第一篇：機(jī)器人工作站

運(yùn)城學(xué)院 設(shè)計(jì)說(shuō)明書

機(jī)器人工作站

學(xué)

院： 運(yùn)城學(xué)院 團(tuán)隊(duì)名稱：TENGFEI

專

業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化

團(tuán)隊(duì)成員： 任曉圓 張志凱 指導(dǎo)教師： 王新海

設(shè)計(jì)說(shuō)明時(shí)間：二О一四年九月二十一日～十月三十一日

摘要

機(jī)器人工作站是當(dāng)今世界工業(yè)發(fā)展潮流的方向與我國(guó)工業(yè)發(fā)展水平相結(jié)合的產(chǎn)物，在自動(dòng)化生產(chǎn)逐漸普及的今天，能夠?yàn)槲覈?guó)的工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)做出重大貢獻(xiàn)的機(jī)器人工作站就出現(xiàn)了，該工作站由工業(yè)機(jī)器人和自動(dòng)化流水線兩大部分組成，可以實(shí)現(xiàn)360度全方位立體式工作。工業(yè)機(jī)器人通過(guò)精確地抓取零件，再通過(guò)高精度傳感器的配合，將零件在加工臺(tái)和流水線之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移，克服手工操作的枯燥以及多目的地轉(zhuǎn)移的危險(xiǎn)，既降低了人力成本有提高了工作效率。關(guān)鍵詞：智能機(jī)器人

Abstract Mobile robot workstation is the world's industrial development trend direction with the combination of the level of industrial development in our country, the growing popularity of the automated production today, will be able to make a significant contribution for our country's industrial automation production in mobile robot workstation, the workstation consists of two most industrial robots and automated assembly line, can achieve 360-degree vertical work.Industrial robot by scraping parts accurately, and then by high precision sensor, moving parts between the JiaGongTai and assembly line, to overcome the manual operation of boring and multi-destination transfer risk, is not only reduced labor costs to improve the working efficiency.Keywords: intelligent mobile robot

目錄

第一章緒論.......................................................................................................................................1

1.1 智能機(jī)器人的行業(yè)發(fā)展前景...........................................................................................1 1.2 流水線行業(yè)的發(fā)展前景...................................................................................................1 1.3 本文主要研究的內(nèi)容.......................................................................................................1 第二章機(jī)器人工作站簡(jiǎn)介...............................................................................................................2

2.1 機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)的特點(diǎn)...................................................................................................2 2.2 與機(jī)器人有關(guān)的概念.......................................................................................................2 2.3 方案設(shè)計(jì)...........................................................................................................................3 2.3.1 機(jī)器人設(shè)計(jì)方案要求...................................................................................................3 2.3.2機(jī)器人方案結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析........................................................................................4 2.4流水線方案設(shè)計(jì)與介紹....................................................................................................5 第三章有限元分析...........................................................................................................................7 材料屬性...........................................................................................................................................8 第四章總結(jié).......................................................................................................................................9 4.1 設(shè)計(jì)特色...................................................................................................................................9

4.2 總結(jié)...................................................................................................................................9 4.3心得體會(huì)............................................................................................................................9 參考文獻(xiàn).................................................................................................................................10

1第一章 緒論

1.1 智能機(jī)器人的行業(yè)發(fā)展前景

工業(yè)機(jī)器人是由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)以及夾具等部分組成。工業(yè)機(jī)器人可以通過(guò)底座，大臂、小臂和夾具的配合實(shí)現(xiàn)對(duì)流水線上的工件的夾取。從而實(shí)現(xiàn)工件在流水線和物料箱之間的轉(zhuǎn)移。它可以大大的提高工作效率，提高工作的精確度，降低物料的損耗實(shí)現(xiàn)高效工作。隨著我國(guó)制定機(jī)器人在2020年普及到工廠的計(jì)劃，工業(yè)機(jī)器人必將迎來(lái)一個(gè)發(fā)展的春天，這將極大的提升我國(guó)工業(yè)化的水平。

1.2 流水線行業(yè)的發(fā)展前景

在社會(huì)快速發(fā)展、競(jìng)爭(zhēng)激烈的今天，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)工藝成本，最大限度的滿足生產(chǎn)要求將直接決定各企業(yè)工廠能否緊跟社會(huì)腳步，贏得時(shí)間，占領(lǐng)市場(chǎng)甚至將決定企業(yè)的生死存亡。為此，企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化無(wú)疑扮演著重要的角色，裝配流水線自動(dòng)化作為工業(yè)自動(dòng)化的一部分，能提高生產(chǎn)效率，降低工藝流程成本，最大限度的適應(yīng)產(chǎn)品變化，提高產(chǎn)品質(zhì)量，它是現(xiàn)代化生產(chǎn)控制系統(tǒng)中的重要組成部分。

1.3馬大測(cè)試的發(fā)展前景

隨著智能手機(jī)在全世界范圍內(nèi)的普及，智能手機(jī)已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚囊粋€(gè)組成部分，而手機(jī)中的馬達(dá)質(zhì)量的好壞也就成為了人們對(duì)某一品牌的手機(jī)的質(zhì)量好壞的重要的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，所以對(duì)于手機(jī)中的馬達(dá)的檢測(cè)也就顯得十分重要。

1.4 本文主要研究的內(nèi)容

本文主要以工業(yè)機(jī)器人、馬達(dá)測(cè)試工站和自動(dòng)化流水線為對(duì)象進(jìn)行研究，分析其結(jié)構(gòu)，結(jié)合其工作原理，設(shè)計(jì)出新的自動(dòng)化機(jī)器，并采用電器控制，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，來(lái)完成相應(yīng)的工作。同時(shí)，本文還研究本機(jī)器的運(yùn)動(dòng)情況及受力情況。以及效率問(wèn)題等生產(chǎn)時(shí)遇到的問(wèn)題。最重要的是研究其加工流程，以便實(shí)現(xiàn)其規(guī)定功能，并按實(shí)際情況進(jìn)行分析。

第二章 馬達(dá)自動(dòng)化測(cè)試工作站簡(jiǎn)介

2.1 方案功能設(shè)計(jì)與分析

方案一 采用風(fēng)車型馬達(dá)測(cè)試箱布局

該方案占地面積小，可以充分利用車間的空間，但是技術(shù)要求高、成本高 方案二采用左右對(duì)稱式馬達(dá)測(cè)試箱布局 該方案占地面積大，可以放置的測(cè)試站數(shù)量少，不能充分利用工業(yè)機(jī)器人的高自由度的優(yōu)點(diǎn)，效率比較低

