 決了一系列困擾救援機器人發(fā)展的問題，機器人由半自主向全自主方向發(fā)展。當前，救援機器 人研究的熱點是機器人運動控制、人機交互研究、環(huán)境感知與地圖生成技術、傳感與人體檢測技術、信息標準等。 體機器人研究 目前，救援機器人研究正在從個體走向群體。在救援工作中，往往釋放很多的機器人，以擴大搜索范圍，提高工作效率，并且多個機器人協(xié)同作業(yè)，可以提高信息的可靠性和買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 準確性。各個機器人之間相互交流可以解決諸如定位、全覆蓋、翻越障礙等單個機器人難以處理的問題。 群體機器人研究也是機器人技術中的 #個共性技術，很多研究人員從人類社會以及其他動物的社會性、組織性等得到靈感，進行多機器人系統(tǒng)的研究。 自主機器人研究 無線控制方式和電纜控制方式，在復雜的救援環(huán)境中都有一定的局限性。理想的解決方案就是實現救援機器人自主路徑規(guī)劃、自主導航、自主搜索指定區(qū)域。目前的救援機器人系統(tǒng)多為半自主系統(tǒng)，機器人需要在人為的操縱下才能夠完成復雜的運動任務。實現機器人行為的自主化，需要深入研究人工智能，重點解決自主導航、路徑規(guī)劃、自動繪制地圖、自身定位、目標識別等技術難題。雖然目前救援機器人還沒有完全實現全自主活動，但在未來的任何重大突破都將為救援機器人的發(fā)展帶來劃時代的影響。 自主機器人研究 美國的機器 人輔助搜救中心在 的幾年中與國家消防等部門緊密合作，在各種救災場合參與救援救災行動，并訓練救援機器人，為救援機器人的進一步研究積累了大量詳實準確的數據，并給出了人機交互的定義，將人機交互描述為 2 個集合即生物集和社會集。生物集由環(huán)境條件、執(zhí)行者以及救援任務等 8 個子集組成； 社會集則由人機比例、工作流程以及人機通訊等 8 個子集構成。通過具體地研究這些子集來完成人機交互的研究。在人機交互研究中需要研究幾個重要的問題：救援專家需要救援機器人做哪些工作，救援專家如何使用救援機器人，救援專家需要救援機器人提供哪些 信息，如何確定人機比例才能夠有效地使用救援機器人， 救援機器人如何執(zhí)行多種救援任務等。 國際人工智能聯合會每年發(fā)表大量關于如何將專家系統(tǒng)應用于設計人機交互以隨時為救援人員提供決策支持方面的論文。良好的人機交互界面，包括圖形界面、聲音交互等都是機器人領域研究的熱點和難點 . 務多樣化及傳感檢測技術 目前救援機器人只能為救援人員提供一些偵查、監(jiān)視、搜索等簡單任務，還遠不能滿足人們對救援機器人的要求。人們需要機器人能夠承擔運送物品、拓展空間、遠程診斷，甚至是遠程醫(yī)療等更為復雜的任務。 日本“國際救援系統(tǒng) 研究所”的研究目標或許能在一定程度上說明未來救援機器人買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 的發(fā)展方向。在第一階段的 :年時間里，該機構將開發(fā)用于探索和嗅氣味的機器人，以發(fā)現廢墟中的幸存者。而后，該機構將用下一個 :年時間開發(fā)挖掘機器人，用第三個 :年時間開發(fā)把幸存者搬運到安全地點和醫(yī)院的機器人，一共用 15 年也就是到 2010 年左右將創(chuàng) 造出 支機器人救援隊伍 傳感和人體檢測技術是救援機器人領域非常重要的 1 個領域。通過基于機器人平臺的各種傳感器來探測受害者的各種生命體征，進而來搜尋幸存者并對受害者的身體狀況作出初步評估非常重要。 單一傳感器所能獲得的信息 非常有限，它所獲得的是局部、片面的環(huán)境特征信息。將多種類型的傳感器作為 #個整體研究，可以提高系統(tǒng)的容錯能力、完整描述環(huán)境的能力、提高測量精度和信息處理速度，降低信息獲取成本。把信息融合技術與救援機器人技術結合起來就可以顯著地提高機器人的智能化水平，完成更加復雜的任務。 要內容 從研究災害救援中使用救援機器人的必要性入手，分析了救援機器人輔助救災的優(yōu)勢、救援機器人的發(fā)展歷程及其現狀。重點對救援機器人的多種運動形式和通訊方式進行了分析和歸納。最后分析了救援機器人的發(fā)展方向并對我國發(fā)展救援機器人提出了建 議。 