关键技术的分析与实现

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1、目录一、设计题目与内容………………………………………………………………1二、机器装置的原理方案构思和拟定…………………………………………2①上下楼梯方案的构思和拟定………………………………………………………………2②机械手以及存环方案的构思和拟定………………………………………………………2三、原理方案的实现、传动方案的设计……………………………………2①针对上下楼梯的方案，采用了两节履带的方式…………………………………………2②取环、存环和套环功能的实现……………………………………………………………5③传动方案的设计…………………

2、…………………………………………………………8四、关键技术的分析与实现、主要结构的设计简图……………………9①三舵机结构…………………………………………………………………………………9②控制模块…………………………………………………………………………………9五、设计计算与说明………………………………………………………………11①驱动电机的计算…………………………………………………………………………11②翻转电机的计算…………………………………………………………………………11③同步带和同步带轮的设计计算……………………………………

3、……………………12④机械手臂电机的设计计算………………………………………………………………12⑤设计小结…………………………………………………………………………………13六、附录………………………………………………………………………………1414一、设计题目与内容本次竞赛的题目是深海探宝机器人的研制。目前国内的海底探测机器人的研究现状。中国水下机器人的研究发展起步较晚。1986年“863”计划实施之前，我国研制的都是有缆遥控水下机器人，工作深度仅为300米。现在研究的重点是无缆机器人，这种机器人不依赖人的控制，摆脱了电缆的限制，

4、为水下机器人向深海发展提供了条件。1997年6月，中国第一套6000米水下机器人试验获得成功，而这一次出海的第二套6000米水下机器人，担负的任务更为艰巨。本次竞赛项目的研究内容是设计一探宝车的原理样机。该样机需要完成竞赛规定的动作，并实现预定的功能。规定比赛的总时间为10分钟，若在此时间内，没有完成所有动作，则以10分钟内完成的动作进行计分。探宝车的机械尺寸也有限制，其长、宽、高都必须在300mm之内。探宝车需实现的功能要求如下：竞赛前，探宝车位于起始位置（见图1比赛场地示意图，一区），待裁判示意竞赛开始后进行竞赛并开始计时，首

5、先探宝车从起始位置开始运动，完成下楼梯的动作后，到达二区；然后在探宝车的主体不进入三区的前提下，取出位于三区内分别套在9个圆柱上的PVC环，完成取环的动作，根据PVC环所套圆柱与二区的距离远近，得分不同；接着探宝车由二区向四区进发，完成上楼梯的动作，在到达四区后，需将从三区所取的环套在五区内的圆柱上，五区中共有6个圆柱，根据圆环所套圆柱的直径及其与四区距离的不同，得分也不相同。将三区内的9个环都套在五区的圆柱后，既完成了竞赛规定的所有内容。14一、机器装置的原理方案构思和拟定根据竞赛要求，设计探宝车总体结构，如图2-1所示。探宝车

6、结构由两部分组成：行走车身和机械臂。行走车身用于实现探宝车的行走和上下楼梯。机械臂的主要功能是实现取环、存环和套环。图2-1探宝车简图1.上下楼梯方案的构思和拟定履带式结构很容易翻越各种障碍，拟定车身为双履带结构，双履带具有上下楼梯稳定、结构简单的特点。车身展开时，车身上面积大，设计时就有比较大的空间，有利于设计机械手臂以及存储9个圆环的机构。2.机械手以及存环方案的构思和拟定根据竞赛规则对车身尺寸的限制以及所需抓取圆环的最远距离，考虑将手臂分为多节，这样手臂折叠时符合尺寸的限制，展开时又能抓取9个圆环。为了存环和套环方便，将机械

7、手臂和存环机构结合。拟定方案：将手臂分为三节，手臂的最前端连接由三个舵机组成的机械手和存环机构，抓取圆环后就可以将圆环直接放入存环机构中。二、原理方案的实现、传动方案的设计(一)上下楼梯的方案的实现由中轴上两组齿轮来实现前节履带的上下翻转。141.下楼梯的实现探宝车在下楼梯的时候大致可以分解为4个动作：①选择一个恰当的位置，准备下楼梯。图3-1-a②控制翻转电机转动，带动前节履带紧紧贴住楼梯。图3-1-b③利用履带和楼梯接触部分的摩擦力,使车身继续爬下楼梯。图3-1-c④当车身最前端接触平地时,控制翻转电机转动,使车身平稳到达地面

8、。图3-1-d141.上楼梯的实现上楼梯是下楼梯的一个逆过程,大致也可以分解为4个动作:①探宝车靠近楼梯时，控制翻转电机抬起前节履带贴住楼梯。图3-2-a②利用履带和楼梯的摩擦力使车身向上运动。图3-2-b③当到达图3-2-c位置时,翻转电机转动将