六足機器人設(shè)計說明書摘要本次畢業(yè)設(shè)計是關(guān)于六足機器人的設(shè)計。首先對六足機器人作了簡單的概述；接著分析了各部分元件、零件的選型原則及計算方法；然后根據(jù)這些設(shè)計準則與計算選型方法按照給定參數(shù)要求進行選型設(shè)計；接著對所選擇的各主要零部件進行了校核。本次設(shè)計由四個主要部件組成：支撐腿升降裝置、支撐腿擺動裝置、支撐輪轉(zhuǎn)動裝置、主體鋼結(jié)構(gòu)。最后簡單的說明了說明書的安裝與維護。目前，六足機器人正朝著適應(yīng)復(fù)雜地形、應(yīng)對惡劣天氣、采集多元信號的方向發(fā)展，近年來各種特殊功能機器人。在特種機器人設(shè)計方面,目前我國與國外先進水平相比仍有較大差距,國內(nèi)在設(shè)計制造特種機器人過程中存在著很多不足。本次六足機器人設(shè)計代表了設(shè)計的一般過程,難免存在各種紕漏、失誤；權(quán)當(dāng)一次難得的實踐過程，希望對今后的選型設(shè)計工作有一定的參考和借鑒價值。關(guān)鍵詞：六足機器人；選型設(shè)計；主要部件；養(yǎng)護維修。AbstractThisgraduationdesignisadesignofsixleggedrobot.Thefirstofthesixleggedrobotissummarized;thenanalyzedtheselectionprincipleandcalculationmethodofeachpartofcomponents,parts;thencalculatedbasedonthesedesigncriteriaandabasetypedesign;thencheckthemajorcomponentsoftheselected.Finally,asimpledescriptionoftheinstallationandmaintenancemanual.Atpresent,sixleggedrobotismovingtoadapttothedevelopmentdirectionofcomplexterrain,badweather,acquisitionofmultiplesignals,inrecentyearsavarietyofspecialfunctionoftherobot.Thedesignofthesixleggedrobotrepresentsthegeneralprocessofdesign,willinevitablyexistvariousflaws,mistakes;whentherighttoararepracticeprocess,wanttohavecertainreferenceandreferencevaluefortheselectionofthedesignworkinthefuture.Keyword::Sixleggedrobot;typeselectiondesign;mainparts;maintenanceandrepair.目錄摘要(1)Abstract(1)目錄(2)一、緒論⑷二、六足機器人設(shè)計概述(6)2.1.六足機器人的工作原理(6)三、六足機器人的設(shè)計計算(8)3.1已知原始數(shù)據(jù)及工作條件(8)3.2計算步驟(8)3.2.1夕卜形尺寸的確定:(8)3.3.2主要阻力計算(9)3.3.3主要特種阻力計算(10)3.3.4附加特種阻力計算(10)3.3.5傾斜阻力計算(11)3.4傳動功率計算(11)P)計算(11)3.4.1走行輪功率(A3.5傳動鏈張力計算(12)3.6傳動鏈輪最大扭矩計算(12)3.7走行輪及軸(13)3.7.1走行輪的作用及類型(13)3.7.2軸的作用及類型(16)3.7.3軸與輪的配合結(jié)構(gòu)(21)3.8電機的選用(32)3.9減速器的選用(33)3.9.1傳動裝置的傳動比：(33)3.10制動裝置(35)3.10.1制動裝置的作用(35)3.11轉(zhuǎn)向裝置(35)四、電氣及安全保護裝置(37)結(jié)論(38)致謝(39)參考文獻(39)一、緒論六足機器人是連續(xù)運行的設(shè)備，在探測、搶險、偵查、負重等領(lǐng)域都有著閃光的表現(xiàn)。在自然界和人類社會中存在一些人類無法到達的地方和可能危及人類生命的特殊場合。如行星表面、災(zāi)難發(fā)生礦井、防災(zāi)救援和反恐斗爭等，對這些危險環(huán)境進行不斷地探索和研究，尋求一條解決問題的可行途徑成為科學(xué)技術(shù)發(fā)展和人類社會進步的需要。地形不規(guī)則和崎嶇不平是這些環(huán)境的共同特點。從而使輪式機器人和履帶式機器人的應(yīng)用受到限制。