第一篇：爬樓梯機(jī)器人說明書
爬
機(jī)器人說明書樓 梯機(jī)器人 1
說
明
書
簡介： 該項目涉及一種用于搬運(yùn)重物上下樓梯的機(jī)器人，實現(xiàn)上下樓的智能化，該機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計較為巧妙，控制方式靈活，具有較高的技術(shù)水平。可適用于各種工廠、住宅樓的貨物搬運(yùn)。同時，對載物臺稍加人性化設(shè)計，便可實現(xiàn)載人上下樓，解決老人和殘疾人上下樓問題，具有較大的社會價值和經(jīng)濟(jì)價值。
詳細(xì)介紹： 該項目涉及一種用于搬運(yùn)重物上下樓梯的機(jī)器人。通過傾角傳感器控制平衡；通過紅外測距傳感器增強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性；載物臺做水平、豎直運(yùn)動，重心變化平穩(wěn)；腿與框架螺栓聯(lián)接，便于拆卸存放；結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，體積小，質(zhì)量輕，便于市場推廣。可適用于各種
工廠、住宅樓的貨物搬運(yùn)。同時，對載物臺稍加人性化設(shè)計，便可實現(xiàn)載人上下樓，解決老人和殘疾人上下樓問題，具有較大的社會價值和經(jīng)濟(jì)價值。
作品設(shè)計、發(fā)明的目的： 設(shè)計一種智能化程度高、快速、穩(wěn)定，同時體積小、質(zhì)量輕、拆裝方便、價格低廉、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的樓梯運(yùn)輸機(jī)器人，解決載重上下樓梯的自動化問題。基本思路：上樓時先該機(jī)器人本體與平行四邊形機(jī)構(gòu)用鉸鏈相連六個車輪的直徑均為85 mm。前輪上安裝有二個電動機(jī)，一個驅(qū)動轉(zhuǎn)向另一個驅(qū)動小車的前進(jìn)和后退。中間輪和后輪上各安裝有一個電動機(jī)驅(qū)動小車前進(jìn)和后退，四個電動機(jī)具有相同的功率。利用平行四邊形變形特點(diǎn)改變與主體相連平行四邊形機(jī)構(gòu)的角度可使前車輪、中間車輪分別抬起和落下來實現(xiàn)自適應(yīng)在樓梯面的爬行。
爬樓梯運(yùn)動分析 經(jīng)試驗在驅(qū)動力允許條件下該機(jī)器可爬樓梯臺階的高度為40 mm。爬樓梯過程：首先整車向前運(yùn)動直到前輪接觸臺階，然后前輪越過臺階，這時前車輪機(jī)構(gòu)向上抬起，然后在中間輪和后輪電動機(jī)驅(qū)動力的作用下前兩個輪子越過臺階而中間輪和后輪與臺階始終保持接觸當(dāng)中間兩個輪子越過臺階時安裝在主體機(jī)構(gòu)上的后車輪在電動機(jī)作用下同時爬樓梯臺階樓道、墻面自動吸塵器。樓道、墻面自動吸塵器本體采用平行四邊形機(jī)構(gòu)實現(xiàn)上下樓梯功能爬行速度快、平穩(wěn)可靠。轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)采用傳統(tǒng)差速機(jī)構(gòu)增加紅外線位置掃描
系統(tǒng)實現(xiàn)智能化。本體主要起支撐整車支架的作用。前端、中間采用二軸四輪驅(qū)動輪分別安裝在兩側(cè)向平行四邊形機(jī)構(gòu)上與其鏈接在一起。同時本體上安放了小車控制機(jī)構(gòu)尾部安裝一軸二輪驅(qū)動輪。后車輪也用來起支撐作用后車輪采用電動輪其動力有助于提高吸塵器爬越樓梯的能力。在本體上連接兩個四邊形機(jī)構(gòu)來達(dá)到在樓梯上行進(jìn)的目的創(chuàng)新點(diǎn)：
1、通過機(jī)電結(jié)合，實現(xiàn)機(jī)器人載重上樓的自動化，節(jié)省人力，提高效率；
2、輪驅(qū)結(jié)構(gòu)，承載能力大，運(yùn)行平穩(wěn)，提高了運(yùn)輸安全系數(shù)；
3、通過紅外測距傳感器，能夠適應(yīng)不同樓梯高度；
4、電力驅(qū)動裝置為電動推桿，反應(yīng)靈敏、動作迅速，承載能力大，運(yùn)行平穩(wěn)；
5、此機(jī)器人拆裝簡單，便于存放； 技術(shù)關(guān)鍵：
1、如何控制機(jī)器人上樓過程的穩(wěn)定性；
2、如何使此機(jī)器人適應(yīng)不同高度的樓梯；
3、如何提高此機(jī)器人上樓的速度；
4、如何控制此機(jī)器人上樓運(yùn)動過程，使其快速響應(yīng)；
5、如何減小機(jī)器人的體積和質(zhì)量；
6、如何使此機(jī)器人拆裝簡單，便于存放； 主要技術(shù)指標(biāo)：上樓一層樓所需時間：90-300秒，具體由所選電機(jī)決定； 電氣控制部分主要包括單片機(jī)、紅外測距傳感器、電力驅(qū)動裝置等
科學(xué)性、先進(jìn)性
1、此機(jī)器人有四個輪子，結(jié)構(gòu)牢固，承載能力大；載物臺水平放置，做豎直、水平運(yùn)動，重心變化小，運(yùn)行平穩(wěn)。
2、通過紅外測距傳感器，能夠適應(yīng)在不同樓梯高度下工作，增強(qiáng)了環(huán)境適應(yīng)性。
3、采用傾角傳感器，時刻檢測載物臺角度變化，反饋給單片機(jī)，控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，實現(xiàn)運(yùn)動平穩(wěn)；
4、采用電動推桿，響應(yīng)靈敏，承載能力大，運(yùn)行速度快。
5、輪子為萬向輪，此萬向輪設(shè)制動開關(guān)，上樓梯時可以防止機(jī)器人倒退。
6、機(jī)械部分主要為框架和四個電動推桿，結(jié)構(gòu)簡單，體積小，質(zhì)量輕，成本低，便于市場推廣。
7、此機(jī)器人的輪子與框架螺栓聯(lián)接，容易拆裝，便于攜帶。
第二篇：機(jī)器人接力賽方案說明書
第七屆中國青少年機(jī)器人競賽
小學(xué)組 機(jī)器人接力賽方案
2007-01-04
敬告讀者
本方案僅為用戶參加類似機(jī)器人競賽項目提供參考指導(dǎo),廣州中鳴數(shù)碼科技有限公司強(qiáng)烈建議用戶不要采用完全一致的搭建及程序參與競賽,其原因如下:
1.本方案旨在提高用戶在參與機(jī)器人競賽項目的起點(diǎn)水平，但并不希望因此而扼殺參賽者的主動性及創(chuàng)作力，也不希望因此而違背機(jī)器人競賽活動對青少年的教育意義。
2.本方案僅適用及受限制于某一特定的競賽規(guī)則，參賽者應(yīng)在充分理解要參與競賽的規(guī)則前提下，參考本方案的基礎(chǔ)上完成自己的設(shè)計。
3.幾乎所有的機(jī)器人競賽都要求參賽者親身設(shè)計，并能在競賽現(xiàn)場獨(dú)立調(diào)試及向評委講解設(shè)計思路，故參賽者應(yīng)通過對方案的深刻了解及日常訓(xùn)練使具有隨機(jī)應(yīng)變之能力。
4.本方案會在網(wǎng)上（www.tmdps.cn）以公開形式面向廣大機(jī)器人愛好者發(fā)布，所有的參賽者都有可能對其有充分的了解，因此對本方案未加以改進(jìn)者將甚少機(jī)會獲勝。
5.本方案未經(jīng)長時間的驗證和實施，也未能發(fā)揮器材之極限性能，廣州中鳴數(shù)碼科技有限公司并不能保證該方案完美無缺，用戶應(yīng)該通過親身實踐去驗證和改進(jìn)，并從中學(xué)習(xí)相關(guān)的知識和獲取相關(guān)的經(jīng)驗。
免責(zé)聲明: 產(chǎn)品外形、技術(shù)參數(shù)、功能等請以實際產(chǎn)品及該產(chǎn)品說明書、銘牌為準(zhǔn)，如因技術(shù)更新產(chǎn)生變更，恕不另行通知！
目錄
第一節(jié)
方案解決思路...............................................................................................3
1、場地示意圖.................................................................................................................................................3 2．方案思路.....................................................................................................................................................3 第二節(jié)
結(jié)構(gòu)搭建及器材...........................................................................................4 第三節(jié)
程序說明.......................................................................................................4 第四節(jié)
程序調(diào)試.......................................................................................................6
1、視頻.............................................................................................................................................................6
2、檢測馬達(dá)轉(zhuǎn)向.............................................................................................................................................7
3、全局變量.....................................................................................................................................................7
4、如何讓機(jī)器人運(yùn)行自檢程序.....................................................................................................................7
5、矯正角度傳感器的角度.............................................................................................................................7
6、程序的調(diào)試.................................................................................................................................................7 第五節(jié)
使用技巧及優(yōu)化...........................................................................................8
