机械创新设计说明书
设计名称爬杆机器人的设计
设计人姜鸿
学号
班级11机制本一班
井冈山大学机电学院
20131123
f第一章背景概述
蠕行式仿生变直径杆爬行机器人的研究报告现代生活中高空作业不断增加如路灯杆、悬索桥索、杆状城市建筑的清洗、油漆、喷涂料、检查、维护、电力系统架设电缆、瓷瓶清洁等。目前的清洗、维护工作主要由人工和大型设备来完成但它们都集中表现出效率低、劳动强度大、耗能高、二次污染严重等问题。市场上少量使用的气动蠕行式爬行器其上升和下降运动的实现由气压控制需要气源和气动控制系统能量损耗大并且一般伴有较大的噪声。因为连接了大量的支持设备气动蠕行爬行器的体积和活动范围都受到限制而且设备成本较高。
第二章运动原理仿生设计
在设计移动机器人系统时首先应考虑机器人的用途因为不同的用途移动机器人的移动机构是不同的。Jl还应考虑机器人的工作环境、耐久性、稳定性、机动性、可控性、复杂性、外型尺寸及制作费用等。作为杆件爬行机器人根据现有的技术方案有很多种移动方式可供选择。各种移动方案的比较见表1所示。
表1爬行机器人移动方案的比较
f动速度快。性差。
磁吸式承载能力大具有很强的适应
能力。越障能力差应运动用范围窄。
蠕动式承载能力大运动平稳控制
简便适应能力强。
运动速度慢结构复杂。
我们所要设计的这种爬行机器人它的工作对象为各种型号的城市杆状建筑要求承载能力大、接触面积小、速度适中适应能力强能越障碍物。通过比较各种方案笔者设计了一种尺蠖式蠕动爬行结构形式这是一种新颖的变直径杆仿生爬行机构设计方案该方案能基本满足我们设定的工作状况。该机器人是模仿人的爬树动作而设的。人爬树时两脚夹紧树杆两腿一蹬两手抱住树杆人向上移然后两手抱紧树杆收腿提脚上移一步步向上爬行。该机器人的爬行动作原理示意如图1所示。
f既然是仿生尺蠖
式蠕动那么在本机器人的设计中将以实现机器人躯干的伸
缩为往复运动的主要动作为目标。往复运动的实现有很多种常见的机构有不完全齿轮齿条双侧停歇机构、曲柄连杆机构、圆柱齿轮齿条机构、螺旋丝杆机构等。这▲图2机器人结构原理图几种机构各有自己的优缺点曲柄连杆机构可以很好。地协调好机器人的整体工作。从图1中可以看出机器人的爬行动作原理可分为以下5f1在初始状态1时下机械手夹紧、上机械手松开见图2所示。
2电机回转驱动曲柄及和曲柄固接在一起的下并联盘形凸轮顺时针转动推动下机械臂摆动与此同r