本文大體內容如下： 第 1 章 緒論 主要介紹 救援機器人 的相關知識和本課題研究的任務和要求 . 第 2 章 總體方案設計 ,介紹該 救援機器人 各部分的相關知識和總體設計 . 第 3 章 機械手 各部分設計的介紹 第 4 章 機械手 結構設計 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 第 2 章 總體方案設計 械手 工程概述 機械手 工程是一門跨學科的綜合性技術，它涉及到力學、機構學、機械設計、氣動液壓技術、傳感技術、計算機技術和自動控制技術等學科領域。人們將已有學科分支中的知識有效地組合起來用以解決綜合性的工程問題的技術稱之為 系統(tǒng)工程學 。以 機械手 設計為例，系 統(tǒng)工程學認為，應當將其作為一個系統(tǒng)來研究、開發(fā)和運用，從 機械手的整體出發(fā)來研究其系統(tǒng)內部各組成部分之間的有機聯系和系統(tǒng)外部環(huán)境的相互關系的一種綜合性的設計方法。 從系統(tǒng)功能的觀點來看，將一部復雜的機器看成是一個系統(tǒng)，它由若干個子系統(tǒng)按一定規(guī)律有機地聯系在一起，是一個不可分的整體。如果將系統(tǒng)拆開、則將失去作為一個整體的特定功能。因此，在設計一部較復雜的機器時，從機器系統(tǒng)的概念出發(fā)，這個系統(tǒng)應具有如下特性： （ 1） 整體性 由若干個不同性能的子系統(tǒng)構成的一個總的機械系統(tǒng)應具有作為一個整體的特定功能。 （ 2） 相 關性 系統(tǒng)內各子系統(tǒng)之間有機聯系、有機作用，具有某種相互關聯的特性。 （ 3） 目的性 每個系統(tǒng)都應有明確的目的和功能，系統(tǒng)的結構、系統(tǒng)內各子系統(tǒng)的組合方式決定于系統(tǒng)的目的和功能。 （ 4） 環(huán)境適應性 任何一個系統(tǒng)都存在于一定的環(huán)境中，必須能適應外部環(huán)境的變化。 因此，在進行 機械手 設計時，不僅要重視組成 機械手 系統(tǒng)的各個部件、零件的設計，更應該按照系統(tǒng)工程學的觀點，根據 機械手 的功能要求，將組成 機械手 系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)部件、零件合理地組合，設計出性能優(yōu)良適于工作需要的 機械手 產品。在比較復雜的工業(yè) 機械手 系統(tǒng)中大致包括 如下 :操作機，它是完成 機械手 工作任務的主體，包括機座、手臂、手腕、末端執(zhí)行器和機構等。驅動系統(tǒng)，它包括作為動力源的驅動器，驅動單元，伺服驅動系統(tǒng)由各種傳動零、部件組成的傳動系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)，它主要包括具有運算、存儲功能的電子控制裝置（計算機或其他可編程編輯控制裝置），人 機接口裝置（鍵盤、示教盒等），各種傳感器的信息放大、傳輸和處理裝置，傳感器、離線編程、設備的輸入 /輸出通訊接口，內部和外部傳感器以及其他通用或專用的外圍設備 14。 工業(yè) 機械手 的特點在于它在功能上的通用性和重新調整的柔性，因而工業(yè) 機械手 能 有效地應用于柔性制造系統(tǒng)中來完成傳送零件或材料，進行裝配或其他操作。在柔性制造系買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 統(tǒng)中，基本工藝設備（如數控機床、鍛壓、焊接、裝配等生產設備）、輔助生產設備、控制裝置和工業(yè) 機械手 等一起形成了各種不同形式地工業(yè) 機械手 技術綜合體地工業(yè) 機械手 系統(tǒng)。在其他非制造業(yè)地生產部門，如建筑、采礦、交通運輸等生產領域引用 機械手 系統(tǒng)亦是如此。 業(yè) 機械手 總體設計方案 論述 （一） 確定負載 目前，國內外使用的工業(yè) 機械手 中，負載能力的范圍很大，最小的額定負載在 5N 以下，最大可達 9000N。負載大小的確定主要是考慮沿 機械手 各運動方向作 用于機械接口處的力和扭矩。