以往的研究表明輪式移動方式在相對平坦的地形上行駛時，具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢運動速度迅速、平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)和控制也較簡單，但在不平地面上行駛時，能耗將大大增加，而在松軟地面或嚴重崎嶇不平的地形上，車輪的作用也將嚴重喪失移動效率大大降低。為了改善輪子對松軟地面和不平地面的適應(yīng)能力，履帶式移動方式應(yīng)運而生但履帶式機器人在不平地面上的機動性仍然很差行駛時機身晃動嚴重。與輪式、履帶式移動機器人相比在崎嶇不平的路面步行機器人具有獨特優(yōu)越性能在這種背景下多足步行機器人的研究蓬勃發(fā)展起來。而仿生步行機器人的出現(xiàn)更加顯示出步行機器人的優(yōu)勢。多足步行機器人的運動軌跡是一系列離散的足印運動時只需要離散的點接觸地面對環(huán)境的破壞程度也較小可以在可能到達的地面上選擇最優(yōu)的支撐點對崎嶇地形的適應(yīng)性強。正因為如此多足步行機器人對環(huán)境的破壞程度也較小。輪式和履帶式機器人的則是一條條連續(xù)的轍跡。崎嶇地形中往往含有巖石、泥土、沙子甚至峭壁和陡坡等障礙物可以穩(wěn)定支撐機器人的連續(xù)路徑十分有限，這意味著輪式和履帶式機器人在這種地形中已經(jīng)不適用。多足步行機器人的腿部具有多個自由度使運動的靈活性大大增強。它可以通過調(diào)節(jié)腿的長度保持身體水平也可以通過調(diào)節(jié)腿的伸展程度調(diào)整重心的位置因此不易翻倒穩(wěn)定性更高。當(dāng)然多足步行機器人也存在一些不足之處。比如為使腿部協(xié)調(diào)穩(wěn)定運動從機械結(jié)構(gòu)設(shè)計到控制系統(tǒng)算法都比較復(fù)雜相比自然界的節(jié)肢動物仿生多足步行機器人的機動性還有很大差距。選擇六足機器人的設(shè)計作為畢業(yè)設(shè)計的選題，能培養(yǎng)我們獨立解決工程實際問題的能力，通過這次畢業(yè)設(shè)計是對所學(xué)基本理論和專業(yè)知識的一次綜合運用，也使我們的設(shè)計、計算和繪圖能力都得到了全面的訓(xùn)練。原始參數(shù)：1）工作環(huán)境：崎嶇地面、存在高低不平的砂石路面。2）負載能力:50kg3）額定功率：500w4）最大移動速度：8m/min5）外形尺寸:1460mm（長）x1460mm（寬）x940（高）設(shè)計解決的問題：熟悉六足機器人各部分的功能與作用，對主要部件進行選型設(shè)計與計算，解決在實際使用中容易出現(xiàn)的問題，并大膽地進行創(chuàng)新設(shè)計。二、六足機器人設(shè)計概述2.1.六足機器人的工作原理六足機器人其主要部件是支撐腿升降裝置、支撐腿擺動裝置、支撐輪轉(zhuǎn)動裝置、主體鋼結(jié)構(gòu)等。其外形布置及工作原理如圖2-1-1所示。圖2-1-1帶式輸送機簡圖1-支撐腿升降裝置2-支撐腿擺動裝置3-主體鋼結(jié)構(gòu)4-支撐輪轉(zhuǎn)動裝置兩個伺服電動缸作為支撐腿升降裝置的動力源為支撐腿提供升降、步進的動力輸出。兩個伺服缸的后耳環(huán)分別與伺服電動全角度轉(zhuǎn)臺鉸接，在實現(xiàn)步進運動的同時為機器人提供轉(zhuǎn)向幫助。支撐輪轉(zhuǎn)動裝置是由伺服減速機通過鏈輪及鏈條帶動轉(zhuǎn)輪等組成，此裝置可以實現(xiàn)在平整路面時無需支撐腿做步進動作的情況下實現(xiàn)機器人的平面移動，為整個裝置提高了更好的機動性和合理性。主體鋼結(jié)構(gòu)為普通碳鋼板焊接、加工而成，成本低廉，強度可靠；若應(yīng)對酸、堿、高溫等情況時酌情采用特殊材質(zhì)金屬制作，本設(shè)計不予考慮。主體的鋼結(jié)構(gòu)的強度足以應(yīng)付200kg以下的負載，在運料及承重方面性能卓越。轉(zhuǎn)動輪的材質(zhì)可以選這鋼制滾花或硬質(zhì)橡膠，視情況而定，本次設(shè)計為鋼制滾花。提高傳動裝置的穩(wěn)定性可以從以下方面考慮：（1）.嚴格執(zhí)行圖紙尺寸，配合表面確保潤滑條件；（2）.安裝之后反復(fù)調(diào)試，確保萬無一失，如果存在問題早發(fā)現(xiàn)早解決；（3）.養(yǎng)護工作及時、到位，增加使用壽命及年限三、六足機器人的設(shè)計計算3.1已知原始數(shù)據(jù)及工作條件六足機器人的設(shè)計計算，應(yīng)滿足下列原始數(shù)據(jù)及工作條件資料負載：50kg額定功率：500w最大移動速度：8m/min夕卜形尺寸：1460mm（長）x1460mm（寬）x940（高）3.2計算步驟3.2.1夕卜形尺寸的確定：由于基礎(chǔ)條件為：1460mm（長）x1460mm（寬）x940（高）；確定主體鋼結(jié)構(gòu)外形尺寸為1000mm等分十二邊形。3.3走行輪驅(qū)動力3.3.1計算公式走行輪上所需圓周驅(qū)動力UF為機器人所有阻力之和，可用式（3.3-1）