基于双曲柄滑块机构的缆线爬行机器人机构本体设计

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1、第27卷第11期机械设计Vol．27No．112010年11月JOURNALOFMACHINEDESIGNNov．2010*基于双曲柄滑块机构的缆线爬行机器人机构本体设计蔡高参，周校民，王忠(西南科技大学制造科学与工程学院，四川绵阳621010)摘要:通过对双曲柄滑块机构的结构特征、滑块运动特性进行分析，指出了该机构的倒置机构作为缆线爬行机器人机构本体的可行性，为曲柄滑块机构的倒置机构在缆线爬行机器人机构中的应用做了有益的探索，对解决高空缆线行走机器人机构选型的综合问题研究有一定参考价值。关键词:曲柄滑块机构;倒置机构;爬行机器人;缆线中图分类号:TH13文献标识码:

2、A文章编号:1001－2354(2010)11－0024－04［1－2］众所周知，曲柄滑块机构往往用作实现往复构进行适当的倒置和变异，得到的机构能实现在缆线［3］移动，若对该机构进行倒置和变异，还能衍生出许多能上的爬行运动。够满足不同性能要求的其他机构结构型式。文中在对曲柄滑块机构的倒置机构分析和研究的基础上，得到了一种缆线爬行机器人的本体机构，扩充了缆线爬行机构的选型范围，为解决缆线爬行机构的结构设计指出了一条可能的路径。(a)对称式双曲柄滑块机构1双曲柄滑块机构图1所示的机构就是两种常见的对心式双曲柄滑［1－2］块机构。图1a是结构对称的对心式双曲柄滑块机构，图1

3、b是结构非对称的对心式双曲柄滑块机构。该机构具有如下的特征:(1)结构特征:该机构有两套共用一个曲柄的对(b)非对称式双曲柄滑块机构心式曲柄滑块组成，即两曲柄、连杆的尺寸分别相等。图1对心式双曲柄滑块机构图1a中，两套对心式曲柄滑块机构以机架A为中心呈中心对称分布，图1b中，两套机构布置在曲柄的同侧。2双曲柄滑块机构的倒置及其(2)运动特征:该机构两滑块的移动方向始终相爬行的实现对，即此双曲柄滑块机构的两滑块位移始终是反方向的。图1a中，两滑块的运动状态始终相同，只是运动2．1双曲柄滑块机构的倒置、变异机构方向相反，图1b中，两滑块的运动状态不完全相同。将图1机构中的

4、任一滑块作为机架，同时解除曲由于该双曲柄滑块机构具有以上特征，若将该机欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍UniversityofDefenseTechnology，Changsha，410073，China)thecleaningissolvedbyapplyingrectangular-spiresweepingandAbstract:Anewtypeofcentralair-conditioningductcleaningreciprocatingdirtcleaningmethods．Anexperi

5、mentalprototypero-robotthatcancleanductswithdifferentsizesisdesignedtosolvebotismade，thathaspassedthetestandthefeasibilityandcorrect-theproblemthatthecentralair-conditioningductsarevariableinnessofthedesignhasbeenproven．specificationsandnoteasytobecleaned．TherobotiscomposedofKeywords:cl

6、eaningrobot;airductcleaning;environmentalalocomotionmechanism，acleaner，inspectinginstrumentsanddis-protection;centralair-conditioninginfectingdevices．TheproblemastheremaineddeadangleduringFig13Tab1Ref7“JixieSheji”9567*收稿日期:2009－01－01;修订日期:2010－05－22作者简介:蔡高参(1985—)，男，河南太康人，硕士研究生，研究方向:机构学

7、。2010年11月蔡高参，等:基于双曲柄滑块机构的缆线爬行机器人机构本体设计25柄中心的铰链固定，得到其倒置机构;进一步对倒置机3运动分析构进行变异，用两个单向行走轮代替原机构中的两滑块，曲柄中心位置铰接一个行走轮，得到新的机构。该机构具有较好的运动特征，是其能满足性能要求机构具有在曲柄转角的各周期内，整体能实现爬行的的保证。该爬行机构本体运动性能的好坏将决定其能运动特征。否较好地满足爬行的要求。下面对该机构本体进行一2．2机构爬行的实现及其运动机理个周期内的运动分析。根据运动的相对性可知，双曲柄滑块机构的倒置在图1所示机构中，为了研究问题的方便，建