1、電池的使用.................................................................................................................................................8
2、小技巧.........................................................................................................................................................8
第一節(jié)
方案解決思路
1、場地示意圖
2．方案思路
首先我們把機(jī)器人要完成的任務(wù)拆分為以下幾個部分：
1）1號車從起點(diǎn)出發(fā)，用指南針校正，伺服馬達(dá)輔助引導(dǎo)方向，讓機(jī)器人向前走一定的時間，經(jīng)過跨欄區(qū)到達(dá)入彎地點(diǎn)。
2）1號車進(jìn)入轉(zhuǎn)彎狀態(tài)，伺服馬達(dá)方向往左打以便更好引導(dǎo)小車轉(zhuǎn)向。并把轉(zhuǎn)彎過程按照角度細(xì)分為6個小過程，指南針角度從入彎前的0度轉(zhuǎn)到330度為第一個過程，從330度轉(zhuǎn)到300度是第二個過程，依此類推，機(jī)器人從210度轉(zhuǎn)到180度是第最第六個過程。做完最后一個過程1號車應(yīng)該到達(dá)交接區(qū)域。
3)1號車在交接區(qū)域把小球交給2號車，并觸發(fā)2號車啟動。
4)2號車啟動后，走黑線的算法也是和1號車相似，最終到達(dá)起始區(qū)域。
程序?qū)崿F(xiàn)：
為了簡化程序，按各功能來分開編寫子程序，再按照流程圖將它們編寫為一個主程序。
第二節(jié)
結(jié)構(gòu)搭建及器材
器材準(zhǔn)備：參考“搭建手冊.pdf”文件
搭建步驟：參考“搭建手冊.pdf”文件搭建機(jī)器人。
端口接插：用機(jī)器人快車打開主程序，1號車為文件夾“Car1”下面的“Car1.rcu”文件，2號車為文件夾“Car2”下面的“Car2.rcu”文件，“項目”－>“硬件信息”打開硬件信息對話框，點(diǎn)擊相應(yīng)的端口名字查看接插情況。如果出現(xiàn)馬達(dá)和風(fēng)扇的運(yùn)動方向相反了，可以把插在端口的控制線反向插上，但確保黑色線對G端口。
第三節(jié)
程序說明
主程序局部變量的說明：
counter —— 計數(shù)器
degree —— 角度傳感器數(shù)值
全局變量的說明：
g_Speed ——馬達(dá)正常運(yùn)行速度 g_ModifySpeed——馬達(dá)作調(diào)整時的運(yùn)行速度
g_Small——走直線時，小偏差角度；處于小范圍里面，所要調(diào)整的幅度就要小 g_Big——走直線時，大偏差角度；處于大范圍里面，所要調(diào)整的幅度就要大
注意：在子程序中要先引用主程序中定義的全局變量才能使用該全局變量。
模塊說明：
SelfTest模塊的說明 模塊圖標(biāo)為：
功能：
檢查機(jī)器人的傳感器 說明：
把車體反方向擺放在起始點(diǎn)，啟動機(jī)器人后，指南針讀數(shù)范圍在90－270度時，機(jī)器人自動執(zhí)行該子函數(shù)對自身傳感器進(jìn)行檢測。開背光，角度傳感器數(shù)值顯示在第1位。此時可以校正指南針。
GetNewAngle模塊的說明 模塊圖標(biāo)為：
功能：
根據(jù)要比較的角度獲取新的角度 參數(shù)：
1)middleAngle： 要比較的角度范圍360-720 2)oldAngle： 舊角度范圍0-360 返回值：
范圍在(middleAngle-180)到(middleAngle + 180)說明：
讀取指南針數(shù)值后進(jìn)行角度比較時使用。如果有一定基礎(chǔ)可以認(rèn)真理解其思路。
GoAngle模塊的說明 模塊圖標(biāo)為：
功能：
朝某個角度調(diào)整機(jī)器人的方向 參數(shù)：
1)angle：要調(diào)整的角度，范圍0-360 說明：
讀取指南針數(shù)值，根據(jù)偏差的角度大小用不同的調(diào)整幅度調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)。
GoAngleTime模塊的說明 模塊圖標(biāo)為：
功能：
朝某個角度走一定時間 參數(shù)：
1)angle：要走的角度，范圍0-360 2)time：要走的時間，單位百分之一秒，范圍0-255 說明：
在一定的時間內(nèi)，不斷調(diào)用GoAngle調(diào)整機(jī)器人
TurnLeft模塊的說明 模塊圖標(biāo)為：
功能：
左轉(zhuǎn)到angle的角度
參數(shù)：
1)angle：要轉(zhuǎn)向的角度，范圍0-360 2)LState：左馬達(dá)狀態(tài)，根據(jù)硬件的設(shè)置，2為向前，0為后退，1為停止 3)LSpeed：左馬達(dá)速度，范圍0-100 4)RState：右馬達(dá)狀態(tài)，根據(jù)硬件的設(shè)置，2為向前，0為后退，1為停止 5)RSpeed：右馬達(dá)速度，范圍0-100 說明：
利用左右輪子的速度差調(diào)整轉(zhuǎn)彎的幅度，轉(zhuǎn)到指南針讀數(shù)小于或者等于angle設(shè)定的角度為止。
BackAngle模塊的說明 模塊圖標(biāo)為：
功能：
車頭朝某個角度，后退調(diào)整機(jī)器人的方向 參數(shù)：
1)angle：要調(diào)整的車頭角度度，范圍0-360 說明：
讀取指南針數(shù)值，根據(jù)偏差的角度大小用不同的調(diào)整幅度調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)
BackAngleTime模塊的說明 模塊圖標(biāo)為：
功能：
車頭朝某個角度，后退走一定時間 參數(shù)：
1)angle：要調(diào)整的車頭角度，范圍0-360 2)time：要走的時間，單位百分之一秒，范圍0-255 說明：
在一定的時間內(nèi)，不斷調(diào)用BackAngle調(diào)整機(jī)器人
第四節(jié)
程序調(diào)試
由于不同機(jī)器人的硬件性能存在差異，因此調(diào)試程序是必要的。嚴(yán)格按照下面的步驟調(diào)試，將達(dá)到事半功倍的效果，使調(diào)試過程充滿樂趣，充分體驗用模塊化思維解決問題的優(yōu)勢。
1、視頻
觀看視頻，進(jìn)一步了解機(jī)器人完成任務(wù)的整個過程。
2、檢測馬達(dá)轉(zhuǎn)向
在主程序里，單獨(dú)控制左、右兩個馬達(dá)，兩個馬達(dá)的“state”值都填2，“speed”值都填100，編譯，下載程序，實際運(yùn)行，觀察馬達(dá)的轉(zhuǎn)向是否都是向著機(jī)器人前進(jìn)的方向，如果不是，可以通過更改馬達(dá)的插接方式來校正。
3、全局變量
g_Speed 馬達(dá)正常運(yùn)行速度，修改時需要與g_ModifySpeed一起成對修改。g_ModifySpeed 馬達(dá)作調(diào)整時的運(yùn)行速度；如果機(jī)器人朝某個角度所走的直線不直，可以適當(dāng)增加或者減少此值。g_Small
走直線時，小偏差角度；處于小范圍里面，所要調(diào)整的幅度就要小。g_Big
走直線時，大偏差角度；處于大范圍里面，所要調(diào)整的幅度就要大。
4、如何讓機(jī)器人運(yùn)行自檢程序
把車體反方向擺放在起始點(diǎn)，啟動機(jī)器人后，指南針讀數(shù)范圍在90－270度時，機(jī)器人自動執(zhí)行自檢程序?qū)ψ陨韨鞲衅鬟M(jìn)行檢測。如果開機(jī)后機(jī)器人馬達(dá)有運(yùn)動而不是執(zhí)行自檢程序（靜止），應(yīng)該是指南針沒有校正好，此時可以把機(jī)器人正向放置在起點(diǎn)（不要關(guān)閉電源），按指南針上的正北校正按鈕，然后關(guān)掉電源，把車體反方向擺放在起始點(diǎn)，重新開始操作。
自檢程序執(zhí)行：開背光，角度傳感器數(shù)值顯示在第1位。此時可以校正指南針。
5、矯正角度傳感器的角度
請參考角度傳感器的使用說明，矯正角度。矯正后要求0、90、180、270四個角度都正確，把兩臺小車方在各自的起始點(diǎn)，正前方為0度，正右方為90度，正下方為180度，正左方為270度。建議上面四個角度允許偏差在2度以內(nèi)，如果偏差較大，請重新校正指南針。偏差越小越好，通常需要經(jīng)過多次校正才能達(dá)到較小的偏差。
注意：角度傳感器要盡量遠(yuǎn)離馬達(dá)，減少干擾。
從起始點(diǎn)，正對前方向為角度傳感器的0度方向。
6、程序的調(diào)試
用機(jī)器人快車打開主程序，1號車程序在文件夾“Car1”下面的“Car 1.rcu”文件，2號車程序在文件夾“Car 2”下面的“Car 2.rcu”文件，根據(jù)程序的文字提示說明可以修改相應(yīng)的數(shù)值。如果需要對子程序模塊進(jìn)行修改，可以通過下面方面進(jìn)行。在此僅說明如何在主程序里直接進(jìn)入子程序模塊進(jìn)行編輯的方法，詳細(xì)的使用方法請閱讀《機(jī)器人快車》軟件里的幫助文檔。在主程序里單擊要修改的子程序模塊圖標(biāo)，再單擊工具欄上的后，點(diǎn)了。，會彈出新的子程序窗口，在此可以編輯子程序。編輯完成保存，再進(jìn)入主程序，重新編譯，剛才修改過的子程序就已經(jīng)被運(yùn)用在重新編譯過的主程序里
第五節(jié)
使用技巧及優(yōu)化
1、電池的使用
準(zhǔn)備好兩份的電池和充電器（可以從中鳴數(shù)碼科技有限公司訂購）可以使你在調(diào)試程序的過程中，不會因為電池電量不足而被迫停止調(diào)試。
在主控制器電源指示燈不斷閃爍的情況下，必須更換電池。
剛充好電的電池電壓比較高，此時使用會讓機(jī)器人運(yùn)行速度比平時調(diào)試時候快。建議比賽時候使用的電池電壓與平時調(diào)試的電壓一致，避免因為電壓不同出現(xiàn)機(jī)器人走的路程發(fā)生明顯的變化。
平時調(diào)試時候可以編寫兩套程序，一套是電量充足的，一套是電量中等的，根據(jù)不同的電量下載不同的程序。
2、小技巧
為了更好交接小球并使交接碰撞后不把2號車撞歪，可以把1號車的持球裝置往左斜一點(diǎn)角度安裝，這樣在碰撞時候剛好小球能正對著2號車。
因為機(jī)器人的行走是由時間或者角度控制，所以不能完全避免機(jī)器人走到轉(zhuǎn)彎點(diǎn)處的位置有誤差的出現(xiàn)。此時可以修改直行的角度或者直行的時間并從新下載程序，也可以在開始區(qū)域擺放機(jī)器人時，相應(yīng)往前后左右挪動一點(diǎn)位置，讓機(jī)器人走到轉(zhuǎn)彎點(diǎn)時候達(dá)到正確的位置，前提是不能讓機(jī)器人超出起始線。
本方案中左轉(zhuǎn)圖標(biāo)一共是6個，也就是把轉(zhuǎn)彎分解成6個小步驟。此分解法不一定是最好的，要根據(jù)自己機(jī)器人的實際情況進(jìn)行調(diào)整和測試，可以相應(yīng)增加或者減少分解的步驟數(shù)，并且每個步驟轉(zhuǎn)動的角度范圍可以是不等分的，調(diào)整各小步驟的角度和馬達(dá)速度，同時可以配合調(diào)整伺服馬達(dá)角度，以便能更好控制轉(zhuǎn)彎的過程。
如果需要更高速度，可以考慮更換更快的馬達(dá)，更換重量更輕的電池，盡量搭建更輕的機(jī)器人，更換更好的輪胎，配合伺服馬達(dá)轉(zhuǎn)彎。
