毕业设计论文爬杆机器人机械机构设计.docx

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1、爬杆机器人的机械结构设计MECHANICA1STRUCTUREDESIGNOFRODC1IMBINGROBOT摘要本次设计的是爬杆机器人的机械结构，主要有驱动机构，减速器，夹紧机构，爬升机构。驱动机构主要是由电机和联轴器组成。减速器主要是由减速齿轮或是蜗杆减速机构组成，通过对小车爬行时所需要的最大扭矩的估算进行减速器的选择和尺寸设计。夹紧机构主要是由弹簧、轮架、车轮等组成，这部分主要根据对轮轴所能承受的强度来进行轴径的计算。爬升机构是由驱动轮、传动轴、轴承、套筒等零件组成。关键词：爬杆机器人；变直径杆；攀爬AbstractThisdesignisac1imbingrobotmechanica1

2、structure,main1ydrivingmechanism,reducer,c1ampingmechanism,c1imbingmechanism.Thedrivemechanismismain1ycomposedofmotorandcoup1ing.Thereducerismain1ymadeupofreducergearorwormreducer.These1ectionandsizedesignofthereduceriscarriedoutbyestimatingthemaximumtorquerequiredwhenthetro11eycraw1s.Thec1ampingmec

3、hanismismain1ycomposedofspring,whee1frameandwhee1,whichismain1yca1cu1atedaccordingtothestrengthoftheax1eshaft.Thec1imbingmechanismiscomposedofdrivingwhee1,driveshaft,bearing,s1eeveandsoon.Keywords:c1imbingrodrobotvariab1ediameterrodshin摘要XAbstractXI1.绪论11. 1目的和意义11.2国内外现状21. 2.12岸JR.21.2 .2研究现状21.3

4、主要内容32. ,*方fV42. 1方案比较42.1.1夹紧机构方案比较52.1.2动力系统方案比较*62. 2传动方案简介83.机械结构设计93. 1v193. 2减速机构计算103.2. 1传动部件计算103. 2.2蜗杆传动的v算*113 .3.主动轴的计算134 .4夹紧机构的设计163. 5小车装配图展示194.电机选择204. 1电机比较204. 2I205.小车箱体的设计225. 1小车箱体的介绍2252、车箱体的展示22结论25致谢261.1 参考文献271.2 目的和意义自从改革开放以来，全国人民从上到下众志成城万众一心，人人奋勇争先，争做弄潮儿，在改革开放的时代大潮流之中激

5、流勇进，为建设更富强更美丽更文明更和谐的中国贡献自己的绵薄之力。在一代又一代人的努力下，神州大地焕发新颜。老百姓特别是农村居民的收入大幅提高，钱包越来越鼓，随之而来的是城镇化的不断推进，摩天大厦鳞次栉比,越来越多的高楼大厦拔地而起，在此同时一些管状建筑工程也随之涌现，就比如电线杆，路灯杆，大型广告牌立柱，还有小区居民楼里的天然气管道，暖气管道，地下污水管道等,如图1.1所示。这些管状建筑一旦建设完毕，便常年暴露在外，无人看管，时间短一点还没事，时间一旦长了，日积月累，管道内外壁便会受到污染，从而会影响城市形象和居民生活体验，而由于管道空间有限，或者是所处位置特殊，一些平常比较常规的维修维护手段

6、难以有效达到目的，于是人们便需要新的手段来维修维护这些在城镇随处可见的各式各样的管状建筑。再加上人性化的概念越来越深入人心，人们自我保护的安全意识在逐步提高，人们渴望把自己从繁重危险并且单调无聊枯燥不断机械式重复的毫无脑力思考的工作环境中解放出来。图1-1路灯杆随着机器人技术的日新月异，几乎可以毫不夸张得用一天一个样来形容，爬杆机器人应世而出。爬杆机器人的出现为高空以及地下管道作业提供了方便，它的出现不仅在很大一部分程度上降低了我们管道作业的成本，更加重要的意义在于爬杆机器人提高了我们的工作效率，将人们从危险肮脏的工作环境中予以解放，具有很大的现实意义，对个人的人的天性的解放，对社会的经济效益