方案三 采用環(huán)形陣列型馬達(dá)測(cè)試箱分布

該方案占地面積小，可以充分利用工業(yè)機(jī)械手的高自由度的優(yōu)勢(shì)，效率高 經(jīng)過(guò)對(duì)測(cè)試站的分布和工廠車間本身可用空間的分析，以及生產(chǎn)商對(duì)于設(shè)備成本的要求，我們覺定采用第三種設(shè)計(jì)方案。該方案可以充分利用工廠的空間，減少占地面積，還可以

2.2 與機(jī)器人有關(guān)的概念

以下是本文中涉及到的一些與機(jī)器人技術(shù)有關(guān)的概念。

1.自由度：工業(yè)機(jī)器人一般都為多關(guān)節(jié)的空間機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動(dòng)副通常有移動(dòng)副和轉(zhuǎn)動(dòng)副兩種。相應(yīng)地，以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的關(guān)節(jié)稱為轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)。以移動(dòng)副相連的關(guān)節(jié)稱為移動(dòng)關(guān)節(jié)。在這些關(guān)節(jié)中，單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的關(guān)節(jié)稱為主動(dòng)關(guān)節(jié)。主動(dòng)關(guān)節(jié)的數(shù)目稱為機(jī)器人的自由度。2.機(jī)器人的分類

機(jī)器人分類方法有多種。

(1)按機(jī)器人的控制方法的不同，可分為點(diǎn)位控制型（PTP），連續(xù)軌跡控制型（CP）：（a）點(diǎn)位控制型（Point to Point Control）：機(jī)器人受控運(yùn)動(dòng)方式為自一個(gè)點(diǎn)位目標(biāo)向另一個(gè)點(diǎn)位目標(biāo)移動(dòng)，只在目標(biāo)點(diǎn)上完成操作。例如:機(jī)器人在進(jìn)行點(diǎn)焊時(shí)的軌跡控制。

（b）連續(xù)軌跡控制型（Continuous Path Control）：機(jī)器人各關(guān)節(jié)同時(shí)做受控運(yùn)動(dòng)，使機(jī)器人末端執(zhí)行器按預(yù)期軌跡和速度運(yùn)動(dòng)，為此各關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)需要獲得驅(qū)動(dòng)機(jī)的角位移和角速度信號(hào)，如機(jī)器人進(jìn)行焊縫為曲線的弧焊作業(yè)時(shí)的軌跡控制。

(2)按機(jī)器人的結(jié)構(gòu)分類，可分為四類：

（a）直角坐標(biāo)型：該型機(jī)器人前三個(gè)關(guān)節(jié)為移動(dòng)關(guān)節(jié)，運(yùn)動(dòng)方向垂直，其控制方案與數(shù)控機(jī)床類似，各關(guān)節(jié)之間沒有耦合，不會(huì)產(chǎn)生奇異狀態(tài)，剛性好、精度高。缺點(diǎn)是占地面積大、工作空間小。

（b）圓柱坐標(biāo)型：該型機(jī)器人前三個(gè)關(guān)節(jié)為兩個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，以q, r, z為坐標(biāo)，位置函數(shù)為P = f(q, r, z),其中，r 是手臂徑向長(zhǎng)度，z 是垂直方向的位移，q 是手臂繞垂直軸的角位移。這種形式的機(jī)器人占用空間小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

2（c）球坐標(biāo)型：具有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)。以q,f, y 為坐標(biāo)，位置函數(shù)為P = f(q ,f, y)，該型機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)是靈活性好，占地面積小，但剛度、精度較差。

（d）關(guān)節(jié)坐標(biāo)型：有垂直關(guān)節(jié)型和水平關(guān)節(jié)型（SCARA 型）機(jī)器人。前三個(gè)關(guān)節(jié)都是回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，特點(diǎn)是動(dòng)作靈活，工作空間大、占地面積小，缺點(diǎn)是剛度和精度較差。

(3)按驅(qū)動(dòng)方式分類：

按驅(qū)動(dòng)方式可分為：（a）氣壓驅(qū)動(dòng)；（b）液壓驅(qū)動(dòng)；（c）電氣驅(qū)動(dòng)。電氣驅(qū)動(dòng)是 20 世紀(jì)90 年代后機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)用最多的驅(qū)動(dòng)方式。它有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于控制、使用方便、運(yùn)動(dòng)精度高、驅(qū)動(dòng)效率高、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。(4)按用途分類：

可分為搬運(yùn)機(jī)器人、噴涂機(jī)器人、焊接機(jī)器人、裝配機(jī)器人、切削加工機(jī)器人和特種用途機(jī)器人等。

2.3 方案設(shè)計(jì)

2.3.1 機(jī)器人設(shè)計(jì)方案要求

如前所述，該機(jī)器人用于制造車間物流系統(tǒng)中工件的搬運(yùn)、裝夾和日常生活中的持物、看護(hù)等。能夠固定在移動(dòng)裝置（如AGV）上，以實(shí)現(xiàn)靈活移動(dòng)。要求動(dòng)作靈活，工作范圍大，被夾持物應(yīng)具有多種姿態(tài)，自由度6個(gè)，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。

手腕回轉(zhuǎn)速度

V腕回 = 40°/s 手臂伸縮速度

V臂伸 = 50 mm/s 手臂回轉(zhuǎn)速度

V臂回 = 40°/s 手臂升降速度

V臂升 = 50 mm/s 立柱水平運(yùn)動(dòng)速度

V柱移 = 50 mm/s 手指夾緊油缸的運(yùn)動(dòng)速度

V夾 = 50 mm/s 2.3.2 方案功能設(shè)計(jì)與分析

a 機(jī)器人自由度的分配和手臂手腕的構(gòu)形

手臂是執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的主要運(yùn)動(dòng)部件，它用來(lái)支承腕關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行器，并使它們能在空間運(yùn)動(dòng)。為了使手部能達(dá)到工作空間的任意位置，手臂一般至少有三個(gè)自由度，少數(shù)專用的工業(yè)機(jī)器人手臂自由度少于三個(gè)。手臂的結(jié)構(gòu)形式有多種，常用的構(gòu)形如圖2-1。