注意：
如果發(fā)生機(jī)器人啟動后，會在原地旋轉(zhuǎn)一到兩圈再往前走的情況。可以按照以下方法處理：
加裝一個觸碰檢測傳感器，修改原來的程序，在程序開始位置多加觸碰檢測啟動。把機(jī)器人放到起始區(qū)域或者臨近的地方，按下機(jī)器人電源開關(guān)，然后順時針旋轉(zhuǎn)機(jī)器人兩圈，再把機(jī)器人放回到起始區(qū)域，按壓觸碰檢測啟動機(jī)器人，機(jī)器人就能正確啟動。注意此過程從按下電源開關(guān)后，機(jī)器人是一直處于上電狀態(tài)，中途不能關(guān)掉電源。
第三篇：搬運(yùn)機(jī)器人設(shè)計說明書
青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）緒論
1.1研究背景與意義
工業(yè)機(jī)械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科——機(jī)械手工程。機(jī)械手涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。
工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手也是工業(yè)機(jī)器人的一個重要分支。他的特點(diǎn)是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間[1-3]。
機(jī)械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識：其
一、它能部分的代替人工操作；其
二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其
三、它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動條件，顯著的提高了勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。因而，受到很多國家的重視，投入大量的人力物力來研究和應(yīng)用。尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用的更為廣泛。在我國近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果，受到機(jī)械工業(yè)的重視。
圖1-1 生產(chǎn)線上的機(jī)械手
Fig.1-1 The manipulator on the production line
物料搬運(yùn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計
進(jìn)入21世紀(jì)，隨著我國人口老齡化的提前到來，近來在東南沿海還出現(xiàn)大量的缺工現(xiàn)象，迫切要求我們提高勞動生產(chǎn)率，提高我國工業(yè)自動化水平勢在必行。工業(yè)機(jī)械手是工業(yè)生產(chǎn)的必然產(chǎn)物，它是一種模仿人體上肢的部分功能，按照預(yù)定要求輸送工件或握持工具進(jìn)行操作的自動化技術(shù)設(shè)備，對實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化，推動工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展起著重要作用，因而具有強(qiáng)大的生命力受到人們的廣泛重視和歡迎。實踐證明，工業(yè)機(jī)械手可以代替人手的繁重勞動，顯著減輕工人的勞動強(qiáng)度，改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率和自動化水平。工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的笨重工件的搬運(yùn)和長期頻繁、單調(diào)的操作，采用機(jī)械手是有效的。此外，它能在高溫、低溫、深水、放射性和其他有毒、污染環(huán)境條件下進(jìn)行操作以保護(hù)人身安全，更顯示其優(yōu)越性，有著闊的發(fā)展前途。
1.2工業(yè)機(jī)械手的簡史
用于再現(xiàn)人手的功能的技術(shù)裝置稱為機(jī)械手。機(jī)械手是模仿著人手的部分動作，按給定程序、軌跡和要求實現(xiàn)自動抓取、搬運(yùn)或操作的自動機(jī)械裝置。在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的機(jī)械手被稱為工業(yè)機(jī)械手。
工業(yè)機(jī)械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)系統(tǒng)中的一個重要組成部分，這種新技術(shù)發(fā)展很快，逐漸成為一門新興的學(xué)科——機(jī)械手工程。機(jī)械手涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電器液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。
工業(yè)機(jī)械手是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)械手也是工業(yè)機(jī)器人的一個重要分支。他的特點(diǎn)是可以通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點(diǎn)，尤其體現(xiàn)在人的智能和適應(yīng)性。機(jī)械手作業(yè)的準(zhǔn)確性和環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展空間。
機(jī)械手的發(fā)展是由于它的積極作用正日益為人們所認(rèn)識：其
一、它能部分的代替人工操作；其
二、它能按照生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送和裝卸；其
三、它能操作必要的機(jī)具進(jìn)行焊接和裝配，從而大大的改善了工人的勞動條件，顯著的提高了勞動生產(chǎn)率，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。因而，受到很多國家的重視，投入大量的人力物力來研究和應(yīng)用。尤其是在高溫、高壓、粉塵、噪音以及帶有放射性和污染的場合，應(yīng)用的更為廣泛。在我國近幾年也有較快的發(fā)展，并且取得一定的效果，青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）
受到機(jī)械工業(yè)的重視。
現(xiàn)代工業(yè)機(jī)械手起源于20世紀(jì)50年代初，是基于示教再現(xiàn)和主從控制方式、能適應(yīng)產(chǎn)品種類變更，具有多自由度動作功能的柔性自動化產(chǎn)品。
機(jī)械手首先是從美國開始研制的。1958年美國聯(lián)合控制公司研制出第一臺機(jī)械手。他的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝回轉(zhuǎn)長臂，端部裝有電磁鐵的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教型的。
1962年，美國機(jī)械鑄造公司在上述方案的基礎(chǔ)之上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。商名為Unimate(即萬能自動)。運(yùn)動系統(tǒng)仿造坦克炮塔，臂回轉(zhuǎn)、俯仰，用液壓驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓最存儲裝置。不少球坐標(biāo)式通用機(jī)械手就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。同年該公司和普魯曼公司合并成立萬能自動公司（Unimaton）,專門生產(chǎn)工業(yè)機(jī)械手。
圖1-2 世界上第一臺工業(yè)機(jī)械手 Fig.1-2 The world's first industrial robots 1962年美國機(jī)械鑄造公司也試驗成功一種叫Versatran機(jī)械手，原意是靈活搬運(yùn)。該機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)，臂可以回轉(zhuǎn)、升降、伸縮、采用液壓驅(qū)動，控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。雖然這兩種機(jī)械手出現(xiàn)在六十年代初，但都是國外工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ)。
1978年美國Unimate公司和斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種Unimate-Vic-arm型工業(yè)機(jī)械手，裝有小型電子計算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差可小于±1毫米。
美國還十分注意提高機(jī)械手的可靠性，改進(jìn)結(jié)構(gòu)，降低成本。如Unimate
物料搬運(yùn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計
公司建立了8年機(jī)械手試驗臺，進(jìn)行各種性能的試驗。準(zhǔn)備把故障前平均時間（注：故障前平均時間是指一臺設(shè)備可靠性的一種量度。它給出在第一次故障前的平均運(yùn)行時間），由400小時提高到1500小時，精度可提高到±0.1毫米。
圖1-3 六自由度機(jī)械手
Fig.1-3 Six degrees of freedom manipulator 德國機(jī)器制造業(yè)是從1970年開始應(yīng)用機(jī)械手，主要用于起重運(yùn)輸、焊接和設(shè)備的上下料等作業(yè)。德國KnKa公司還生產(chǎn)一種點(diǎn)焊機(jī)械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。
瑞士RETAB公司生產(chǎn)一種涂漆機(jī)械手，采用示教方法編制程序。瑞典安莎公司采用機(jī)械手清理鑄鋁齒輪箱毛刺等。
日本是工業(yè)機(jī)械手發(fā)展最快、應(yīng)用最多的國家。自1969年從美國引進(jìn)二種典型機(jī)械手后，大力研究機(jī)械手的研究。據(jù)報道，1979年從事機(jī)械手的研究工作的大專院校、研究單位多達(dá)50多個。1976年個大學(xué)和國家研究部門用在機(jī)械手的研究費(fèi)用42%。1979年日本機(jī)械手的產(chǎn)值達(dá)443億日元，產(chǎn)量為14535臺。其中固定程序和可變程序約占一半，達(dá)222億日元，是1978年的二倍。具有記憶功能的機(jī)械手產(chǎn)值約為67億日元，比1978年增長50%。智能機(jī)械手約為17億日元，為1978年的6倍。截止1979年，機(jī)械手累計產(chǎn)量達(dá)56900臺。在數(shù)量上已占世界首位，約占70%，并以每年50%～60%的速度增長。使用機(jī)械手最多的是汽車工業(yè)，其次是電機(jī)、電器。預(yù)計到1990年將有55萬機(jī)器人在工作。
