多功能救援机器人机构设计与机架制作.pdf

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1、罗功能救援机器人讥构设计与讥架制T隹术口曾欣口李恩田宜宾职业技术学院现代制造工程系四川宜宾644003摘要：对用于地震灾害救援的多功能救援机器人，进行机构设计与机架制作探讨。通过对机器人机身杆件的自由度计算、机构极限越障高度计算、机身减振装置设计与机架的制作，完成了对该机器人机械结构的分析与实际制作。关键词：救援机器人四杆机构设计机架制作中图分类~'：TH123文献标识码：A文章编号：1000—4998f2013)01—0016—03自然灾害总是在人们毫无防范的时候发生．给人图2所示。们的财产和人生安全带来极大损害．为此设计这款集前轮攀登机构如图3所示，自由度计算为：机械与电子于一体的多功能

2、救援机器人该机器人由轮式越障装置、关节机械手臂的排障装置．、无线摄像传输装置、太阳能供电系统、语音对话模块、生命探测模块等组成，是便捷、多功能、低碳环保的自动救援工具下面主要介绍对该机器人的机构设计与机架制作的分析和实践1机构设计通过平面四杆机构的优缺点总结．将其利用于多功能机器人机构的设计与研究1．1机构自由度计算根据平面四杆机构的基本特性与运动机构的运动轨迹．采用平行双曲柄机构的运动不确定性来自动适应不同环境下的行走．以达到越障的目的该双曲柄机构由两根长270rnIn、两根长200mm和一根8Omm的杆件用活动铰链组成．从而连接成一个双曲柄机构．自由度计算为：Fa=3n-2只_PH(1)

3、根据两侧支撑机构．如图1所示．其自由度计算为：=3x3—2x4—上运动．能满足运动要求0=1当该机构中轮后轮越障铰链机构如图4所示．自由度计算为：子PI遇到障碍物以=3×3—2×4—0=l后，加上PI和尸2的由图4可知，当轮子PI遇到障碍物后，加上该轮推力作用．平行四子的驱动力．使平面连杆机构产生形变．从而越过前边形ABCD自动产面障碍物．同时也起到支持机体的平衡作用越障示生形变．从而越过意图如图5所示前面的障碍物。如1．2极限越障高度计算根据文献『10]中的越障极限高度计算方法(如图第四届全国大学生机械创新设计大赛四川省一等奖。6所示)．本机器人越障极限高度计算过程如下：第四届全国大学生机

4、械创新设计大赛全国二等奖。收稿日期：2012年7月z=asin+[ecos()]／2+r(2)l圃2013／1机械制造51卷第581期l弹簧导柱与控制系I{统箱体采用粘接方l；式连接I控制系统箱体三减振弹簧蕊主1赫鬈勃％／⋯弹簧’导柱▲图6理论极限越障姿态▲图7弹簧减振结构图▲图8机身运动受力图=(cos／3)／2-dsin(3)式(3)一式(2)得：(COS／3)／2一(d+a)sin一[ecos(~)]／2-r=O(4)同时还可以得到：／sin+∞os+[esin()]／2=h+bcos卢(5)要求车底板不能与台阶碰撞．即h

5、dtanJ3]sin~(6)▲图9机架三维图▲图10机架实物图式(4)～式(6)可以写成：密度仅为2．7g／cm，，重量轻，能承受机构变形时所产生h=／sin+aco+[esin(+)]／2-bcos卢(7)的压力。(cos)／2一(d+a)sin卢一esin(a+13)]／2-r=O(8)2．2机身设计h—esin()]t2+rco~8+[(cos卢)／2--dtanf1]sin／3

6、四杆机构与前后引h=／sin1+(口一6)co1(10)导轮的连接．而且重心稳定．适合于翻越高度比较高的h90。来计算中能够完成工作要求。样品的设计具有一定实用性，生时．该优化问题的数学模型

7、为：产可行性大．是机器人机构设计与机架制作的一个典目标函数：minh=一{／sin∞o[esin()]／2一bcos卢}型实例。等式约束：(CO)／2一(d—a)sinl3一esin()]／2一r=O参考文献不等式约束：弗≤90。『1]汪新，杨栋．高机动越障机器人攀登机构的关键问题解析边界约束：0o<<90。，0。<／3<90。[J]．中国科学技术大学学报，2005，35(4)．通过求解以上优化问题即可得到所