本科畢業設計說明書（論文）第1頁共33頁1引言小型機器人主要用于代替人工作業，批量生產成本一般較低。由于上述特點，它大都用于簡單、重復、繁重的工作，如上、下料，搬運等，以及工作環境惡劣的場所，如噴漆、焊接、清砂和清理核廢料等。它使傳統的工業生產面貌發生了根本性的變化,使人類的生產方式從手工作業、自動化跨入了智能化的時代。1.1本課題研究內容及意義本課題以小型地面移動機器人的轉臺為研究對象，綜合運用所學基礎理論知識,根據給定的總體結構尺寸、重量及運動特性指標，進行結構選型、機構設計。通過本課題的研究，通過對設計要求、工作原理和機構動作的分析和理解，構思機構運動方式和傳動布局，并進行機構、零部件設計計算等環節的實踐，培養設計、計算、制圖及計算機應用能力，以提高分析與解決工程實際問題的能力。1.2國內外發展現狀隨著生活水平的提高，科技的發展，人們將大量簡單繁重的工作交給機器人，機器人仆人將大量出現。如汽車司機長時間駕駛容易疲勞，汽車將有安全的自動駕駛模式。現在自動駕駛車能對前方車輛實行避讓超車，但對小動物或人不知避讓，這要待更聰明的傳感器出現或圖像處理更精細些。在醫療領域，能進入人體的微型機器人將大顯身手。它們進入血管、腸道等地方進行清理、探查、保健預警等。工業機器人在國外發達國家用的很普遍，隨著新興產業的出現，相應的工業機器人必將會研制出來。國際形勢雖無世界大戰之慮，但局部沖突時有發生，反恐形勢依然嚴峻。美國和許多歐洲國家以及日本都投入大量人力物力研發軍用機器人。大型的無人坦克沖鋒陷陣，小型的昆蟲機器人“間諜”到處爬行，少量的作戰人員在安全的信息中心運籌帷幄。2004年我國中國科學院沈陽自動化研究所也自行研制出“靈蜥”系列反恐防暴機器人。1.3本文所做的工作本次設計主要完成兩個運動，轉臺的旋轉與升降系統。轉臺系統有回轉和俯仰兩個自由度。為使俯仰運動滿足自鎖的要求，擬采用棘輪機構，因其工作時有較大的沖擊和噪聲，而且運動精度較差，故放棄。考慮使用螺旋機構，其優點是能獲得很大的減速比，還可有自鎖性。它的主要缺點是機械效率一般較低，特別是具有自鎖性時效率將低于50%。轉臺的回轉運動可考慮使用蝸輪蝸桿機構，其優點是傳動平穩，嚙合沖擊小，由于本科畢業設計說明書（論文）第2頁共33頁蝸桿的頭數少，故單級傳動可獲得較大的傳動比，且結構緊湊。本科畢業設計說明書（論文）第3頁共33頁2轉臺系統的總體設計轉臺系統有兩個自由度，若視轉臺的回轉為第一自由度。第一自由度結構及尺寸取決于搭載對象的質量，以及搭載對象對機器人的作用力，而第一自由度受第二自由度影響，故應先計算第二自由度傳動的零件。第二自由度即為轉臺的俯仰運動，采用了螺紋副結構，并結合擺動導桿機構，實現了俯仰臺旋轉自由度圖2.1所示為上層搭載平臺第二自由度三維圖。圖2.1搭載系統第二自由度三維圖俯仰系統的結構尺寸取決于搭載物的尺寸及質量，以及搭載對象對機器人的作用力。俯仰運動的傳動結構為螺旋傳動，并利用了擺動導桿機構，具體圖紙設計如圖2.2所示。12345678109圖2.2俯仰系統二維結構圖1俯仰臺2螺母B203絲杠B204銷5聯軸器6連接座7減速箱8電機9空心軸10搭載臺本科畢業設計說明書（論文）第4頁共33頁如圖2.2所示，電機旋轉運動經減速箱減速后，由聯軸器傳遞給絲杠，使絲杠旋轉。絲杠旋轉使與之配合的螺母作相對直線運動。因為螺母是固定在俯仰臺底部的，所以實質上是俯仰臺在繞水平軸轉動，實現了俯仰的自由度。轉臺的回轉自由度主要是由蝸輪蝸桿減速器傳遞的。電機旋轉運動經減速箱減速后，由同步帶傳遞給蝸桿軸，蝸桿軸帶動蝸輪轉動，使之完成回轉運動。蝸輪蝸桿傳動的一種空間的齒輪傳動，它能實現交錯角為90度的兩軸間的動力和運動傳遞。在這個移動機器人的設計中，它與同步帶