其中應包括 機械手 末端執(zhí)行器的重量、 關節(jié) 工件或作業(yè)對象的重量和規(guī)定速度和加速度條件下，產生的慣性力等。由本次設計給的設計參數可初估本次設計屬于小負載。 （二） 驅動方式 由于伺服電機具有控制性能好，控制靈活性強，可實現速度、位置的精確控制，對環(huán)境沒有影響，體積小，效率高，適用于運動控制要求嚴格的中、小型 機械手 等特點，故本次設計采用了伺服電機驅動 （三）傳動系統(tǒng)設計 機械手 傳動裝置中應盡可能做到結構緊湊、重量輕、轉動慣量和體積小，在傳動鏈中要考慮采用消除間隙措施，以提高 機械手 的運動和位置控制精 度。在 機械手 中常采用的機械傳動機構有齒輪傳動、蝸桿傳動、滾珠絲杠傳動、同步齒形帶傳動、鏈傳動、行星齒輪傳動、諧波齒輪傳動和鋼帶傳動等，由于齒輪傳動具有效率高，傳動比準確，結構緊湊、工作可靠、使用壽命長等優(yōu)點，且大學學習掌握的比較扎實，故本次設計選用齒輪傳動。 （四）工作范圍 工業(yè) 機械手 的工作范圍是根據工業(yè) 機械手 作業(yè)過程中操作范圍和運動軌跡來確定，用工作空間來表示的。工作空間的形狀和尺寸則影響 機械手 的機械結構坐標形式、自由度數和操作機各手臂關節(jié)軸線的長度和各關節(jié)軸轉角的大小及變動范圍的選擇 （五） 運動速度 機械手 操作機手臂的各個動作的最大行程確定后，按照循環(huán)時間安排確定每個動作的時間，就能進一步確定各動作的運動速度，用 m/s 或（ ） /s 表示，各動作的時間分配要考慮多方面的因素，例如總的循環(huán)時間的長短，各動作之間順序是依序進行還是同買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 時進行等。應試做各動作時間的分配方案表，進行比較，分配動作時間除考慮工藝動作的要求外，還應考慮慣性和行程的大小，驅動和控制方式、定位方式和精度等要求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 第 3 章 機器人總體方案設計 體設計的思路 設計機器人大體上可分為兩個階段： 一、系統(tǒng)分析階段 1、 根據系統(tǒng)的目標，明確 所采用機器人的目的和任務。 2、 分析機器人所在系統(tǒng)的工作環(huán)境。 3、 根據機器人的工作要求，確定機器人的基本功能和方案。如機器人的自由度、信息的存儲量、計算機功能、動作精度的要求、所能抓取的重量、容許的運動范圍、以及對溫度、震動等環(huán)境的適應性。 二、 技術 設計階段 1、根據系統(tǒng)的要求的自由度和允許的空間空做范圍，選擇機器人的坐標形式 2、 擬訂機器人的運動路線和空間作業(yè)圖。 3、 確定驅動系統(tǒng)的類型。 4、擬訂控制系統(tǒng)的控制原理圖。 5、選擇個部件的具體集體夠，進行機器人總裝圖的設計。 6、繪制機器 人的零件圖，并確定尺寸。 下面結合本演示系統(tǒng)的基本要求和設計的基本原則確定本系統(tǒng)的方案。 計方案過程及特點 a. 機器人必須小巧、靈活、拆卸方便； b機器人在工作過程中，其結構可適應應不同管徑的變化情況； c機器人自動化程度高，控制方便靈活； 體結構的設計和比較 走機構的設計 根據國內外的管道機器人的移動方式大致可分為六種： 活塞移動方式 滾輪移動方式 履帶移動方式 足腿移動方式 蠕動移動方式 螺旋移動方式 其各有優(yōu)缺點。以下 分別介紹。 活塞移動式依靠其首尾兩端管內流體形成的壓差為驅動力，隨著管內流 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 多輪方式時牽引力隨輪數增加而增加。缺點是著地面積小，維持一定的附著力較困難，這使得結構復雜，越障能力有限。 履帶移動式的優(yōu)點是著地面積大，易產生較大的附著力，對路面的適應性強，牽引性能好，越障能力強。缺點是體積大不易小型化，拐彎半徑大，結構復雜，還要保持履帶的張緊。 足腿移動式的優(yōu)點是對粗糙路面適應性能較好，越障能力極強，可適應不同管徑的變化。缺點是結構和控制復雜，行走速度慢。 蠕動移動式的優(yōu)點是適應微小管徑，越障能力 強。缺點是移動速度慢， 控制復雜。 