本課題要求機(jī)器人手臂能達(dá)到工作空間的任意位置和姿態(tài)，同時(shí)要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易控制。綜合考慮后確定該機(jī)器人具有四個(gè)自由度，其中手臂兩個(gè)自由度。由于在同樣的體積條件下，非關(guān)節(jié)型機(jī)器人比關(guān)節(jié)型機(jī)器人有大得多的相對(duì)空間（手腕可達(dá)到的最大空間體積與機(jī)器人本體外殼體積之比）和絕對(duì)工作空間，結(jié)構(gòu)緊湊，同時(shí)關(guān)節(jié)型機(jī)器人的動(dòng)作和軌跡更靈活，因此該型機(jī)器人采用非關(guān)節(jié)型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)。

32.3.2機(jī)器人方案結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析

各部件組成和功能描述如下：(1)底座部件：

底座部件包括底座、回轉(zhuǎn)部件、傳動(dòng)部件和步進(jìn)電機(jī)等。底座部件固定在流水線上，支持整個(gè)操作機(jī)，步進(jìn)電機(jī)固定在底座上，一級(jí)同步帶傳動(dòng)將運(yùn)動(dòng)傳遞到腰部回轉(zhuǎn)軸，同時(shí)起到減速作用。(2)腰部回轉(zhuǎn)部件：

腰部回轉(zhuǎn)部件包括腰部支架、回轉(zhuǎn)軸、支架等。作用是支承大臂部件，并完成腰部回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在腰部支架上固定著驅(qū)動(dòng)大臂和小臂的電機(jī)。(3)大臂部件：包括大臂和傳動(dòng)部件。

(4)小臂部件：包括小臂、減速齒輪箱、傳動(dòng)部件、傳動(dòng)軸等，在小 臂前端（靠近大臂的一端）固定驅(qū)動(dòng)手腕運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)(5)手腕部件：包括手腕殼體和傳動(dòng)軸、機(jī)械接口等(6)末端執(zhí)行器： 為抓取不同形狀、不同材質(zhì)的物體，末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)得開合范圍比較大，為0～30mm。考慮在指尖的平面上貼傳感器片，進(jìn)行力的控制。手爪采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，平行開合機(jī)構(gòu)。

手部是機(jī)械手直接用于抓取和握緊工件或夾持專用工具進(jìn)行操作的部件，它具有模仿人手的功能，并安裝于機(jī)械手手臂的前端。機(jī)械手結(jié)構(gòu)型式不象人手，它的手指形狀也不象人的手指、，它沒有手掌，只有自身的運(yùn)動(dòng)將物體包住，因此，手部結(jié)構(gòu)及型式根據(jù)它的使用場(chǎng)合和被夾持工件的形狀，尺寸，重量，材質(zhì)以及被抓取部位等的不同而設(shè)計(jì)各種類型的手部結(jié)構(gòu)，它一般可分為鉗爪式，氣吸式，電磁式和其他型式。鉗爪式手部結(jié)構(gòu)由手指和傳力機(jī)構(gòu)組成。其傳力機(jī)構(gòu)形式比較多，如滑槽杠桿式、連桿杠桿式、斜楔杠桿式、齒輪齒條式、彈簧杠桿式……等，這里采用滑槽杠桿式。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的幾個(gè)問(wèn)題 ①應(yīng)具有足夠的握力（即夾緊力）

在確定手指的握力時(shí)，除考慮工件重量外，還應(yīng)考慮在傳送或操作過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)，以保證工件不致產(chǎn)生松動(dòng)或脫落。②手指間應(yīng)有一定的開閉角

兩個(gè)手指張開與閉合的兩個(gè)極限位置所夾的角度稱為手指的開閉角。手指的開閉角保證工件能順利進(jìn)入或脫開。若夾持不同直徑的工件，應(yīng)按最大直徑的工件考慮。③應(yīng)保證工件的準(zhǔn)確定位

為使手指和被夾持工件保持準(zhǔn)確的相對(duì)位置，必須根據(jù)被抓取工件的形狀，選擇相應(yīng)的手指形狀。例如圓柱形工件采用帶‘V’形面的手指，以便自動(dòng)定心。④應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度

手指除受到被夾持工件的反作用力外，還受到機(jī)械手在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的慣性力和振動(dòng)的影響，要求具有足夠的強(qiáng)度和剛度以防止折斷或彎曲變形，但應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，自重輕。⑤應(yīng)考慮被抓取對(duì)象的要求

應(yīng)根據(jù)抓取工件的形狀、抓取部位和抓取數(shù)量的不同，來(lái)設(shè)計(jì)和確定手指的

4形狀。

驅(qū)動(dòng)力的計(jì)算

1.手指 2.銷軸 3.拉桿 4.指座 圖1 滑槽杠桿式手部受力分析

如圖所示為滑槽式手部結(jié)構(gòu)。在拉桿3作用下銷軸2向上的拉力為P，并通過(guò)銷軸中心O點(diǎn)，兩手指1的滑槽對(duì)銷軸的反作用力為P1、P2，其力的方向垂直于滑槽中心線OO1和OO2并指向O點(diǎn)，P1和P2的延長(zhǎng)線交O1O2于A及B，由于△O1OA和△O2OA均為直角三角形，故∠AOC=∠BOC=α。根據(jù)銷軸的力平衡條件，即

∑Fx=0,P1=P2;∑Fy=0 P=2P1cosα P1=P/2cosα

銷軸對(duì)手指的作用力為p1′。手指握緊工件時(shí)所需的力稱為握力（即夾緊力），假想握力作用在過(guò)手指與工件接觸面的對(duì)稱平面內(nèi)，并設(shè)兩力的大小相等，方向相反，以N表示。由手指的力矩平衡條件，即∑m01(F)=0得

P1′h=Nb 因

h=a/cosα

所以

P=2b(cosα)N/a 式中

a——手指的回轉(zhuǎn)支點(diǎn)到對(duì)稱中心線的距離（毫米）。

α——工件被夾緊時(shí)手指的滑槽方向與兩回轉(zhuǎn)支點(diǎn)連線間的夾角。由上式可知，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力P一定時(shí)，α角增大則握力N也隨之增加，但α角過(guò)大會(huì)導(dǎo)致拉桿（即活塞）的行程過(guò)大，以及手指滑槽尺寸長(zhǎng)度增大，使之結(jié)構(gòu)加大，因此，一般取α=30°~40°。這里取角α=30度。