1978年，日本山梨大學(xué)牧野洋發(fā)明SCARA，該機(jī)器人具有四個軸和四個運(yùn)動自由度，(包括繞X,Y,Z方向的旋轉(zhuǎn)自由度和沿Z軸的平移自由度)。該系列的操作手在其動作空間的四個方向具有有限剛度，而在剩下的其余兩個方向上具有無限大剛度。
如今SCARA機(jī)器人[4]還廣泛應(yīng)用于塑料工業(yè)、汽車工業(yè)、電子產(chǎn)品工業(yè)、藥
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品工業(yè)和食品工業(yè)等領(lǐng)域。它的主要職能是搬取零件和裝配工作。它的第一個軸和第二個軸具有轉(zhuǎn)動特性，第三和第四個軸可以根據(jù)工作的需要的不同，制造成相應(yīng)多種不同的形態(tài)，并且一個具有轉(zhuǎn)動、另一個具有線性移動的特性。由于其具有特定的形狀，決定了其工作范圍類似于一個扇形區(qū)域。
圖1-4 日本的SCARA機(jī)器人 Fig.1-4 Japan's SCARA robot 第二代機(jī)械手正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計算機(jī)控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，使機(jī)械手具有感覺機(jī)能。目前國外已經(jīng)出現(xiàn)了觸覺和視覺機(jī)械手。
第三代機(jī)械手（機(jī)械人）則能獨(dú)立地完成工作過程中的任務(wù)。它與電子計算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系。并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng)FMS(Flexible Manufacturing system)和柔性制造單元(Flexible Manufacturing Cell)中重要一環(huán)。
1.3國內(nèi)外機(jī)械手研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
（1）工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修），而單機(jī)價格不斷下降，平均單機(jī)價格從91年的10.3萬美元降至97年的6.5萬美元。
（2）機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)；國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問市。
（3）工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)
物料搬運(yùn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計
準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。
（4）機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器。
（5）虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人。
（6）當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實驗室進(jìn)入實用化階段。
（7）機(jī)器人化機(jī)械開始興起。從94年美國開發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開拓其實際應(yīng)用的領(lǐng)域。
1.4我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展
我國工業(yè)機(jī)器人起步于20世紀(jì)70年代初期，經(jīng)過30多年的發(fā)展，大致經(jīng)歷了3個階段：70年代的萌芽期，80年代的開發(fā)期和90年代的適用化期。
20世紀(jì)70年代是世界科技發(fā)展的一個里程碑：人類登上了月球，實現(xiàn)了金星、火星的軟著陸。我國也發(fā)射了人造衛(wèi)星。世界范圍內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用掀起了一個高潮，尤其在日本發(fā)展更為迅猛，它補(bǔ)充了日益短缺的勞動力。在這種背景下，我國于1972年開始研制自己的工業(yè)機(jī)器人。
進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，隨著改革開放的不斷深入，在高技術(shù)浪潮的沖擊下，我國機(jī)器人技術(shù)的開發(fā)與研究得到了政府的重視與支持。“七五”期間，國家投入資金，對工業(yè)機(jī)器人及其零部件進(jìn)行攻關(guān)，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)的開發(fā)，研制出了噴涂、電焊、弧焊和搬運(yùn)機(jī)器人。1986年，國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃開始實施，經(jīng)過幾年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特種機(jī)器人。
從20世紀(jì)90年代初期起，我國的國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入實現(xiàn)兩個根本轉(zhuǎn)變時期，掀起了新一輪的經(jīng)濟(jì)體制改革和技術(shù)進(jìn)步熱潮。我國的工業(yè)機(jī)器人又在實踐中邁進(jìn)了一大步，先后研制出了點(diǎn)焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運(yùn)、包裝、碼垛等各種用途的工業(yè)機(jī)器人，并實施了一批機(jī)器人應(yīng)用工程，形成了一批機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化
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機(jī)械等的開發(fā)用方面則剛剛起步，與國外先進(jìn)水平差距較大，需要在原有成績的基礎(chǔ)上，有重點(diǎn)地系統(tǒng)攻關(guān)，才能形成系統(tǒng)配套可供實用的技術(shù)和產(chǎn)品，以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行列之中。
物料搬運(yùn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計 物料搬運(yùn)機(jī)械手總體設(shè)計
設(shè)計一臺工業(yè)機(jī)器人是一項復(fù)雜而又艱巨的任務(wù)，由于本人實踐經(jīng)驗的缺乏和認(rèn)識上的不足，因此在設(shè)計上不可能面面俱到。本次設(shè)計僅僅只設(shè)計機(jī)器人的總體機(jī)械結(jié)構(gòu)，而對于控制系統(tǒng)以及細(xì)節(jié)部分如機(jī)械手設(shè)計等等不作詳細(xì)的探討。
2.1機(jī)械手的功能要求
能夠快速、平穩(wěn)、準(zhǔn)確的夾起物料并完成搬運(yùn)工作時物料搬運(yùn)機(jī)械手的最基本的功能要求，這要求具備一定的精度，具有一定的承載能力，同時還有一定的工作空間。當(dāng)然靈活的自由度和完成一定動作的平穩(wěn)性也是必不可少的。在對于物料搬運(yùn)機(jī)械手進(jìn)行設(shè)計是，必須要根據(jù)機(jī)械手所要進(jìn)行的動作，選擇合適的機(jī)械手的結(jié)構(gòu)，確定工作時序。應(yīng)明確機(jī)械手搬運(yùn)物料的重量和要滿足的精度。進(jìn)而確定機(jī)械手運(yùn)動控制的要求，并且還要兼顧通用性和專用性的同時，盡量選用已經(jīng)定型的標(biāo)準(zhǔn)組件，以實現(xiàn)機(jī)械手的模塊化[5-7]。
本設(shè)計所要設(shè)計的機(jī)械手主要用生產(chǎn)線上某袋裝化工產(chǎn)品的搬運(yùn)動作。搬運(yùn)物料的結(jié)構(gòu)尺寸為400mm?400mm?300mm，重量為20kg。因此機(jī)械手的主要設(shè)計參數(shù)如下。
表2-1 機(jī)械手主要設(shè)計要求
Tab.2-1 The mainly design requirements of Manipulator
項目 自由度 最大回轉(zhuǎn)角度 最小回轉(zhuǎn)角度 最大工作半徑 最大載荷 額定載荷 手爪最大行程
參數(shù) 3 240度 90度 960mm 30kg 20kg 410mm
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2.2確定機(jī)器人類型
根據(jù)機(jī)器人的運(yùn)動參數(shù)確定其運(yùn)動形式，然后才能確定其結(jié)構(gòu)。根據(jù)機(jī)器人坐標(biāo)建立的形式可以分為以下幾個類型。
(1)直角坐標(biāo)型:主體結(jié)構(gòu)的關(guān)節(jié)都是移動關(guān)節(jié)。
特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，剛度高。關(guān)節(jié)之間運(yùn)動相互獨(dú)立，沒有耦合作用。占地面積大，導(dǎo)軌面防護(hù)比較困難。
(2)圓柱坐標(biāo)型：圓柱坐標(biāo)式機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)具有三個自由度：腰轉(zhuǎn)、升降和伸縮。亦即具有一個旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和兩個直線運(yùn)動。
特點(diǎn)：通用性較強(qiáng)；結(jié)構(gòu)緊湊；機(jī)器人腰轉(zhuǎn)時將手臂縮回，減少了轉(zhuǎn)動慣量。受結(jié)構(gòu)限制，手臂不能抵達(dá)底部，減少了工作范圍。
(3)球面坐標(biāo)式（極坐標(biāo)）： 機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)具有三個自由度，兩個旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和一個直線運(yùn)動。特點(diǎn)：工作范圍較大；占地面積小；控制系統(tǒng)復(fù)雜
(4)關(guān)節(jié)式機(jī)器人：關(guān)節(jié)式機(jī)器人的主體結(jié)構(gòu)的三個自由度腰轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)全部是轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。
特點(diǎn)：動作靈活，工作空間大；關(guān)節(jié)運(yùn)動部位密封性好；運(yùn)動學(xué)復(fù)雜，不便于控制。