7、的贡献，对国家的制造业的推动，都具有一定程度上的影响。通常这种机器人的爬行方式有直线连续爬升，夹紧蠕动爬升，螺旋攀援爬升和吸附爬升等。本文将设计一种直线连续爬升的爬杆机器人的机械结构设计，其结构相对简单。利用相关课程知识，机械原理，机械设计等，对此机械结构进行设计，及计算。此次的毕业设计，是对我四年所学知识的一次总结与考察，此外对所学知识进一步加深理解。1.3 国内外现状如果把机器人比作是一个家庭中的儿子的话，那么顺藤摸瓜，我们就不难找到，它的父亲就是我们非常熟悉的老朋友，即传统的机构学，那么相对应的，我们同样可以顺藤摸瓜找到它的母亲，也就是近代电子技术。可以毫不夸张得说，没有传统的机构学，就

8、不存在机器人存在的基础，同样，没有近代电子技术的日新月异，我们也没办法这么快就迎来机器人技术的突飞猛进。而自从机器人技术被人们认识的那一刻开始，聪明的人们就不断摸索，去发现，去总结，一直到逐步掌握。由此带来的变化是，机器人技术的不断发展，成熟，被人们日益广泛的使用，人们不仅改变了传统的工业生产，更迎来了科学研究发现的又一次令人欣喜的革命，而这，将对以后的人们的生活的方方面面产生令人难以估计的影响。1.3.1 机器人的分类表IT机器人的分类分类标准机器人种类应用环境工业机器人、特种机器人驱动方式气动爬行机器人、电动爬行机器人和液压驱动爬机器人等。行走方式轮式、履带式、蠕动式、多足式等工作空间管道

9、爬行机器人、壁面爬行机器人、球面爬行机器人、陆地移动机器人、水下机器人、无人飞机、空间机器人等功能用途焊弧爬行机器人、检测爬行机器人、清洗爬行机器人、提升爬行机器人、医疗机器人、军用机器人、助残机器人、巡线爬行机器人、玩具爬行机器人等1.3.2 研究现状如果说机器人大家庭是一片海，那么爬行机器人只是一滴水，但是在机器人中是不可缺少的。目前，国内外提出的有很多爬在杆子外表的自动爬行机构，查阅资料可以知道，有电动机械式爬杆机器人、电动液压式爬杆机器人和气动蠕行式爬杆机器人等。电动机械式爬行器有一个电动机，就是靠着这个电动机然后带起来别的零件，这些零件包括链轮、带轮、齿轮驱动，紧紧压在杆体的前后轮，

10、让它们沿着相同的方向转动，有行走轮，有杆体，这两者之间发生了相互的作用，这个作用就是我们大家都知道的叫做摩擦力，因为有了这个摩擦力，我们才能达到我们想要的目的，也就是让我们的所设计的机器人能够沿着杆体向上或者向下灵活自如的移动，我们把这个轮子安排装在哪里，就决定了爬升机器人它在具体爬的时候是一个什么样的具体姿势，我们设计的这个机器人，它有轮子，而这个轮子滚动的方向和水平面并不重合，也就是说并不是在平面上移动的，它工作的工作面，和水平面有一定的角度，所以轮子先转，随着轮子的滚动，在杆体上留下了痕迹，这个痕迹是不断的一圈又一圈圆弧，沿此这个圆弧，这时候我们要用到电动机了，电动机的工作方式，有正转和

