课程设计-“少林十八铜人阵”机电系统设计

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1、课程设计说明书课题名称“少林十八铜人阵”机电系统设计　　2011年12月5日至2011年12月23日共3周院　系机械工程学院班级机电0801学号7姓名指导教师目录绪论--------------------------------------------------------------------------------课题任务书-----------------------------------------------------------------------详细设计--------------------------------------------

2、------------------------------机械机构设计--------------------------------------------------------电气驱动设计-------------------------------------------------------动作分配设计--------------------------------------------------------程序设计--------------------------------------------------------------课题感想--

3、------------------------------------------------------------------------参考资料--------------------------------------------------------------------------绪论近年来科学技术迅猛发展，特别是在机械自动化控制这一领域，于是许多基于自动控制设计生产玩具（如电子狗，遥控车，遥控飞机）家庭清机器人，工业机器人等等。无一不展现了这一技术的优越性和广阔的市场前景。在电子产品高度活跃的今天，电子自动化产品为我们带来了无尽的财富，越来越多的产

4、品进入我们的视线，成为我们生活中不可或缺的部分。最近十来年旅游业蓬勃发展，但是纵观各大历史古迹，风景名胜，除了一些手工简易的纪念品意外，还没有很好的做出真正高价值，高技术含量，高纪念意义的电子产品。今天，我们将为嵩山少林寺设计一款机器人“少林十八铜人”来展现中华武术的魅力。此款机器人主要由18个仿人机器人组成，每个“铜人”将实现一套完整的武术动作，18个“铜人”将组成一个阵法以及阵势的变化。输入指令，这套“铜人”系统将自行完成武术动作和阵势变化。带给人们强烈的视觉冲击与震撼！在高端市场具有广阔前景！课题任务书课题名称：“少林十八铜人阵”机电系统设计设计要求：每四人一个

5、小组设计单个“铜人”，使“铜人”实现3到4个武术动作。主要内容：系统总体设计：系统的运动，机构设计，动作分配，控制系统方案设计。机械设计：机构设计，结构设计和零件设计。控制系统设计：电路设计，程序设计。一．机械部分设计和硬件选择1.1整体设计因为本次设计的是玩具型机器人，而且由十八个同样的机器人组成。所以机器人的重量和体积将是很重要的考量。考虑到作为一种景区纪念品，需要外形美观（此处不设计），便于携带。故将机器人外部参数设置如下表重量身高臂长腿长头部躯干两髋距离两肩距离5Kg500mm200mm300mm50mm150mm100mm100mm1.2材料的选择因为机器人

6、重量小并且是只完成动作，不用考虑到因重物而带来的强度问题。故选用铝合金材料，它重量轻，密度小，强度符合要求。1.3驱动电机选择目前在机器人的运动控制中较为常用的电机有直流伺服电机、舵机和步进电机，对它们的特性、工作原理与控制方式有分类介绍，下面总结如表1.11所示：电机类型主要特点构造与工作原理控制方式步进电机直接用数字信号控制，与计算机接口简单，没有电刷，维修方便，寿命长。缺点是能量转换效率低，易失步，过载能力弱。按产生转矩的方式可分为：永磁式，反应式和混合式。混合式能产生较大转矩，应用广泛。永磁式是单向励磁，精度高，但易失步，反应式是双向励磁，输出转矩大，转子过冲

7、小，但效率低；混合式是单-双向励磁，分辨率高，运转平稳。直流伺服电机接通直流电即可工作，控制简单；启动转矩大，转速和转矩容易控制，效率高；需要定时维护和更换电刷，使用寿命短，噪声大。由永磁体定子，线圈转子，电刷和换向器构成。通过电刷和换向器使电流方向随转子的转动角度而变化，实现连续转动。转动控制采用电压控制方式，两者成正比。转矩控制采用电流控制方式，两者也成正比。舵机内带齿轮减速器功率适合小机器人易于安装接口简单由直流电机，减速器和反馈装置组成。利用PPM信号控制（表1.11）本次设计的机器人质量轻，仅5Kg，所以选择小型号舵机和步进电机。舵机主要用