綜合比較以上幾種方案的不同優(yōu)缺點(diǎn)及對設(shè)計要求的全面認(rèn)識，本次設(shè)計采用圓柱坐標(biāo)型結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)有以下優(yōu)點(diǎn)：通用性較強(qiáng)；結(jié)構(gòu)緊湊；機(jī)器人腰轉(zhuǎn)時將手臂縮回，減少了轉(zhuǎn)動慣量。同時這類機(jī)械手也存在一些結(jié)構(gòu)上的缺點(diǎn)，例如手臂不能抵達(dá)底部，這樣就減少了工作范圍。
2.3 工業(yè)機(jī)器人的組成及各部分關(guān)系
末端執(zhí)行器（手爪）執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)手臂機(jī)構(gòu)腰部機(jī)構(gòu)基座驅(qū)動機(jī)構(gòu)電液氣驅(qū)動 9
物料搬運(yùn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計
圖2-1 工業(yè)機(jī)器人組成圖
Fig.2-1 The composition of industrial robot 2.4機(jī)械手總體設(shè)計及傳動形式說明
作為機(jī)械手的最終的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，機(jī)械機(jī)構(gòu)的布局和類型直接影響到機(jī)械手的驅(qū)動系統(tǒng)和傳動方式，乃至影響整個機(jī)械手的工作性能。針對本論文中提到的物料搬運(yùn)機(jī)械手，機(jī)械手在做物料搬運(yùn)時，手臂具有上升、下降、伸出和收縮的功能。并且機(jī)械手的腰部應(yīng)能夠進(jìn)行回轉(zhuǎn)。為了滿足功能要求，本論文的物料搬運(yùn)機(jī)械手設(shè)計分為三個自由度。并且機(jī)械手的運(yùn)動形式分為方向移動和工作執(zhí)行兩個部分。其中方向移動部分占兩個自由度，包括了伸出和縮回激動機(jī)構(gòu)和平面擺動機(jī)構(gòu)。由于這兩個自由度之間沒有耦合，所以可以有效的簡化機(jī)械手的運(yùn)算和控制。工作執(zhí)行部分只有一個自由度，包括了上升和下降兩個運(yùn)動形式。對于具體機(jī)械手的結(jié)構(gòu)圖見圖2-2。
圖2-2 機(jī)械手的總體圖
Fig.2-2 Overall figure of the manipulator 2.4.1機(jī)械手的傳動形式說明
由于本機(jī)器人主要實現(xiàn)了三個自由度的運(yùn)動，所以其傳動形式也相對比較簡單，下面對其傳動形式予以說明。
（1）腰部回轉(zhuǎn)運(yùn)動。由于本機(jī)械手要實現(xiàn)物料的搬運(yùn)，要具有一定的精度。并且考慮到機(jī)械手的通用性，在其他場合下也能很快的進(jìn)行工作轉(zhuǎn)換，對于腰部的回轉(zhuǎn)運(yùn)動采用了步進(jìn)電機(jī)提供動力源。因為步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速相對于我們要求的腰部回轉(zhuǎn)運(yùn)動的速度較快，而且還應(yīng)該提供較大的力矩，因此此處應(yīng)選擇
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帶有減速器的步進(jìn)電機(jī)，減速器應(yīng)為行星輪減速器。
（2）手臂部位的伸出和收縮。手臂部位的伸縮運(yùn)動同樣需要一定的精度，同時為了節(jié)省空間和減輕手臂的重量，此處也是選擇了步進(jìn)電機(jī)來作為動力源，同時運(yùn)動的傳遞使用了絲杠與絲杠螺母的形式。
（3）手爪的上下運(yùn)動。手爪的上下運(yùn)動對于搬運(yùn)機(jī)械手來說要求的精度相對較低，而且此處需要的上下運(yùn)動的力比較大，大約300N，因此此處我們選擇使用氣缸來實現(xiàn)這個方向的運(yùn)動。
（4）手爪的夾持運(yùn)動。一般情況下，我們不會講手爪的夾持運(yùn)動當(dāng)做機(jī)器人的自由度，但是在這里涉及到運(yùn)動形式的介紹，因此在此處對于手爪的夾持運(yùn)動一并進(jìn)行說明。此處物體的重量比較大，為了提供足夠的加持力，我們選用氣缸來作為手爪的動力源，此處進(jìn)行了手爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計。2.4.2滾珠絲杠
滾珠絲桿是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，或?qū)⒅本€運(yùn)動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動的理想的產(chǎn)品。滾珠絲桿由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動，這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動動作變成滑動動作。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。
滾珠絲杠軸承為適應(yīng)各種用途，提供了標(biāo)準(zhǔn)化種類繁多的產(chǎn)品。廣泛應(yīng)用與機(jī)床，滾珠的循環(huán)方式有循環(huán)導(dǎo)管式、循環(huán)器式、端蓋式。
圖2-3 滾珠絲杠圖 Fig.2-3 The ball screw 預(yù)壓方式有定位預(yù)壓（雙螺母方式、位預(yù)壓方式）、定壓預(yù)壓。可根據(jù)用途選擇適當(dāng)類型。絲桿有高精度研磨加工的精密滾珠絲杠（精度分為從CO-C7的6個等級）和經(jīng)高精度冷軋加工成型的冷軋滾珠絲杠軸承（精度分為從C7-C10的3個等級）。另外，為應(yīng)付用戶急需交貨的情況，還有已對軸端部進(jìn)行了加工
物料搬運(yùn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計 的成品，可自由對軸端部進(jìn)行追加工的半成品及冷軋滾珠絲杠軸承。作為此軸承的周邊零部件，在使用所必要的絲杠支撐單元、螺母支座、鎖緊螺母等也已被標(biāo)準(zhǔn)化了，可供用戶選擇使用。
滾珠絲杠軸承以多年來所累積制品技術(shù)為基礎(chǔ)，從材料、熱外理、制造、檢查至出貨，都是以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)钠繁Ｖ贫葋砑右怨芾恚虼司哂懈咝刨囆浴?.4.3直線導(dǎo)軌
直線導(dǎo)軌可分為：滾輪直線導(dǎo)軌和滾珠直線導(dǎo)軌兩種，前者速度快精度稍低，后者速度慢精度較高。
直線導(dǎo)軌又稱線軌、滑軌、線性導(dǎo)軌、線性滑軌，用于直線往復(fù)運(yùn)動場合，擁有比直線軸承更高的額定負(fù)載，同時可以承擔(dān)一定的扭矩，可在高負(fù)載的情況下實現(xiàn)高精度的直線運(yùn)動.分為方形滾珠直線導(dǎo)軌，雙軸芯滾輪直線導(dǎo)軌，單軸芯直線導(dǎo)軌。在大陸稱直線導(dǎo)軌，臺灣一般稱線性導(dǎo)軌，線性滑軌。
直線運(yùn)動導(dǎo)軌的作用是用來支撐和引導(dǎo)運(yùn)動部件，按給定的方向做往復(fù)直線運(yùn)動。依摩擦性質(zhì)而定，直線運(yùn)動導(dǎo)軌可以分為滑動摩擦導(dǎo)軌、滾動摩擦導(dǎo)軌、彈性摩擦導(dǎo)軌、流體摩擦導(dǎo)軌等種類。直線軸承主要用在自動化機(jī)械上比較多,像德國進(jìn)口的機(jī)床,折彎機(jī),激光焊接機(jī)等等,當(dāng)然直線軸承和直線軸是配套用的。像直線導(dǎo)軌主要是用在精度要求比較高的機(jī)械結(jié)構(gòu)上, 滑塊-使運(yùn)動由曲線轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€。新的導(dǎo)軌系統(tǒng)使機(jī)床可獲得快速進(jìn)給速度，在主軸轉(zhuǎn)速相同的情況下，快速進(jìn)給是直線導(dǎo)軌的特點(diǎn)。直線導(dǎo)軌與平面導(dǎo)軌一樣，有兩個基本元件；一個作為導(dǎo)向的為固定元件，另一個是移動元件。由于直線導(dǎo)軌是標(biāo)準(zhǔn)部件，對機(jī)床制造廠來說．唯一要做的只是加工一個安裝導(dǎo)軌的平面和調(diào)整導(dǎo)軌的平行度。
圖2-4 直線導(dǎo)軌
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Fig.2-4 the linear guide-way 作為導(dǎo)向的導(dǎo)軌為淬硬鋼，經(jīng)精磨后置于安裝平面上。與平面導(dǎo)軌比較，直線導(dǎo)軌橫截面的幾何形狀，比平面導(dǎo)軌復(fù)雜，復(fù)雜的原因是因為導(dǎo)軌上需要加工出溝槽，以利于滑動元件的移動，溝槽的形狀和數(shù)量，取決于機(jī)床要完成的功能。例如：一個既承受直線作用力，又承受顛覆力矩的導(dǎo)軌系統(tǒng)，與僅承受直線作用力的導(dǎo)軌相比．設(shè)計上有很大的不同。2.4.4 步進(jìn)電機(jī)與氣缸
步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。
圖2-5 步進(jìn)電機(jī) Fig.2-5 The stepping motor 步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)：
（1）一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的3-5%，且不累積。
（2）步進(jìn)電機(jī)外表允許的最高溫度。步進(jìn)電機(jī)溫度過高首先會使電機(jī)的磁性材料退磁，從而導(dǎo)致力矩下降乃至于失步，因此電機(jī)外表允許的最高溫度應(yīng)取決于不同電機(jī)磁性材料的退磁點(diǎn)；一般來講，磁性材料的退磁點(diǎn)都在攝氏130度以上，有的甚至高達(dá)攝氏200度以上，所以步進(jìn)電機(jī)外表溫度在攝氏80-90度完全正常。
（3）步進(jìn)電機(jī)的力矩會隨轉(zhuǎn)速的升高而下降。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動時，電機(jī)各
物料搬運(yùn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計
相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機(jī)隨頻率（或速度）的增大而相電流減小，從而導(dǎo)致力矩下降。
（4）步進(jìn)電機(jī)低速時可以正常運(yùn)轉(zhuǎn),但若高于一定速度就無法啟動,并伴有嘯叫聲。
步進(jìn)電動機(jī)以其顯著的特點(diǎn)，在數(shù)字化制造時代發(fā)揮著重大的用途。伴隨著不同的數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展以及步進(jìn)電機(jī)本身技術(shù)的提高，步進(jìn)電機(jī)將會在更多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。
氣缸，是引導(dǎo)活塞在其中進(jìn)行直線往復(fù)運(yùn)動的圓筒形金屬機(jī)件。工質(zhì)在發(fā)動機(jī)氣缸中通過膨脹將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；氣體在壓縮機(jī)氣缸中接受活塞壓縮而提高壓力。渦輪機(jī)、旋轉(zhuǎn)活塞式發(fā)動機(jī)等的殼體通常也稱“氣缸”。氣缸有作往復(fù)直線運(yùn)動的和作往復(fù)擺動的兩類。作往復(fù)直線運(yùn)動的氣缸又可分為單作用、雙作用、膜片式和沖擊氣缸4種。