22.4流水線方案設(shè)計(jì)與介紹

對(duì)于本課題來(lái)說(shuō)，裝配流水線系統(tǒng)是一個(gè)較大規(guī)模的工業(yè)控制系統(tǒng)的改造升級(jí)新控制裝置需要根據(jù)企業(yè)裝備和工藝現(xiàn)況來(lái)構(gòu)成并盡可能用到舊系統(tǒng)中的元件。對(duì)于人機(jī)交互方式改造后系統(tǒng)的操作模式應(yīng)盡量和改造前的相類似，以便于

5操作人員迅速掌握。從企業(yè)控制要求中可以看出在新的控制系統(tǒng)中既需要處理模擬量也要處理大量的開關(guān)量，系統(tǒng)的可靠性要高，人機(jī)交互界面友好，應(yīng)具備數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析匯總能力。

裝配流水線是人和機(jī)器的有效組合，最充分體現(xiàn)設(shè)備的靈活性，它將輸送系統(tǒng)、隨行夾具和在線專機(jī)、檢測(cè)設(shè)備有機(jī)的組合，以滿足多品種產(chǎn)品的裝配要求。（1）裝配流水線的傳輸方式

裝配流水線的傳輸方式有同步傳輸?shù)模?強(qiáng)制式）也可以是非同步傳輸（/柔性式），根據(jù)配置的選擇，實(shí)現(xiàn)手工裝配或半自動(dòng)裝配。流水線在企業(yè)的批量生產(chǎn)中不可或缺。

（2）裝配流水線的設(shè)計(jì)參數(shù) 高度1m

寬度0.5m 流水線載重30kg 流水線運(yùn)行速度 6m/s 線體配置 ：日光燈

電風(fēng)扇

120v的電源插座

線體控制箱 緊急制動(dòng)器

（3）流水線結(jié)構(gòu)分析

流水線受力分析

由上圖可知流水線上的皮帶受到工件箱的向下的壓力和兩個(gè)傳動(dòng)輪給它的牽引力

水平方向的力為F=F1+F2

垂直方向的力為F=G

因此，只有更好的應(yīng)用和改進(jìn)裝配流水線的工藝流程，充分發(fā)揮其自動(dòng)、連續(xù)、高效率等優(yōu)勢(shì)，我們企業(yè)的生產(chǎn)效率才能提升，才能增強(qiáng)我們企業(yè)的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，才能更好的造福社會(huì)

6第三章 有限元分析

皮帶有限元分析

滑桿有限元分析

7材料屬性

模型參考 屬性

名稱: 鑄造碳鋼 模型類型: 線性彈性同向性 默認(rèn)失敗準(zhǔn)則: 最大 von Mises應(yīng)

力

屈服強(qiáng)度: 2.48168e+008

N/m^2

張力強(qiáng)度: 4.82549e+008

N/m^2

彈性模量: 2e+011 N/m^2 泊松比: 0.32

質(zhì)量密度: 7800 kg/m^3 抗剪模量: 7.6e+010 N/m^2 熱擴(kuò)張系數(shù): 1.2e-005 /Kelvin

零部件

SolidBody 1(切除-拉伸3)(1204滑桿)

曲線數(shù)據(jù):N/A

8第四章 總結(jié)

4.1 設(shè)計(jì)特色

本次設(shè)計(jì)充分利用了工業(yè)機(jī)器人的靈活性和自動(dòng)化流水線的高效性，減少了工作時(shí)間，提升了工作效率，降低了工作時(shí)的零件損耗率，實(shí)現(xiàn)了高精度，高效率，低成本的生產(chǎn)目標(biāo)，可以為生產(chǎn)商節(jié)約大量的人力資源，降低了人力成本，提高利潤(rùn)率。

4.2 總結(jié)

本次設(shè)計(jì)目的是，實(shí)現(xiàn)小部分的自動(dòng)化，減少勞動(dòng)力，提高工作效率。本產(chǎn)品有著目前從國(guó)外新引進(jìn)的科技，只有科技才能引領(lǐng)生產(chǎn)力的發(fā)展。但科技也是約束本產(chǎn)品的關(guān)鍵，本設(shè)計(jì)有很高的技術(shù)要求，能保證生產(chǎn)的精度要求。例如，打印時(shí)，利用了工業(yè)機(jī)器人和自動(dòng)化流水線可以滿足人們的要求。

另外本產(chǎn)品也有很好的生產(chǎn)發(fā)展空間，可用于各個(gè)大中型需要打印的車間成產(chǎn)線，因此，本產(chǎn)品用途廣泛適用于大部分需要自動(dòng)化生產(chǎn)的地方。例如：食品包裝袋生產(chǎn)線，牛奶包裝盒，鋁紙包裝印刷等。

除此之外本產(chǎn)品，不僅打破常規(guī)的生產(chǎn)方式，還開創(chuàng)了裝配一體化生產(chǎn)，加快生產(chǎn)速度，提高生產(chǎn)效率，帶來(lái)更多的利益

4.3心得體會(huì)

這次的設(shè)計(jì)對(duì)于我們來(lái)說(shuō)既是一個(gè)機(jī)遇也是一個(gè)挑戰(zhàn)，我們面臨的的最大困難是

9對(duì)solidworks軟件的使用非常的不熟練，由于剛接觸這款軟件我們?cè)谠O(shè)計(jì)之初遇到了很多的問(wèn)題，例如，對(duì)設(shè)計(jì)尺寸制定不規(guī)范，不會(huì)裝配齒輪，對(duì)于動(dòng)畫的制作了解不深，這些問(wèn)題使我們?cè)谠O(shè)計(jì)開始時(shí)花了很長(zhǎng)時(shí)間用來(lái)熟悉軟件的基本使用。雖然，我們面臨很多的困難，但我們通過(guò)查閱，《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》等書逐步的了解了各種機(jī)構(gòu)的運(yùn)行原理，材料的使用條件，應(yīng)力和應(yīng)變的分析條件等知識(shí)，在這個(gè)過(guò)程中我們既學(xué)會(huì)了使用軟件又鞏固了所學(xué)的知識(shí)，而且還鍛煉了自己的自學(xué)能力，俗話說(shuō)師傅領(lǐng)進(jìn)門修行在個(gè)人，一時(shí)的投機(jī)取巧只能解決面前的困難，要想真正學(xué)好一種技術(shù)永遠(yuǎn)要靠自己的勤奮努力，最后，感謝王老師給我們這次機(jī)會(huì)，可以使我們鍛煉自己的能力，為我們打開一扇新的窗口。