螺旋移動式的優(yōu)點是有一定的越障能力，可適應不同管徑的變化，可在垂直管道中行進。缺點是結構復雜，移動速度慢，驅動力要求高。 根據設計參數和技術要求，所要研制的管道機器人必須要有高可靠性，高效率。所以采用上述行走機構的移動方式的組合來實現行走，這樣可利用其綜合優(yōu)點避免單一移動方式的缺點。由于管道存在不同的彎管，這就要求機器人的行走機構有一定的拐彎能力和越障能力。所以，設計了一種如下頁圖所示的可伸縮的三只履帶腿式（三只腿成120分布）組合行走機構。 其特點是：移動速度快、轉 彎比較容易、有較大牽引力、對粗糙路面適應 走機構結構設計 初步 選取電機的功率為 時電機要能變速 ；選擇伺服電機，最終選擇50服電機 。 確定行走機構 首先，確定履帶的寬度 。 由于履帶的寬度較小，那么它 的工作所提供的驅動力就會減 ??；而其寬度太大時，所受到的阻力就會很大 。 通過作圖的方法，取履帶的寬度50 其次，確定履帶的長度 。 履帶的長度越長其轉彎的靈活性就會受到影響 。 所以，履買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 帶的長度不能太長 。 所以其長度 L 為： L=580 確定行走機構的結構 由于外形尺寸的限制，電機內置在履帶組中，同時采用錐齒輪來換向，最后驅動履帶輪 。 其結構圖如下圖所示： 50=580=175構總圖 1軸 01 2電機 3小錐齒輪 4驅動帶輪 5軸 02 6直齒輪 01 7直齒輪 02 8軸 03 9大錐齒輪 10從動帶輪 確定行走機構中的履帶輪和履帶輪 采用同步帶的結構來設計履帶 。 以下是同步帶傳動的優(yōu)點： 1. 適用于兩軸中心距較大傳動，承載能力較大 。 2. 帶具有良好的彈性，可以緩沖 、 吸振，傳動平穩(wěn)，噪聲小 。 3. 結構簡單，制造和維護較為方便，價格低廉 。 首先，確定同步帶的主要參數：（查機械設計手冊 13 齒 形：梯 形 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 齒距制式：模數制 型 號： 距：次，設計帶輪：（查機械設計手冊 13 (1)初選帶輪的次數： 17z ； 選擇切削帶輪齒形的刀具類型 切出直線齒廓的特別刀具； 齒槽角： 2=2=40； 節(jié) 距 : m= 7 節(jié)圓直徑 : 7 1 7 1 1 9d m z m m ； 模 數： 7m ； 齒側間隙： 1； 7z 2=40 119d 7m 1 名義徑向間隙：0 ； 徑向間隙：0 0 . 4 1 . 3 7 0 . 4 7 3 . 8 3 6e e m ； 外圓直徑：0 2 1 2 0 2 1 . 7 5 0 1 1 6 . 5 中 = 外圓齒距：00( ) / 3 . 1 4 1 1 6 . 5 1 7 2 1 . 5 2 9p d z m m ； 外圓齒槽寬：0 1 0 . 0 6 1 1 1 . 0 6mb s c m m ； 齒槽深： 4 . 2 3 . 8 3 6 8 . 0 3 6h e ； 齒槽底寬： 7； 齒根圓角半徑： 0 . 2 5 0 . 2 5 7 1 . 7 5 ； 0 . 2 5 0 . 2 5 7 1 . 7 5 ； 最后，設計履帶：（查機械設計手冊 13 由于采用同步帶的結構來設計履帶，同時履帶用于特殊的工作環(huán)境，所以不能完全采用同步帶的參數，根據具體的結構尺寸設計履帶 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 節(jié) 距： 齒形角： 2=40； 齒根厚： = 齒 高： 帶 高： ； 齒頂厚： 7； 節(jié)頂距： = 帶 寬： 115sb 0 0d=p=b= =40 = 7 =15sb 確定大小錐齒輪參數 整個行走裝置里，錐齒輪的主要作用 遞動力 。 同時考慮到其完全在行走裝置內部，尺寸受到限制 。 根據以上的因素，設計大小錐齒輪的具體參數 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 根據總體結構設計圖，采用軸交角 90 。 齒輪類型為：直齒錐齒輪 、 齒形制為 123691990,齒形角為 20、 齒頂高系數 *、 頂隙系數 * 。 （查機械設計手冊 14 大錐齒輪的次