吊绳攀爬机器人详细制作教程.doc

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1、吊绳攀爬机器人详细制作教程　　这是12号“索道游者”的吊绳攀爬机器人的改良版，其主要是模仿灵长类动物在吊绳攀爬时的运动方式，攀爬在树枝上或者是吊在绳索上，是依靠双手攀住树枝或者绳索，然后通过双臂交替向前抓握来实现移动的。本项目机器人的造型类似一只猴子，所以又称为“机械猴”。　　　　一、基本原理：　　本项目的吊绳攀爬机器人，以减速电机为动力，通过一个特别的机械结构——连杆机构来实现在绳索上的攀爬运动。　　1-运动方式：　　本项目机器人在绳索上攀爬，主要依靠双臂交替往前抓握住绳索。看过《动物世界》就知道

2、，猴子等灵长类动物在丛林间攀爬或者在树枝上吊跃就是这种运动方式；另外体育课如果玩过单杠上抓杠前进也应该了解这种运动方式。　　即：　　1）由抓握住绳索的一只手臂把身体往前送；　　2）接着由另一手臂再往前抓握新的一段绳索；　　3）然后原来的手臂放弃抓握绳索，身体往前摆；　　4）再由抓住绳索的手臂把身体往前送……　　如此循环往复，实现在绳索上攀爬前进。下图是本项目机器人的运动方式的图解（以面向机器人前进的方向来区分左右）。　　　　2-驱动机理　　我们采用电机作为动力，为了实现绳索上的攀爬，需要把电机的旋转

3、运动变为不断前后摆动的抓伸运动——这里我们借助一种称之为“连杆机构”的机械结构来实现。　　所谓“连杆机构”，就是将长度不等的几个杆通过铰链连接起来，并能灵活转动，其可以将旋转运动转换为各种其他形式的运动。这里所说“铰链”指什么呢，可以看看家里的房门，门板与门框之间是用合页连接的，门是可以围着门轴随意转动的，但是却无法脱离门轴，这里的合页就是一种铰链结构，即：连接在一起，但又能灵活转动。　　“连杆机构”有很多种，本项目中用到的是“摆动曲柄滑块机构”，即：一种能够将旋转运动转换为往复摆动运动的连杆机构，

4、其主要结构是：摆杆一头固定在一个旋转轮盘的一侧，摆杆作成带有导向槽的结构并可以滑动。　　下面为摆动曲柄滑块机构的运动过程示意图。　　　　以下为两种一样的摆动曲柄滑块机构连杆，前者采用了离心圆盘作为转动结构，而后者则采用了曲柄作为转动结构，两者本质是一样。为了加工方便，一般多用后面一种”曲柄“结构（可省掉一个圆盘）。　　　　为了使本项目机器人能够吊挂在绳索上，机器人与绳索接合的部分设计成了一个吊钩的形状。　　为了机器人能够双臂交替向前抓握绳索，则“摆动曲柄滑块机构”的安装也比较巧妙，我们用了左右两套相

5、同的连杆机构，且为同轴的方式安装（同一根转动的轴），但两个连杆的铰链结合部分的位置正好相反，即分别位于转盘一条直径线上的两头，也就是曲柄的位置正好相反，使得左右两套连杆机构在同一时间上运动的状态刚好相反，比如：一个位于最左边的位置的时候另一个正好位于最右边的位置，一个位于最高的位置的时候另一个正好位于最低的位置。　　　　3-电路原理　　本项电路原是比较简单的，就是直接一组电池连接一个电机，中间通过一个拨动开关来控制电路的通断。　　　　二、器材准备　　电源部件：　　　　减速箱部件：　　　　主体结构部件

6、：　　　　三、制作过程　　1-主体结构：　　动力——　　本项目结构平台的动力部件是减速电机，并且整体规格尺寸是基于PVCBOT的A型减速箱来设计的，也就是说只要是采用PVCBOT的A型减速箱的减速电机就都能作为当前项目的动力部件（常见的有AN20、AK30减速电机）。　　当前项目我们直接使用制作完成的AN20（或AK30）减速电机，而关于这些减速电机的具体制作教程请参阅之前在本版块的《PVCBOT【Reducer-AN20】DIY--A型N20减速箱》教程，即：http://www.geekfans

7、.com/forum.php？mod=viewthread&tid=65793&page=1#pid363276　　　　腿部——　　剪裁一根长10.5cm、宽1cm的PVC长条。　　如图所示从PVC长条其中一端起，分别在2cm、4cm、6.5cm、8.5cm的位置画好横截线，并且把2cm、8.5cm两处的横截线中点作为打孔标记。　　　　在上一步骤画好的两个打孔标记的位置，分别钻出两个直径2mm的小孔。　　　　用尖嘴钳分别沿着PVC长条上4cm和6.5cm位置的横截线，把长条弯折成如图所示的凹形支架。

8、　　　　把凹形支架用502胶水固定在A型减速箱如图所示的位置，即支架顶部搭在电机上，而支架两端与减速箱两侧外壳的后端靠在一起。　　这样，减速箱外壳就相当于机器人的躯干，而支架两端长出减速箱外壳的部分就作为机器人的腿部　　注意：502胶水只需涂在凹形支架与减速箱外壳之间接触的位置，千万不要涂在靠近电机的位置，以避免把电机给粘坏了。　　　　凹形支架粘贴到减速箱外壳上时，要求支架两端上的小孔不能被减速箱外壳挡住。　　因为502胶水干得非常快，为了一击即中保证粘贴位置的准确，