11、反转，通过改变电动机的转动的方式，我们就可以让所需要控制的机构上升或者下降。电动机械式爬杆机器人，螺旋线运动爬杆机器人都是这样工作的，有一个电动机，然后我们用以电动机去支配滚轮压紧杆体，然后就有了摩擦力，再利用这个产生的摩擦力去带动整个机器人，让机器人在杆的表面往上或者往下运动。如果我们碰到的具体的这个工作阻力，还有爬杆机器人本身的重力，这两个力加起来，如果大于了我们的这个摩擦力，那么我们做的或者说是要研究要设计的这个爬杆机器人，它就是不合格的，没办法达到我们所要达到的目的，要实现的功能也就无从谈起。1.4 主要内容爬杆爬杆机器人在桥梁悬索、管路巡检方面得到越来越多的应用，本文设计制作一台爬杆

12、机器人的机械机构，可以把悬索或管线卡在机器人内部滚轮上，通过电机驱动在悬索或管线上移动，通过摄像头传回图像便于检查人员判断。设计参数1 .尺寸不超过300X300X30On1nI2 .2.杆径10-50mm3 .杆的角度最大90度。2.总体方案设计2.1 方案比较如果我们想要机器人完成我们要求的事情，首先我们得保证机器人自身的安全，稳定,可靠，这就要求机器人的机械结构小巧灵活，有很高的可靠性，轻盈牢固。由于我们要用到的这个能够在杆子表面爬，也就是说它本身就有一定的不一般的地方，这也是它难的地方，所以我们在考虑这个问题的时候，要有很多方面去仔细想想好好考虑：机器人它是我们用来在杆子表面爬的，它在

13、工作的时候工作姿势与众不同不一般，我们要用这个机器人，首先就要考虑的问题是，我们在能够做出来这个结构的时候，这个结构是可以运行的，是安全的，是小巧灵活的，我们设计的这个机器人它最好能够做到外表看起来不是特别大，而且它不能太重，最好是比较轻巧的。我们还要想想这个机器人工作的时候表现怎么样，是否良好，是不是能够满足我们的设计要求，所以如果这样想想的话，那么我们就要机器人在工作的时候，收到的撞击比较小，这样的话我们的机器人在工作的时候就可以稳稳当当得工作，这样的结构就很让人放心，没有什么后顾之忧了。我们在想想我们设计的这个机器人以后是要被放到哪里，是在什么样的地方工作的，不难知道，在这里我们所要设计

14、的这个机器人，它以后是要与杆子为伴的，也就是说它是要被放在杆子上，在杆子上爬来爬去的，所以我们在思考我们要做的这个爬杆机器人的机械结构的部分的时候就要多想一步，想到我们所做的这个爬杆机器人它以后工作的时候所处的地方肯定不会是很宽裕的，大部分应该都是一些很窄小的地方，我们最好能够让我们所做的这个爬杆机器人尽量简单可靠。我们这时候再想想，因为我们所要设计的这个爬杆机器人它自己本身就不是很大，换个说法也就是说我们所做的这个机器人它自己里面所拥有的空间不可能有很大，有可能实际情况是非常的狭小的，所以我们在想办法设计这个爬杆机器人的时候，先要保证我们所做的这个爬杆机器人需要达到的功能能够实现，在这个大前

15、提条件下，还要保证我们所做的这个爬杆机器人牢固可靠，最后我们要想到的才是我们要尽量减小我们所做的这个爬杆机器人的具体大小。最后一部我们要想到的地方是，因为我们不是那些高度集中化的国内外数一数二的专门的制造企业，我们，没有那么多的资金，没有那么多的时间，没有那么大的市场占有率，也就是说我们所要设计的这个爬杆机器人，从目前的情况来说，还只是小批量或者换个方式可以说是私人订制，至于这个产品设计完以后，能不能推广，能不能大批量的进行制造，说到底其实就是个成本的问题，我们必须保持清醒的头脑，要精打细算，节约制造成本，所以说到这了，我想说的是，我们最好去我们当地的电子市场市场，去那里买那些已经大量为人所熟知的材料和己有小零部件如螺栓、弹簧