參考文獻(xiàn)

[1]陳周娟．機(jī)械原理．華中科技大學(xué)出版社，2014 [2]沈萌紅．機(jī)械設(shè)計(jì)．華中科技大學(xué)出版社，2012 [3]楊克旺．機(jī)械制圖．北京：高等教育出版社，2012 [4]楊家軍，機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)．武漢：華中理工大學(xué)出版社，2000 [5]郭友寒，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及應(yīng)用．北京：人民郵電出版社，2013

第二篇：焊接機(jī)器人工作站組成（最終版）

焊接機(jī)器人工作站是怎樣組成？? 焊接機(jī)器人主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分。機(jī)器人由機(jī)器人本體和控制柜（硬件及? 軟件）組成。而焊接裝備，以弧焊及點(diǎn)焊為例，則由焊接電源，（包括其控制系統(tǒng)）、送絲? 機(jī)（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成。對(duì)于智能機(jī)器人還應(yīng)有傳感系統(tǒng)，如激光或攝像傳感? 器及其控制裝置等。? 安川的焊接機(jī)器人工作站一般主要有工業(yè)機(jī)器人、焊接電源、輔助變位機(jī)、工裝夾具、? 電氣控制設(shè)備、安全防護(hù)欄等 6? 個(gè)部分組成。

第三篇：工業(yè)機(jī)器人柔性焊接工作站的技術(shù)方案設(shè)計(jì)細(xì)則。

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文中介紹了機(jī)器人柔性焊接工作站的技術(shù)方案以及關(guān)鍵部件變位機(jī)、智能搬運(yùn)器、工件定位工裝的設(shè)計(jì)。通過(guò)方案設(shè)計(jì)，解決了變位機(jī)定位精度要求高、控制系統(tǒng)與機(jī)器人的通訊、智能搬運(yùn)器的取貨動(dòng)作、工件的快速定位卡緊等技術(shù)難題。

隨著工業(yè)自動(dòng)化的普及和發(fā)展，焊接變位機(jī)的應(yīng)用也逐漸普及，主要是在汽車，電子，機(jī)械等領(lǐng)域的焊接,焊接變位機(jī)結(jié)合焊接機(jī)器人組成一個(gè)小型流水線可以更好地節(jié)約能源和提高生產(chǎn)效率。

1、技術(shù)方案

機(jī)器人柔性焊接工作站立足于一小型自動(dòng)化流水線作業(yè)，能焊接長(zhǎng)度在2.5米以下的各種工件，集自動(dòng)上料、半自動(dòng)定位裝卡、自動(dòng)焊接、自動(dòng)卸貨于一體。從而降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率。為了達(dá)到總體設(shè)計(jì)要求，制定了滿足要求的技術(shù)方案，該設(shè)備主要由工件定位工裝、智能搬運(yùn)器、變位機(jī)、構(gòu)件周轉(zhuǎn)架、碼垛架、送料機(jī)構(gòu)、電氣及氣動(dòng)系統(tǒng)等構(gòu)成一小型流水線，見圖1。

主要流程：

1）上料機(jī)構(gòu)把原材料輸送到工位一； 2）人工輔助裝卡定位；

3）變位機(jī)把裝卡好的工件旋轉(zhuǎn)到工位二； 4）機(jī)器人焊接位置1； 5）翻轉(zhuǎn)軸翻轉(zhuǎn)90度； 6）機(jī)器人焊接位置2； 7）翻轉(zhuǎn)軸翻轉(zhuǎn)180度； 深圳稻草人自動(dòng)化培訓(xùn)www.tmdps.cn

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8）機(jī)器人焊接位置3，工件焊接完成； 9）變位機(jī)把焊接完的工件旋轉(zhuǎn)到工位一；

10）智能搬運(yùn)器到工位1取貨搬運(yùn)到碼貨架。這樣一個(gè)流程結(jié)束，其中，工位一裝卡區(qū)和工位二焊接區(qū)同時(shí)進(jìn)行，大大提高了焊接效率。

2、變位機(jī)的設(shè)計(jì)

變位機(jī)是機(jī)器人柔性焊接工作站的核心部件，主要由鋼結(jié)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)軸、翻轉(zhuǎn)軸、導(dǎo)軌、快速卡環(huán)等組成，如圖2。

各部分的主要功能： 1）鋼結(jié)構(gòu)為支撐部件；

2）旋轉(zhuǎn)軸使工位一和工位二的位置互換，達(dá)到焊接、卸貨和裝卡目的；

3）兩個(gè)翻轉(zhuǎn)軸為工位1或工位2的變位，使得機(jī)器人在最有利于焊縫成型的位置焊接和工件裝卡；

4）導(dǎo)軌作用是導(dǎo)向智能搬運(yùn)器橫移到變位機(jī)上取貨； 5）快速卡環(huán)主要是焊接不同工件時(shí)快速更換工裝。

機(jī)器人柔性焊接工作站焊接精度主要由變位機(jī)的精度確定，由于機(jī)器人柔性焊接工作站的焊接精度在0.5mm以內(nèi)，即變位機(jī)直徑為3.8米的轉(zhuǎn)盤在旋轉(zhuǎn)180度后的定位精度在0.5mm以內(nèi)，翻轉(zhuǎn)定位精度也要在0.5mm以內(nèi)。為達(dá)到以上要求，傳動(dòng)采用伺服電機(jī)+復(fù)式活齒減速器，傳動(dòng)精度達(dá)到0.01mm。

3、智能搬運(yùn)器的設(shè)計(jì)

智能搬運(yùn)器主要由升降架，橫移架、導(dǎo)向套、橫移輪、伸縮叉臂等組成，通過(guò)三臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)能同時(shí)升降、橫移、伸縮動(dòng)作的功能，從而達(dá)到卸貨目的，如圖3。深圳稻草人自動(dòng)化培訓(xùn)www.tmdps.cn

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智能搬運(yùn)器是機(jī)器人柔性焊接工作站實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)的重要部件，主要作用是通過(guò)導(dǎo)軌把變位機(jī)上焊接完成的工件搬運(yùn)到碼貨架，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了碼垛效率。

4、工件定位工裝的設(shè)計(jì)

工件定位工裝主要由工裝支座、定位勾、定位架、氣缸等組成，工裝支座為通用型，根據(jù)不同工件更換不同的定位架安裝在工裝支座上，通過(guò)變位機(jī)快速卡環(huán)將整個(gè)工件定位工裝與變位機(jī)連接；如圖4。

