智能电子创新制作机器人机械

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1、2.1机械设计原则机器人竞赛活动中的机器人制作包含机械、电子、软件等许多方面。刚接触此项比赛的选手常会特别重视电路及软件编程，而忽视机械。其实，机械部分才是机器人设计中最关键的部分。因为，任何动作的设计，最终都要通过机械去完成。如果机器人出现问题而需要修改的话，机械部分也是最耗费时间和资金的。因此，刚开始策划参赛时，最重要的是把实现目的动作的机械设计构思完善。如果有拿不准的地方，可先制作木模或纸膜作一个简单的实验。在送工厂加工前，要确保设计无误，图纸正确。总之，对机械部分投入更多的时间和精力是非常必要的。机器人的

2、机械设计是一种随意性很大的创新工作。实现一个相同的动作，会有很多完全不同的机械设计。到底什么样的设计方案最好，很难有一个明确的答案。原则上讲，在机械设计中，应该以简单为第一准则。在设计的全过程中，要时刻贯穿尽量使用最简单、明了、直接的结构去实现所需功能的设计理念。可以肯定地说，在实现相同功能的前提下，最简单的机械结构，就是最好的机械设计。当前的机器人竞赛，大多要求机器人在运动中现在所要求的动作，进而达到比赛的目的。因此，对装配后的机器人要反复训练、调整、改进，不断地加以完善。故而对每一个参赛者提出如下要求：①在总

3、体结构上，保证机器人稳定可靠地工作。②提高机器人的工作效率。③尽可能简化机器人的结构。④在赛前，模拟真实比赛环境条件，反复进行演练，不断发现问题，不断调整、修改并加以改进，是机器人更加稳定可靠，效率更高。只有如此，方可有胜出的希望。2.2常用机械零件□齿轮机器人常用的齿轮有：①直齿轮：直齿轮是机器人制作结构中最常使用的一种齿轮，呈圆柱形，轮齿均匀分布于外圆柱面，轮吃面垂直于轴，轮齿平行于轴线。②斜齿轮：斜齿轮也呈圆柱状，轮齿和轴线成一定角度。相对直齿枪、斜齿轮转动更安静，可以传递更大载荷，承受最高转速。①涡轮：涡

4、轮由蜗杆和涡轮两部分组成，可以视为用两个斜齿轮以适当角度配对传动。其中蜗杆样子像螺栓，轮齿具有很小的螺旋角。蜗杆的从动轮使用斜齿轮或直齿轮。涡轮工作安静，可以获得极高的减速比，并具有自锁功能。自锁功能意味着当没有功率输入的时候，涡轮依然能够保持在原位置，不会因重力或其他原因出现反向移动。对于机器人竞赛来说，在某些情况下，特别需要自锁功能。蜗杆和从动枪分别在垂直平面和水平平面上转动，可作垂直方向转动。②锥齿轮：又称伞齿轮，其外形呈圆锥状。它的轮齿可以使直齿，并和旋转方向垂直。也有少量伞齿轮的齿轮是弯曲的。伞齿轮可承

5、载的能力比较大，而且和涡轮一样，可以作垂直方向旋转力转动。③行星齿轮：行星齿轮其实是直齿轮的组合，主要用于承载能力很强而空间却有限的场合，例如直流电机的变速箱部分□齿条齿条是在一个矩形长条上，所有齿平行排列成直线的机械零件。它可以固定带有小齿轮轴转动的部件，既可以将旋转运动转换成直线运动；或者固定盘条部分，当小齿轮■转动时，带有小齿轮的部件则会在齿条上产生平行运动。□同步抡、同步带同步轮是一种特殊的齿轮，它与同步带配合使用。作为力的传动，同步轮上的齿形、齿距等参数必须和使用同步带严格一致。经同步带连动的两个轴的转

6、动参数则完全同步。当需要多个零件动作完全一致地同步进行时，应采用同步带机构。同步带机构必须利用配套的齿形带轮和同步带□皮带轮和皮带通过传动皮带，将2个皮带轮相连，在改变转速情况下进行动力传送。皮带轮的主要参数有轮的外径以及轮上的皮带槽。常见的有矩形、半圆、梯形几种，皮带槽的形状则根据传送带的形状来决定。机器人竞赛常先选用合适的传送带，再决定皮带轮的加工。□轴承为减少摩擦力，提高机械效率，轴承是常采用的部件。机器人竞赛中使用的是微型轴承，轴承内径为4~6mm,外径为13~20酮。轴承加装单盖或双盖，以防止灰尘进入。

7、轴承内径中的轴以及外径安装孔都要精确加工成紧配合。对微型轴承的安装过程，要特别小心，防止去变型或损坏。□轴机器人结构中常使用各种直径的轴。由于轴相对比较细长，加工困难，价格又高，因此可在金属构件店购买各种直径的轴销来代替，效果很好。直径分别为3mm、4mm、5mm、6mm、8mm、10mm的轴销都能购买到，可用钢银或其他方法加工成合适的长度来使用。□螺杆螺杆也是机器人装配中常用到的，在家庭装潢商店可以购买到吊顶用的6-8mm的螺杆。在金属构件商店，还可以买到不锈钢或黄铜螺杆。对于所需螺杆的长度小于10mm的情况，

8、可直接购买长螺丝钉来代替。□车抡目前，竞赛机器人大多采用轮式或履带式移动机构，少数双足机器人也并非真正意义上的双足。日本近年研制出表演型的双足机器人，比较接近真正意义上的双足，其复杂程度和耗费的资金，绝非一般机器人竞赛所能及的。机器人移动的车轮，一般由硬铝加工而成，车轮的直径根据机器人底盘离地的要求并参考移动速度而定。直径小，底盘距地低，重心低，稳定性较好。一般选择车枪的