本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）第1頁(yè)共33頁(yè)1引言小型機(jī)器人主要用于代替人工作業(yè)，批量生產(chǎn)成本一般較低。由于上述特點(diǎn)，它大都用于簡(jiǎn)單、重復(fù)、繁重的工作，如上、下料，搬運(yùn)等，以及工作環(huán)境惡劣的場(chǎng)所，如噴漆、焊接、清砂和清理核廢料等。它使傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)面貌發(fā)生了根本性的變化,使人類(lèi)的生產(chǎn)方式從手工作業(yè)、自動(dòng)化跨入了智能化的時(shí)代。1.1本課題研究?jī)?nèi)容及意義本課題以小型地面移動(dòng)機(jī)器人的轉(zhuǎn)臺(tái)為研究對(duì)象，綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí),根據(jù)給定的總體結(jié)構(gòu)尺寸、重量及運(yùn)動(dòng)特性指標(biāo)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)本課題的研究，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)要求、工作原理和機(jī)構(gòu)動(dòng)作的分析和理解，構(gòu)思機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方式和傳動(dòng)布局，并進(jìn)行機(jī)構(gòu)、零部件設(shè)計(jì)計(jì)算等環(huán)節(jié)的實(shí)踐，培養(yǎng)設(shè)計(jì)、計(jì)算、制圖及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，以提高分析與解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。1.2國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀隨著生活水平的提高，科技的發(fā)展，人們將大量簡(jiǎn)單繁重的工作交給機(jī)器人，機(jī)器人仆人將大量出現(xiàn)。如汽車(chē)司機(jī)長(zhǎng)時(shí)間駕駛?cè)菀灼冢?chē)將有安全的自動(dòng)駕駛模式?，F(xiàn)在自動(dòng)駕駛車(chē)能對(duì)前方車(chē)輛實(shí)行避讓超車(chē)，但對(duì)小動(dòng)物或人不知避讓?zhuān)@要待更聰明的傳感器出現(xiàn)或圖像處理更精細(xì)些。在醫(yī)療領(lǐng)域，能進(jìn)入人體的微型機(jī)器人將大顯身手。它們進(jìn)入血管、腸道等地方進(jìn)行清理、探查、保健預(yù)警等。工業(yè)機(jī)器人在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家用的很普遍，隨著新興產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)，相應(yīng)的工業(yè)機(jī)器人必將會(huì)研制出來(lái)。國(guó)際形勢(shì)雖無(wú)世界大戰(zhàn)之慮，但局部沖突時(shí)有發(fā)生，反恐形勢(shì)依然嚴(yán)峻。美國(guó)和許多歐洲國(guó)家以及日本都投入大量人力物力研發(fā)軍用機(jī)器人。大型的無(wú)人坦克沖鋒陷陣，小型的昆蟲(chóng)機(jī)器人“間諜”到處爬行，少量的作戰(zhàn)人員在安全的信息中心運(yùn)籌帷幄。2004年我國(guó)中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所也自行研制出“靈蜥”系列反恐防暴機(jī)器人。1.3本文所做的工作本次設(shè)計(jì)主要完成兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)與升降系統(tǒng)。轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)有回轉(zhuǎn)和俯仰兩個(gè)自由度。為使俯仰運(yùn)動(dòng)滿(mǎn)足自鎖的要求，擬采用棘輪機(jī)構(gòu)，因其工作時(shí)有較大的沖擊和噪聲，而且運(yùn)動(dòng)精度較差，故放棄。考慮使用螺旋機(jī)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是能獲得很大的減速比，還可有自鎖性。它的主要缺點(diǎn)是機(jī)械效率一般較低，特別是具有自鎖性時(shí)效率將低于50%。轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可考慮使用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)平穩(wěn)，嚙合沖擊小，由于本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）第2頁(yè)共33頁(yè)蝸桿的頭數(shù)少，故單級(jí)傳動(dòng)可獲得較大的傳動(dòng)比，且結(jié)構(gòu)緊湊。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）第3頁(yè)共33頁(yè)2轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)有兩個(gè)自由度，若視轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)為第一自由度。第一自由度結(jié)構(gòu)及尺寸取決于搭載對(duì)象的質(zhì)量，以及搭載對(duì)象對(duì)機(jī)器人的作用力，而第一自由度受第二自由度影響，故應(yīng)先計(jì)算第二自由度傳動(dòng)的零件。第二自由度即為轉(zhuǎn)臺(tái)的俯仰運(yùn)動(dòng)，采用了螺紋副結(jié)構(gòu)，并結(jié)合擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了俯仰臺(tái)旋轉(zhuǎn)自由度圖2.1所示為上層搭載平臺(tái)第二自由度三維圖。圖2.1搭載系統(tǒng)第二自由度三維圖俯仰系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸取決于搭載物的尺寸及質(zhì)量，以及搭載對(duì)象對(duì)機(jī)器人的作用力。俯仰運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)為螺旋傳動(dòng)，并利用了擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，具體圖紙?jiān)O(shè)計(jì)如圖2.2所示。12345678109圖2.2俯仰系統(tǒng)二維結(jié)構(gòu)圖1俯仰臺(tái)2螺母B203絲杠B204銷(xiāo)5聯(lián)軸器6連接座7減速箱8電機(jī)9空心軸10搭載臺(tái)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）第4頁(yè)共33頁(yè)如圖2.2所示，電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)減速箱減速后，由聯(lián)軸器傳遞給絲杠，使絲杠旋轉(zhuǎn)。絲杠旋轉(zhuǎn)使與之配合的螺母作相對(duì)直線運(yùn)動(dòng)。因?yàn)槁菽甘枪潭ㄔ诟┭雠_(tái)底部的，所以實(shí)質(zhì)上是俯仰臺(tái)在繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了俯仰的自由度。轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)自由度主要是由蝸輪蝸桿減速器傳遞的。電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)減速箱減速后，由同步帶傳遞給蝸桿軸，蝸桿軸帶動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使之完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。蝸輪蝸桿傳動(dòng)的一種空間的齒輪傳動(dòng)，它能實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)角為90度的兩軸間的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞。在這個(gè)移動(dòng)機(jī)器人的設(shè)計(jì)中，它與同步帶