為同時(shí)實(shí)現(xiàn)工件的定位卡緊，巧妙的利用氣缸的伸縮動(dòng)作，通過(guò)彈簧、拉鉤，實(shí)現(xiàn)了工件的定位卡緊兩個(gè)動(dòng)作。通過(guò)變異，這一機(jī)構(gòu)被廣泛應(yīng)用在其他工件的定位卡緊中。

5、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)揉合了人機(jī)界面、伺服閉環(huán)驅(qū)動(dòng)、PLC定位模塊等主流自動(dòng)化控制元件，精度得到了保證，操作更便利，維護(hù)更簡(jiǎn)單。深圳稻草人自動(dòng)化培訓(xùn)www.tmdps.cn

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6、結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)機(jī)器人柔性焊接工作站的方案設(shè)計(jì)以及重要部件變位機(jī)、智能搬運(yùn)器、工件定位工裝的設(shè)計(jì)分析，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中揉合了人機(jī)界面、伺服閉環(huán)驅(qū)動(dòng)、PLC等主流自動(dòng)化控制元件；并通過(guò)PLC與焊接機(jī)器人通訊，使得焊接變位機(jī)與焊接機(jī)器人無(wú)縫聯(lián)接。解決了以下關(guān)鍵技術(shù)：

1）傳動(dòng)采用伺服電機(jī)+復(fù)式活齒減速器，解決了變位機(jī)定位精度的高要求； 2）解決了控制系統(tǒng)與機(jī)器人通訊問(wèn)題； 3）解決了工件的快速定位卡緊；

機(jī)器人柔性焊接工作站的設(shè)計(jì)及投入使用，極大的提高生產(chǎn)效率，與人工焊接比較，效率提高了3倍多，并且大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

第四篇：機(jī)器人

機(jī)器人

爸爸，我作業(yè)寫完了，可以玩電腦嗎？可以。聽完爸爸的這句話，我直奔向電腦，打開電腦。接下來(lái)又得要等1分鐘左右，真煩人！我想：要是有電腦機(jī)器人該多好啊！20年后的我就能發(fā)明這種電腦機(jī)器人。

它有兩根又細(xì)又長(zhǎng)的天線；方方正正的腦袋；一雙由攝象機(jī)組成的眼睛；三角形的大嘴巴；左側(cè)的耳朵是一個(gè)手機(jī)；而右側(cè)的耳朵是一臺(tái)小巧玲瓏、精致、精美的迷你收音機(jī)。它的肚子上有一臺(tái)特制的電腦與鍵盤。

這種電腦機(jī)器人的是：它只要一打開它，屏幕上就會(huì)自動(dòng)顯示出桌面；而且耗電量少；可以節(jié)約電；它可以防止我們上不良網(wǎng)站、而且，它還可以防止病毒損壞電腦；它可以變得很大很大，也可以變得很小很小，隨身帶在身上。比如，某一家企業(yè)的總經(jīng)理正在某個(gè)地方旅游，玩得正高興，公司就像半路殺來(lái)的程咬金，給這位玩得正高興的總經(jīng)理潑了一盆子的冷水，如果這位總經(jīng)理有電腦機(jī)器人的話，就不發(fā)愁了。

第五篇：機(jī)器人論文范文

機(jī)器人技術(shù)

姓名： 導(dǎo)師： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)：

地面移動(dòng)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)

摘要：行走機(jī)構(gòu)是移動(dòng)機(jī)器人的重要組成部分，直接決定了移動(dòng)機(jī)器人的地形適應(yīng)能力和運(yùn)動(dòng)能力。本文著重介紹了地面移動(dòng)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀以及最新應(yīng)用、分析了各行走機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，最后對(duì)行走機(jī)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)做出了展望。關(guān)鍵詞:移動(dòng)機(jī)器人;行走機(jī)構(gòu)；

Abstract：As an important part of mobile robot, the walking mechanism determines the terrain adaptability and sports ability of the robot.This paper introduces the development status of ground mobile robot as well as the latest application, analyzes on the advantages and disadvantages of the walking mechanism and finally prospects the development trend of the walking mechanism.Keywords: mobile robot;walking mechanism;

一、移動(dòng)機(jī)器人發(fā)展概況

自1961年美國(guó)Unimation公司研制出世界上第一臺(tái)往復(fù)式工業(yè)機(jī)器人以來(lái), 其技術(shù)的發(fā)展就受到各國(guó)的重視，被認(rèn)為是對(duì)未來(lái)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義的高技術(shù)之一。近些年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也逐漸趨于成熟。機(jī)器人的發(fā)展主要分為三個(gè)階段：包括第一代示教/再現(xiàn)(Teaching/Playback)機(jī)器人、第二代傳感控制(Sensory controlled)機(jī)器人以及第三代智能(Intelligent)機(jī)器人。

圖 1.1

目前絕大多數(shù)機(jī)器人的靈活性,只是就其能夠“反復(fù)編程”而言,工作環(huán)境相對(duì)來(lái)說(shuō)是固定的,所以一般人們稱之為操作手(Manipulator)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各式各樣的移動(dòng)機(jī)器人逐漸進(jìn)入到人們的日常生活中，在軍事、工業(yè)、探險(xiǎn)、醫(yī)療等領(lǐng)域發(fā)揮了重大作用。為了獲得更大的獨(dú)立性,人們要求機(jī)器人能

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夠在一定范圍內(nèi)安全運(yùn)動(dòng), 增強(qiáng)機(jī)器人對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力。因此,近年來(lái)移動(dòng)機(jī)器人特別是自主式移動(dòng)機(jī)器人成為機(jī)器人研究領(lǐng)域的中心之一。