根據(jù)工作所需力的大小來確定活塞桿上的推力和拉力。由此來選擇氣缸時應(yīng)使氣缸的輸出力稍有余量。若缸徑選小了，輸出力不夠，氣缸不能正常工作；但缸徑過大，不僅使設(shè)備笨重、成本高，同時耗氣量增大，造成能源浪費(fèi)。在夾具設(shè)計時，應(yīng)盡量采用增力機(jī)構(gòu)，以減少氣缸的尺寸。2.4.5行星齒輪減速器
行星齒輪減速機(jī)主要傳動結(jié)構(gòu)為：行星輪，太陽輪，內(nèi)齒圈。
行星減速機(jī)因為結(jié)構(gòu)原因，單級減速最小為3，最大一般不超過10，常見減速比為：3.4.5.6.8.10，減速機(jī)級數(shù)一般不超過3，但有部分大減速比定制減速機(jī)有4級減速。相對其他減速機(jī)，行星減速機(jī)具有高剛性、高精度(單級可做到1分以內(nèi))、高傳動效率(單級在97%-98%)、高的扭矩/體積比、終身免維護(hù)等特點(diǎn)。因為這些特點(diǎn)，行星減速機(jī)多數(shù)是安裝在步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)上，用來降低轉(zhuǎn)速，提升扭矩，匹配慣量[8]。
行星減速機(jī)額定輸入轉(zhuǎn)速最高可達(dá)到18000rpm(與減速機(jī)本身大小有關(guān)，減速機(jī)外形越大，額定輸入轉(zhuǎn)速越小)以上，工業(yè)級行星減速機(jī)輸出扭矩一般不超過2000Nm，特制超大扭矩行星減速機(jī)可做到10000Nm以上。工作溫度一般在-25℃到100℃左右，通過改變潤滑脂可改變其工作溫度。
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圖2-6 行星齒輪減速器 Fig.2-6 The planetary reducer 2.5本章小結(jié)
本章主要對搬運(yùn)機(jī)械手的主要結(jié)構(gòu)形式和傳動形式進(jìn)行了介紹和說明，并且對于設(shè)計中可能要選擇的一些標(biāo)準(zhǔn)間或者外購件進(jìn)行了簡要的說明和介紹，主要是為后面的設(shè)計提供理論和技術(shù)的上支持，說明了整個設(shè)計的可行性。
物料搬運(yùn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計 機(jī)械手末端執(zhí)行器及第三臂設(shè)計
3.1機(jī)械手末端執(zhí)行器設(shè)計方案
3.1.1末端執(zhí)行器設(shè)計要求和設(shè)計參數(shù)
設(shè)計要求：
（1）要有足夠的夾持力和所需的夾持精度；
（2）末端執(zhí)行器要連接在手腕上，應(yīng)盡可能使結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、質(zhì)量輕小，以減輕手臂的負(fù)荷。
設(shè)計參數(shù)：
（1）所需要夾緊的物料尺寸為400mm?400mm?300mm。放松動作時兩個手爪間的最大距離為320mm~420mm。抓持速度為10m/s，夾持器從運(yùn)輸車上抓取待加工的坯料送到加工機(jī)械上及把加工好的工件送回到運(yùn)輸車上。
（2）工件重量20kg，簡化為400mm?400mm?300mm的長方體材料。（3）夾緊動作平穩(wěn)，起動和終止無剛性沖擊，由運(yùn)動分析及所需夾持力得到機(jī)構(gòu)各部分尺寸。3.1.2手爪結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計
末端執(zhí)行器采用兩個氣缸來完成，總體結(jié)構(gòu)如下圖所示。
圖3-1 末端執(zhí)行器 Fig.3-1 The end effector 手爪采用來個氣缸來完成抓取動作，對于手爪采用了可以替換的模塊化設(shè)計
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方式以便于物料的形狀發(fā)生變化時可以更換手爪。3.1.3對于手爪氣缸的選型計算
用于手爪開合的兩個氣缸對于力的要求不是很高，因此對于此部分我們只做簡要的計算，并進(jìn)行大體選型。
對于手爪閉合式所需要的力為200N，具體的行程應(yīng)控制在30~50mm。因為氣缸在市場中有現(xiàn)成的可以選擇，因此我們只需要完成選型工作，購買合適的氣缸即可。
圖3-2 CQ2標(biāo)準(zhǔn)型氣缸 Fig.3-2 CQ2 standard cylinders 本設(shè)計中手爪氣缸選用SMC公司CQ2標(biāo)準(zhǔn)型氣缸，該氣缸的具體參數(shù)如下表所示。根據(jù)設(shè)計參數(shù)和CQ2薄型氣缸選型手冊選擇氣缸。
表3-1 氣缸的主要選型參數(shù)
Tab.3-1 Main parameter selection of air cylinder
項目 公司 系列 型號 缸徑 行程
參數(shù) SMC CQ2系列 CQ2B100-50D 100mm 50mm
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最高使用壓力 1MPa 根據(jù)氣缸的以上參數(shù)，我們可以計算氣缸的推拉力為: F?PS?1?106Pa?3.14?((100/1000/2)m)2?785N
而對于我們的設(shè)計要求最大載荷為200N來說，最大785N的夾持力足夠使用了。其安全系數(shù)為：
Fn??785/200?3.925
F'因此設(shè)計符合設(shè)計要求和安全準(zhǔn)則。3.1.4對于手爪直線導(dǎo)軌的選擇
本處的直線導(dǎo)軌，實際為手爪的主要承重位置，因此在結(jié)構(gòu)上我們采用了雙導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時導(dǎo)軌采用雙滑塊模式，導(dǎo)軌的材料選用的碳素鋼。本設(shè)計中選購了Misumi公司的SEL2B13-310型號的直線導(dǎo)軌，該類型導(dǎo)軌為通用的輕型導(dǎo)軌。
圖3-3 直線導(dǎo)軌的布置 Fig.3-3 Linear guide arrangement 3.1.5手爪及其連接件設(shè)計
對于手爪的設(shè)計我們只是參考了對于物料搬運(yùn)的手爪形狀的基本結(jié)構(gòu)，應(yīng)為為了增強(qiáng)物料搬運(yùn)機(jī)械手的通用性，我們將手爪利用法蘭的形式與導(dǎo)軌連接，下午為手爪的效果圖。
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圖3-4 手爪效果圖 Fig.3-4 Gripper rendering 由于整個手爪結(jié)構(gòu)的特殊性，我們特別設(shè)計了手爪、導(dǎo)軌以及氣缸這三個零件的連接件，效果圖如圖3-5。
圖3-5 連接件效果圖 Fig.3-5 Fitting effect 3.2機(jī)械手第三臂設(shè)計
第三臂要承受的負(fù)載力額定負(fù)載為20kg，最大負(fù)載為30kg。同時我們要求在z軸方向上的最大位移為350mm。
最大負(fù)載F'?300N
同樣我們選擇SMC的氣缸，通過查閱SMC氣缸的選型手冊，我們暫選標(biāo)準(zhǔn)型氣缸MB系列，具體的參數(shù)見下表。
表3-2 氣缸的主要選型參數(shù)
Tab.3-2 Main parameter selection of air cylinder
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項目 公司 系列 型號 缸徑 行程
最高使用壓力
參數(shù) SMC MB系列 MDB100-350 100mm 350mm 1MPa 根據(jù)氣缸的以上參數(shù)，我們可以計算氣缸的推拉力為: F?PS?1?106Pa?3.14?((100/1000/2)m)2?785N
而對于我們的設(shè)計要求最大載荷為300N來說，最大785N的夾持力足夠使用了。其安全系數(shù)為：
Fn??785/300?2.62
F'因此此設(shè)計符合設(shè)計要求和安全準(zhǔn)則。
第三臂的氣缸外形圖如下圖所示。
圖3-6 第三臂氣缸及其底座 Fig.3-6 The third arm cylinder and its base 3.3 小結(jié)
本章主要完成了物料搬運(yùn)機(jī)械手的末端執(zhí)行器和第三臂上下移動的設(shè)計工作。對于用的氣缸進(jìn)行了選型，對主要的零件進(jìn)行了設(shè)計。通過校核，所選擇的氣缸和設(shè)計均符合設(shè)計要求和安全準(zhǔn)則。
青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）物料搬運(yùn)機(jī)械手小臂設(shè)計
4.1機(jī)械手小臂的主要機(jī)械傳動部件
4.1.1機(jī)械傳動部件及其功能要求
機(jī)械傳動部件在本產(chǎn)品中主要有絲杠螺母傳動，聯(lián)軸器，導(dǎo)軌等。其主要功能是傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，機(jī)械傳動部件主要是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變換器。其目的是使執(zhí)行元件與轉(zhuǎn)速方面得到最佳匹配。機(jī)械傳動部件對伺服系統(tǒng)的伺服特性有很大的影響，特別是其傳動類型，傳動方式，傳動剛度以及傳動可靠性對機(jī)電一體化系統(tǒng)的精度，穩(wěn)定性和快速響應(yīng)性有重大影響。因此，應(yīng)設(shè)計和選擇傳動間隙小，精度高，體積小，重量輕，運(yùn)動平穩(wěn)，傳遞轉(zhuǎn)矩較大的傳動部件[9]。
傳動機(jī)構(gòu)主要是對運(yùn)動的變換，主要是其形式，行程，方向，速度。動力的變換主要是其大小和方向。還要克服慣性力（力矩）及摩擦阻力。4.1.2滾軸絲杠的選用
本設(shè)計使用的滾珠絲杠導(dǎo)程是10mm，絲杠直徑是16mm, 絲杠螺母機(jī)構(gòu)有滑動摩擦機(jī)構(gòu)和滾動摩擦機(jī)構(gòu)之分。滑動絲杠螺母機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、加工方便、制造成本低、具有自鎖功能，但其摩擦阻力矩大、傳動效率低（30%~40%）。滾動絲桿螺母機(jī)構(gòu)雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高，但其最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力矩小、傳動效率高（92%~40%），因此在機(jī)電一體化系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
本設(shè)計使用絲桿轉(zhuǎn)動、螺母移動的傳動方式。
絲桿轉(zhuǎn)動、螺母移動，該傳動形式需要限制螺母的轉(zhuǎn)動，故需導(dǎo)向裝置，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、絲桿剛性較好，適用于工作行程較大的場合。
表4-1絲杠螺母基本參數(shù)
Tab.4-1 Basic parameters of the lead screw nut 螺帽種精類 單螺帽 度 C10 直徑（mm）長度（mm）額定載荷（動）額定載荷（靜）
1172
8.2KN