移動(dòng)機(jī)器人按照工作環(huán)境來(lái)講主要有地面、水下和空中三種。地面移動(dòng)機(jī)器人是脫離人的直接控制,采用遙控、自主或半自主等方式在地面運(yùn)動(dòng)的物體.地面移動(dòng)機(jī)器人的研究最早可追溯到五十年代初,美國(guó)Barrett Electronics公司研究開發(fā)出世界第一臺(tái)自動(dòng)引導(dǎo)車輛系統(tǒng)。由于當(dāng)時(shí)電子領(lǐng)域尚處于晶體管時(shí)代,該車功能有限,僅在特定小范圍運(yùn)動(dòng),目的是提高運(yùn)輸自動(dòng)化水平。到了六、七十年代,美國(guó)仙童公司研制出集成電路,隨后出現(xiàn)集成微處理器,為控制電路小型化奠定了硬件基礎(chǔ)。到了八十年代,國(guó)外掀起了智能機(jī)器人研究熱潮,其中具有廣闊應(yīng)用前景和軍事價(jià)值的移動(dòng)機(jī)器人受到西方各國(guó)的普遍關(guān)注。時(shí)至今日,各種類型的地面移動(dòng)機(jī)器人紛紛研制出來(lái),其應(yīng)用范圍從民用、工業(yè)用到軍用,涉及人類活動(dòng)的方方面面。

圖 1.2

二、地面移動(dòng)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)分類及特點(diǎn)

地面移動(dòng)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)按照結(jié)構(gòu)形式可以分為輪式、履帶式、足式、跳躍式、蠕動(dòng)爬行式和復(fù)合式行走機(jī)構(gòu)。

2.1 輪式行走機(jī)構(gòu)

輪式機(jī)器人由于其較高的運(yùn)動(dòng)速度，在平坦的環(huán)境中具有獨(dú)特的優(yōu)越性，因此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在輪式機(jī)器人方面也進(jìn)行了大量的研究。輪式行走機(jī)構(gòu)主要分為單輪、雙輪和多輪行走機(jī)構(gòu)，其中雙輪行走機(jī)構(gòu)又分為自行車式和左右對(duì)稱布置式。

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單輪滾動(dòng)機(jī)器人的典型代表是美國(guó)卡耐基梅隆大學(xué)機(jī)器人研究所研制的單輪滾動(dòng)機(jī)器人Gyrover，如圖2.1所示。Gyrover是一種陀螺穩(wěn)定的單輪滾動(dòng)機(jī)器人。它的行進(jìn)方式是基于陀螺運(yùn)動(dòng)的基本原理,具有很強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性和靈活性。單輪行走機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng)靈活和地形適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是不易控制。

圖 2.1 自行車機(jī)器人是機(jī)器人學(xué)術(shù)界提出的一種全新的智能運(yùn)輸(或交通)工具的概念,由于其車體窄小、可作小半徑回轉(zhuǎn)、運(yùn)動(dòng)靈活、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,因此可在災(zāi)難救援、森林作業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。但到目前,仍處于理論探討和初步的實(shí)驗(yàn)研究階段。左右對(duì)稱布置的兩輪移動(dòng)機(jī)器人左右輪分別由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng),依靠差速實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向,轉(zhuǎn)向靈活。兩輪行走機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要缺點(diǎn)是在靜止和低速時(shí)非常不穩(wěn)定。美國(guó)Segway公司的Dean Kamen發(fā)明了世界上第一部可以載人的兩輪移動(dòng)小車，它的出現(xiàn)代表了兩輪移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)在實(shí)用方面的一個(gè)突破。現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域，如圖2.2。

圖 2.2

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輪式移動(dòng)機(jī)器人中最常見的機(jī)構(gòu)就是三輪及四輪移動(dòng)機(jī)器人。三輪及四輪移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)現(xiàn)在已經(jīng)具有比較成熟的技術(shù)。當(dāng)在平整地面上行走時(shí),這種機(jī)器人是最合適的選擇。其優(yōu)點(diǎn)是速度快、效率高、運(yùn)動(dòng)噪聲低；但是越障能力、地形適應(yīng)能力差、轉(zhuǎn)彎效率低，或轉(zhuǎn)彎半徑大。圖2.3是不同結(jié)構(gòu)形式輪式機(jī)器人性能比較。

圖 2.3 2.2 履帶式行走機(jī)構(gòu)

履帶式行走機(jī)構(gòu)按照履帶的結(jié)構(gòu)形式可以分為單節(jié)雙履帶式、雙節(jié)四履帶式、多節(jié)多履帶式和自重構(gòu)式。

單節(jié)雙履帶式以由美國(guó)白特爾公司(Battelle)開發(fā)的ROCOMP機(jī)動(dòng)平臺(tái)和北京京金吾高科技公司開發(fā)的JW902(第5代)排爆機(jī)器人為代表。該行走機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，很難實(shí)現(xiàn)復(fù)位。國(guó)外開發(fā)的多為雙節(jié)雙履帶式移動(dòng)機(jī)器人，因?yàn)榇朔N移動(dòng)機(jī)器人與單節(jié)式相比較，越障功能更優(yōu)。東華大學(xué)毛立民教授研制的高度可調(diào)的自主變位履帶式管道機(jī)器人現(xiàn)已申請(qǐng)專利。美國(guó)福斯特—米勒公司開發(fā)的第4頁(yè)

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履帶式“鷹爪”無(wú)人作戰(zhàn)平臺(tái)也是該種機(jī)器人的典型代表。多節(jié)多履帶式以我國(guó)自行生產(chǎn)的“靈蜥-B”型排爆機(jī)器人和美國(guó)Vecan公司日前準(zhǔn)備研發(fā)新一代戰(zhàn)場(chǎng)救援機(jī)器人Vecna BEAR為代表。山東科技大學(xué)提出的一種可變形履帶機(jī)器人，主要由1個(gè)軀體部分、4個(gè)折疊臂、4個(gè)履帶體所組成，其中每一個(gè)履帶體都通過(guò)一個(gè)折疊臂和機(jī)器人的軀體相聯(lián)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所研制的模塊化可重構(gòu)履帶式微小型機(jī)器人，單個(gè)機(jī)器人可以獨(dú)立運(yùn)行，多個(gè)機(jī)器人可以重構(gòu)成鏈型和環(huán)形機(jī)器人。

履帶式行走機(jī)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

? 支撐面積大，接地比壓小，適合于松軟或泥濘場(chǎng)地作業(yè)，下陷度小，滾動(dòng)阻力小，越野機(jī)動(dòng)性能好。

? 轉(zhuǎn)向半徑極小，可以實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向。

? 履帶支撐面上有履齒，不易打滑，牽引附著性能好，有利于發(fā)揮較大的牽引力。

? 具有良好的自復(fù)位和越障能力。又稱臨場(chǎng)感,它是指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該達(dá)到使用戶難以分辨真假的程度。

履帶式行走機(jī)構(gòu)仍面臨許多待解決的問(wèn)題：

? 有些履帶式移動(dòng)機(jī)器人的體積和重量太大，應(yīng)適當(dāng)縮小機(jī)器人的體積，減輕機(jī)器人的重量。

? 對(duì)地面的適應(yīng)性和穩(wěn)定性需要得到進(jìn)一步的提高。? 履帶式行走機(jī)構(gòu)能源利用率較低，轉(zhuǎn)向較慢。

2.3 足式行走機(jī)構(gòu)

足式行走機(jī)構(gòu)分為兩足、四足、六足和多足機(jī)器人，其中多足行走機(jī)構(gòu)和六足行走機(jī)器人類似，因此本文不在加以贅述。

兩足機(jī)器人目前首推美國(guó)波士頓動(dòng)力公司為美軍研制的最先進(jìn)人形機(jī)器人“阿特拉斯”（圖 2.4）。兩足行走機(jī)構(gòu)能耗低，能夠適應(yīng)各種地面并且具有較強(qiáng)的越障能力，在惡劣的地形時(shí)運(yùn)動(dòng)較為靈活，機(jī)動(dòng)性較好。但是其動(dòng)力學(xué)特性非常復(fù)雜，具有多變量、強(qiáng)耦合、非線性和變結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。

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圖 2.4

四足機(jī)器人研究的代表是日本東京工業(yè)大學(xué)的広瀨·福田機(jī)器人研究實(shí)驗(yàn)室。從80年開始至今已研制出3個(gè)系列12款四足機(jī)器人。美國(guó)的四足機(jī)的典型代表是卡耐基梅隆大學(xué)的波士頓動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室研制的BigDog和LittleDog。山東大學(xué)成功研制出國(guó)內(nèi)首臺(tái)“大狗”機(jī)器人，最大負(fù)載達(dá)到120kg,在負(fù)載50kg的前提下可以實(shí)現(xiàn)最大速度達(dá)1.4m/s,突破了仿生機(jī)構(gòu)、高功率密度液壓驅(qū)動(dòng)、環(huán)境感知、仿生步態(tài)規(guī)劃、狀態(tài)感知與動(dòng)態(tài)控制、關(guān)鍵單元與系統(tǒng)測(cè)試等關(guān)鍵技術(shù)。

四足行走機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單且靈活，承載能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好，既能以靜態(tài)步行方式實(shí)現(xiàn)慢速行走，又能以動(dòng)態(tài)方式實(shí)現(xiàn)高速行走。主要存在的問(wèn)題是由于控制策略導(dǎo)致有時(shí)會(huì)由于慣性、腳力失衡等因素導(dǎo)致機(jī)器人失穩(wěn)。

當(dāng)前研究的六足機(jī)器人以美國(guó)的ATHLETE(全地形六足地外探測(cè)器)機(jī)器人和仿生蟹為代表。當(dāng)在水平表面上時(shí)，ATHLETE機(jī)器人的車輪可加快行進(jìn)速度；當(dāng)遇到復(fù)雜的地形時(shí)，其靈活的6個(gè)爪子可以應(yīng)付各種地形。

2.4 跳躍式行走機(jī)構(gòu)

跳躍機(jī)器人可以越過(guò)數(shù)倍甚至數(shù)十倍自身尺寸的障礙物，具有極強(qiáng)的越障能力及爆發(fā)力但是較難控制，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性較差。目前跳躍式機(jī)器人研究機(jī)構(gòu)較少，但已有一些研究成果。圣地亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(Sandia National Laboratories)的斯普利特博士(Dr Barry Spletzer)設(shè)計(jì)的跳躍機(jī)器人,利用一個(gè)內(nèi)燃機(jī)推動(dòng)活塞來(lái)跳躍。日本東京工業(yè)大學(xué)北川實(shí)驗(yàn)室研究的小型跳躍機(jī)器人,該機(jī)器人主要是由兩個(gè)半球體和一個(gè)小氣缸組成,靠著球體滾動(dòng)和氣缸跳躍。國(guó)內(nèi)東南大學(xué)日前研制出了一種新型具有彈跳功能的翻滾式機(jī)器人Tumbot（圖2.5）,利用齒輪組中的缺齒

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輪來(lái)瞬間釋放儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能，并且可以利用翻轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的翻滾運(yùn)動(dòng)并可以翻越較小的障礙物，具有一定的平穩(wěn)性和抗沖擊性。

圖2.5 Tumbot

2.5 蠕動(dòng)爬行式行走機(jī)構(gòu)

蠕動(dòng)爬行式機(jī)器人主要以蛇形機(jī)器人為主。蛇形機(jī)器人具有極強(qiáng)的地形適應(yīng)能力，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜地形，但是由于其控制較為復(fù)雜，目前尚處于研究階段。

2.6 復(fù)合式行走機(jī)構(gòu)

在某些工況下，無(wú)論是輪式、腿式還是履帶式都不能完全滿足人們?cè)谀骋环矫娴男枰虼巳藗兺鶎⑸鲜龅膬煞N或幾種機(jī)構(gòu)組合成復(fù)合式結(jié)構(gòu)。目前，復(fù)合式移動(dòng)機(jī)器人主要有輪履式、輪腿式、輪履腿式等，通過(guò)將不同的行走方式加以結(jié)合，從而滿足機(jī)器人設(shè)計(jì)高性能的要求。復(fù)合式行走機(jī)構(gòu)具有出色的地形適應(yīng)能力、越障能力和穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)性能，除跳躍式復(fù)合式行走機(jī)構(gòu)尚處于實(shí)驗(yàn)階段，其余復(fù)合式行走機(jī)構(gòu)的研究已經(jīng)較為成熟，目前已經(jīng)大量用于軍用機(jī)器人。

三、結(jié)語(yǔ)

行走機(jī)構(gòu)是移動(dòng)機(jī)器人的重要組成部分，直接絕對(duì)了移動(dòng)機(jī)器人的地形適應(yīng)能力和運(yùn)動(dòng)能力。隨著對(duì)移動(dòng)機(jī)器人尤其是特種機(jī)器人性能的要求不斷提高，移動(dòng)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)必將經(jīng)歷一段快速的發(fā)展時(shí)期，主要向著兩個(gè)方面發(fā)展。一是復(fù)合行走機(jī)構(gòu)的不斷改進(jìn)和創(chuàng)新；一是新型行走機(jī)構(gòu)如全向輪、足式、蠕動(dòng)爬行式以及跳躍式等行走機(jī)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展和完善。

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