17.8KN（1）滾珠絲杠的工作原理
滾珠絲杠副是一種新型螺旋傳動機(jī)構(gòu)，其具有螺旋槽的絲杠與螺母之間裝
物料搬運(yùn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計
有中間傳動原件——滾珠，它由絲杠，螺母，滾珠，反向器組成。絲杠轉(zhuǎn)動時，帶動滾珠沿螺紋軌道滾動，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有滾珠回程引導(dǎo)裝置構(gòu)成滾珠的返回通道，從而形成滾珠流動的閉合回路。
（2）滾珠絲杠傳動的優(yōu)點(diǎn)
具有軸向剛度高（通過預(yù)緊可消除絲杠與滾珠之間的軸向間隙），運(yùn)動平穩(wěn)，傳動精度高，不易磨損，使用壽命長。
但不能自鎖，具有傳動的可逆性，在升降傳動時，需要采取制動措施。4.1.3 導(dǎo)軌的選用
（1）導(dǎo)軌的作用
導(dǎo)軌的作用是使運(yùn)動部件能沿一定的軌跡運(yùn)動（導(dǎo)向），并承受運(yùn)動部件及工件的重量和切削力（承載）。在導(dǎo)軌副中，運(yùn)動的一方叫運(yùn)動導(dǎo)軌；不運(yùn)動的一方叫支撐導(dǎo)軌。運(yùn)動導(dǎo)軌相對于支撐導(dǎo)軌的運(yùn)動，通常是直線運(yùn)動或回轉(zhuǎn)運(yùn)動。
（2）導(dǎo)軌的設(shè)計要求 導(dǎo)向精度高
影響導(dǎo)軌精度的主要原因除制造精度外，還有導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式，裝配量。導(dǎo)軌及其支撐部件的剛度和熱變形，對靜壓導(dǎo)軌還有油膜的剛度等。
耐磨性能好
主要是指使用過程中能否保持一定的導(dǎo)向精度，應(yīng)該力求減少磨損量，并在磨損后能自動補(bǔ)償或便于調(diào)整。因此可選用合適的耐磨涂料，潤滑方法和保護(hù)裝置，使導(dǎo)軌具有良好的工作條件，以減少摩擦和磨損。
足夠的剛度
導(dǎo)軌受力變形會影響部件之間的導(dǎo)向精度和相對位置，因此要求導(dǎo)軌有足夠的剛度。
運(yùn)動輕便和低速平穩(wěn)性
要使導(dǎo)軌的阻力小，運(yùn)動輕便，低速運(yùn)行時無爬行現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)工藝性好
要加工和裝配方便，使用時便于調(diào)整和維修，成本低。（3）本設(shè)計的導(dǎo)軌特性
矩形導(dǎo)軌的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造，檢驗和修理方便，導(dǎo)軌面較寬，承載能力大，剛度高，但磨損后不能自動補(bǔ)償，須有調(diào)整間隙的裝置，但一個方向
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上的調(diào)整不會影響到另一個方向上的位移，因此安裝調(diào)整比較方便，在相同情況下，摩擦阻力與接觸變性都比較小。
圖4-1矩形導(dǎo)軌
Fig.4-1 The rectangular guideway 4.1.4 步進(jìn)電機(jī)的選用
（1）步進(jìn)電機(jī)的原理
步進(jìn)電機(jī)是一種利用電磁感應(yīng)原理，將電脈沖型號轉(zhuǎn)換成直線或角位移的執(zhí)行元件。每輸入一個脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)軸步進(jìn)一個步距角增量。電機(jī)總的回轉(zhuǎn)角與輸入脈沖數(shù)成正比例，相應(yīng)的轉(zhuǎn)速取決于輸入脈沖頻率。
步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動是由一系列電脈沖控制，脈沖發(fā)生器所產(chǎn)生的電脈沖型號，通過環(huán)行分配器按一定的順序加到電動機(jī)的各個繞組上。為了使電動機(jī)能夠輸出足夠的功率，通過環(huán)行分配器產(chǎn)生的脈沖信號還需要進(jìn)行功率放大。環(huán)行分配器，功率放大器以及其它輔助電路統(tǒng)稱為步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動電源。
（2）步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)
主要特點(diǎn)是能實現(xiàn)精確定位、精確位移，且無積累誤差。這是因為步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動受輸入脈沖控制，其位移量是斷續(xù)的，總的位移量嚴(yán)格等于輸入的指令脈沖數(shù)或其平均轉(zhuǎn)速嚴(yán)格正比于數(shù)量輸入指令脈沖的頻率[10]。
步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化產(chǎn)品中關(guān)鍵部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步進(jìn)電機(jī)慣量低、定位精度高、無累積誤差、控制簡單等特點(diǎn)。
廣泛應(yīng)用于機(jī)電一體化產(chǎn)品中，如：數(shù)控機(jī)床、包裝機(jī)械、計算機(jī)外圍設(shè)備、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)等。
（3）步進(jìn)電機(jī)的選用原則
選擇步進(jìn)電機(jī)時，首先要保證步進(jìn)電機(jī)的輸出功率大于負(fù)載所需的功率。
物料搬運(yùn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計
而在選用功率步進(jìn)電機(jī)時，首先要計算機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電機(jī)的矩頻特性能滿足機(jī)械負(fù)載并有一定的余量保證其運(yùn)行可靠。在實際工作過程中，各種頻率下的負(fù)載力矩必須在矩頻特性曲線的范圍內(nèi)。一般地說最大靜力矩Mjmax大的電機(jī)，負(fù)載力矩大。
選擇步進(jìn)電機(jī)時，應(yīng)使步距角和機(jī)械系統(tǒng)匹配，這樣可以得到機(jī)床所需的脈沖當(dāng)量。在機(jī)械傳動過程中為了使得有更小的脈沖當(dāng)量，一是可以改變絲桿的導(dǎo)程，二是可以通過步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動來完成。但細(xì)分只能改變其分辨率，不改變其精度。精度是由電機(jī)的固有特性所決定。
選擇功率步進(jìn)電機(jī)時，應(yīng)當(dāng)估算機(jī)械負(fù)載的負(fù)載慣量和機(jī)床要求的啟動頻率，使之與步進(jìn)電機(jī)的慣性頻率特性相匹配還有一定的余量，使之最高速連續(xù)工作頻率能滿足機(jī)床快速移動的需要。
（4）本設(shè)計的選用
本設(shè)計選用東方電機(jī)PK26系列的2相步進(jìn)電機(jī)，2相PK系列為高轉(zhuǎn)矩· 低振動型步進(jìn)電動機(jī)。除了每轉(zhuǎn)200分割（1.8?/step）的標(biāo)準(zhǔn)型外，另外還備有每轉(zhuǎn)400分割的高分辨率型以及高轉(zhuǎn)矩、高分辨率的減速機(jī)型產(chǎn)品。驅(qū)動本系列時需另購驅(qū)動器。
本系列產(chǎn)品備有高轉(zhuǎn)矩· 高效率型、高轉(zhuǎn)矩型、標(biāo)準(zhǔn)型、標(biāo)準(zhǔn)型保護(hù)等級IP65規(guī)格、高分辨率型、SH減速機(jī)型等產(chǎn)品種類。
本設(shè)計用T3060型式的高轉(zhuǎn)矩型60mm的步進(jìn)電機(jī)。
圖4-2 T3060步進(jìn)電機(jī) Fig.4-2 T3060 stepping motor
表4-2本設(shè)計選用電機(jī)的基本參數(shù)
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Tab.4-2 The design chooses the basic parameters of motor 名稱 2相步進(jìn)電機(jī) 類型 高轉(zhuǎn)矩
安裝尺寸 60mm
軸型 單軸
步距角 1.8度
最大靜止轉(zhuǎn)
矩 1.7 Nm
額定電流 2A/相
保持轉(zhuǎn)矩 2.2 Nm 4.1.5 聯(lián)軸器的選用
十字滑塊聯(lián)軸器由兩個在端面上開有凹槽的半聯(lián)軸器和一個兩面帶有凸牙的中間盤組成。因凸牙可在凹槽中滑動，故可補(bǔ)償安裝及運(yùn)轉(zhuǎn)時兩軸間的相對位移。
這種聯(lián)軸器零件的材料可用45鋼，工作表面需要進(jìn)行熱處理，以提高其硬度；要求較低時也可用Q275鋼，不進(jìn)行熱處理。為了減少摩擦及磨損，使用時應(yīng)從中間盤的油孔中注油進(jìn)行潤滑。
因為半聯(lián)軸器與中間盤組成移動副，不能發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，故主動軸與從動軸的角速度應(yīng)相等。但在兩軸間有相對位移的情況下工作時，中間盤就會產(chǎn)生很大的離心力，從而增大動載荷及磨損。因此選用時應(yīng)注意其工作轉(zhuǎn)速不得大于規(guī)定值。
本設(shè)計參考選用十字滑塊聯(lián)軸器，主要因為它具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡單的高扭矩剛性、高靈敏度聯(lián)軸器。（2）主體中間用十字滑塊聯(lián)接，安裝方便，免維護(hù)。（3）零回轉(zhuǎn)間隙。
（4）主體軸套采用鋁合金,體積輕巧。
（5）安裝方便、免維護(hù)、可抗油污抗腐蝕和電氣絕緣。（6）容許大的徑向和軸向，角向偏差。（7）吸收較的的傳動扭力。（8）壽命長,性能安全可靠。
（9）制作工藝:精車件,表面處理:本色陽極氧化處理。
4.2手臂部分運(yùn)動計算
4.2.1速度的計算
物料搬運(yùn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計
（1）電動機(jī)轉(zhuǎn)速：
n??b?f/360?60?1.8?1000/360?60r/min?300r/min
其中?b?1.8為步進(jìn)電機(jī)的步距角（度），f?1000為脈沖頻率（脈沖/秒）（2）每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)
S?360/?b?360/1.8?200脈沖/轉(zhuǎn)
其中S為每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，TSP為導(dǎo)程取10mm。（3）工作臺運(yùn)動速度
V?n?TSP?300r/min?10mm/r?3000mm/min?50mm/s
4.2.2手臂的結(jié)構(gòu)形式
圖4-3 手臂傳動結(jié)構(gòu)圖 Fig.4-3 Arm drive structure
圖4-4 手臂底座結(jié)構(gòu)圖 Fig.4-4 The arm base structure 4.3小結(jié)
本章主要針對物料搬運(yùn)機(jī)械手的第二個關(guān)節(jié)，也就是小臂進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，對其使用的電機(jī)、滾珠絲杠等主要的外購部件進(jìn)行了選型，并且進(jìn)行了簡要計算，說明了設(shè)計的可行性和合理性。
青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）
5底座及第一關(guān)節(jié)設(shè)計
5.1總體設(shè)計
第一關(guān)節(jié)是整個機(jī)械手設(shè)計部分承載重量最大的部分，因此這個設(shè)計的合理性決定了整個機(jī)械手的穩(wěn)定性。圖5-1所示為機(jī)械手底座部分的截圖。
圖5-1 底座部分 Fig.5-1 The base part 5.2交叉滾子軸承
對于本設(shè)計中底座處因為小臂為懸臂形式，并且要用電機(jī)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)運(yùn)動，因此在此處應(yīng)使用特殊的軸承，本設(shè)計中選用交叉滾子軸承。
它們的滾子在內(nèi)輪與外輪間，間隔交叉地彼此成直角方式排列。它們能同時承受來自各方向荷重(如軸向、推力或動量荷重等)。因滾子與軌道表面成線狀接觸，物料搬運(yùn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計
圖5-2 交叉滾子軸承 Fig.5-2 The crossed roller bearing 因此，軸承受荷重而彈性變形之可能性很小。此型軸承廣泛運(yùn)用在如工業(yè)自動機(jī)械人、工作機(jī)械及醫(yī)療設(shè)施等，需要剛性高、緊密及高轉(zhuǎn)速下仍能確保精確之場合下。
在交叉滾子軸承中，因圓柱滾子在呈 90 ° 的 V 形溝槽滾動面上通過間隔保持器被相互垂直地排列，所以 1 個交叉滾子軸承就可承受徑向負(fù)荷、軸向負(fù)荷及力矩負(fù)荷等所有方向的負(fù)荷。內(nèi)外圈的尺寸被最小限度地小型化，特別極薄型式是接近于極限的小型尺寸，并且具有高剛性，所以最適合于工業(yè)用機(jī)器人的關(guān)節(jié)部或旋轉(zhuǎn)部、機(jī)械加工中心的旋轉(zhuǎn)工作臺、機(jī)械手旋轉(zhuǎn)部、精密旋轉(zhuǎn)工作臺、醫(yī)療機(jī)器、計量器、IC 制造裝置等的用途。
交叉滾子軸承，因被分割的內(nèi)環(huán)或外環(huán)，在裝入滾柱和間隔保持器后，與交叉滾柱軸環(huán)固定在一起，以防止互相分離，故安裝交叉滾柱軸環(huán)時操作簡單。由于滾柱為交叉排列，因此只用1套交叉滾柱軸環(huán)就可承受各個方向的負(fù)荷，與傳統(tǒng)型號相比，剛性提高3~4倍。同時，因交叉滾子軸承內(nèi)圈或外圈是兩分割的構(gòu)造，軸承間隙可調(diào)整，即使被施加預(yù)載，也能獲得高精度地旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
（1）具有出色的旋轉(zhuǎn)精度
交叉滾子軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用滾子呈90°相互垂直交叉排列，滾子之間裝有間隔保持器或者隔離塊，可以防止?jié)L子的傾斜所滾子之間相互磨察，有效防止了旋轉(zhuǎn)扭矩的增加。另外，不會發(fā)生滾子的一方接觸現(xiàn)象或者鎖死現(xiàn)象；同時因為內(nèi)外環(huán)是分割的結(jié)構(gòu)，間隙可以調(diào)整，即使被世家預(yù)壓，也能獲得高精度的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
（2）操作安裝簡化
被分割成2部分的外環(huán)或者內(nèi)環(huán)，在裝入滾子和保持器后，被固定在一起，青島科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）
所以安裝時操作非常簡單。
（3）承受較大的軸向和徑向負(fù)荷
因為滾子在呈90°的V型溝槽滾動面上通過間隔保持器被相互垂直排列，這種設(shè)計使交叉滾子軸承就可以承受較大的徑向負(fù)荷、軸向負(fù)荷及力矩負(fù)荷等所有方向的負(fù)荷。
（4）大幅節(jié)省安裝空間
交叉滾子軸承的內(nèi)外環(huán)尺寸被最小限度的小型化，特別是超薄結(jié)構(gòu)是接近極限的小型尺寸，并且具有高剛性，所以最適合于工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)部位或者旋轉(zhuǎn)部位、機(jī)械加工中心的旋轉(zhuǎn)工作臺、機(jī)械手旋轉(zhuǎn)部、精密旋轉(zhuǎn)工作臺、醫(yī)療儀器、計量器具、IC制造裝置等廣泛用途。
5.3減速步進(jìn)電機(jī)
本設(shè)計中選用減速步進(jìn)電機(jī)，主要原因是步進(jìn)電機(jī)控制容易，而且減速步進(jìn)電機(jī)可以減少設(shè)計的工作量，下圖為減速步進(jìn)電機(jī)的模型圖。
圖5-3減速步進(jìn)電機(jī) Fig.5-3 Deceleration stepper motor 本設(shè)計中選用的減速步進(jìn)電機(jī)是東方馬達(dá)的PN減速步進(jìn)電機(jī)，其最大轉(zhuǎn)矩為60NM，本設(shè)計中所選擇的減速步進(jìn)電機(jī)的具體參數(shù)見下表。
表5-1 減速步進(jìn)電機(jī)參數(shù) Tab.5-1 Slow step motor parameters 型號 ARL98-N36 保持轉(zhuǎn)矩 減速比 37Nm
分辨率 0.0072度
容許轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 容許速度 37Nm
60Nm
0-60r /min 5.4小結(jié)
物料搬運(yùn)機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計
本章主要物料搬運(yùn)機(jī)械手的底座及第一關(guān)節(jié)部分進(jìn)行了設(shè)計和說明。對于底座傳動形式進(jìn)行了設(shè)計，對要進(jìn)行外購的減速步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行了選型。初步說明了設(shè)計的合理性和結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新性。
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6總結(jié)
本設(shè)計是物料搬運(yùn)機(jī)械手的設(shè)計，通過半年時間的努力，設(shè)計終于完成。這次設(shè)計給了我們一個很好的機(jī)會，使我們了解了設(shè)計工作的基本流程和設(shè)計的方法以及理念。
在此次的畢業(yè)設(shè)計中，我遇到了許多以前從未遇到過的問題，但通過指導(dǎo)教師的指導(dǎo)和我的努力，這些問題都得到了較好的解決。
雖然我設(shè)計的只是個簡單的搬運(yùn)機(jī)械手，但需要完成伸縮、回轉(zhuǎn)、擺動等功能，對應(yīng)分別要對這些機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計和計算，以及對油路及其部件的選擇。通過這些機(jī)設(shè)計，使理論知識與實際相結(jié)合，鞏固和深化了所學(xué)過的專業(yè)理論知識。在設(shè)計的過程中我不斷探索、不斷學(xué)習(xí)和修改。自學(xué)了許多相關(guān)學(xué)科的內(nèi)容，求教了多位專業(yè)老師，上網(wǎng)和在圖書館查閱大量相關(guān)資料。
課題已經(jīng)接近尾聲，一切似乎已將要結(jié)束，而我卻感覺這一切似乎才剛剛開始。通過這次畢業(yè)設(shè)計，對知識結(jié)構(gòu)、設(shè)計方法、設(shè)計思維我有了一個重新的認(rèn)識。在本次設(shè)計中，前前后后遇到了不少困難，例如對絲杠軸傳動、Z軸傳動的自行設(shè)計，絲杠軸的如何擺放等等問題。由于實踐經(jīng)驗的不足，盡管最后的方案不是太完美，但是我們都慶幸從中所獲甚豐。
由于時間問題，對于本次機(jī)械手的設(shè)計還存在許多問題，許多地方都還有待改進(jìn)和提高，希望各位專家評審多多指教。
第四篇：地震救援機(jī)器人設(shè)計說明書
地震救援機(jī)器人設(shè)計說明書
所在學(xué)校：昆明理工大學(xué)所在學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院項目成員：黃青青指導(dǎo)教師:
楊正利吳海濤 李超楊帆
目錄
一.作品簡介 …………………………………………………1 二.主要功能指標(biāo) ……………………………………………2 三.工作原理 …………………………………………………3 四.運(yùn)動分析 …………………………………………………4 五.實現(xiàn)的可能性 ……………………………………………6 六.創(chuàng)新點(diǎn) ……………………………………………………6 七.應(yīng)用前景 …………………………………………………6
八.作品部分片 ………………………………………………7 九.參考文獻(xiàn) …………………………………………………9 一.作品簡介
地震救援機(jī)器人是基于地震救災(zāi)為背景而設(shè)計研發(fā)的，是一種能夠起清障作用、探索救援道路的先進(jìn)設(shè)備。該作品具有靈活、操作簡便、適用性強(qiáng)、拓展功能多的特點(diǎn)，非常適用于救災(zāi)搶險工作。高度智能化和自動化是本作品的又一大特點(diǎn)，也是具備強(qiáng)勢競爭力的一大優(yōu)勢。同時，采用了先進(jìn)的控制系統(tǒng)和算法，是系統(tǒng)的通用性和適用性進(jìn)一步增強(qiáng)，能夠出色完成各項任務(wù)。
本作品由中心搭載平臺，六條安裝在平臺左右兩側(cè)的機(jī)械腿，以及構(gòu)建在平臺上的挖掘機(jī)械手組成。機(jī)械腿由關(guān)節(jié)電機(jī)帶動實現(xiàn)腿部移動，由安裝在左右兩側(cè)的齒輪和連桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)腿部伸縮，左右兩側(cè)各三條腿依次移動后，機(jī)器人的整體也完成一次前移。達(dá)到預(yù)定位置后由平臺上的氣泵帶動整個挖掘裝置的完成挖掘動作，起到了除障清路的作用。同時腿部結(jié)構(gòu)設(shè)計比較先進(jìn)，使機(jī)械體具有一定的越障能力，擺脫了傳統(tǒng)救災(zāi)設(shè)備在災(zāi)后道路上行動能力不足的缺陷，對災(zāi)區(qū) 環(huán)境有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。
二.主要功能指標(biāo)
該機(jī)器人是著眼于地震災(zāi)區(qū)的各類救援任務(wù)而開發(fā)的，其獨(dú)樹一幟的外形設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計使其能夠遂行地震災(zāi)區(qū)的各種搜救、援助、運(yùn)輸、支承等任務(wù)。
首先，機(jī)器人的中心搭載平臺采用模塊化設(shè)計，可以根據(jù)實際任務(wù)需要即時更換設(shè)備進(jìn)行搜救工作。機(jī)器人腿部結(jié)構(gòu)設(shè)計比較先進(jìn)，使機(jī)械體具有一定的越障能力，能夠更好地適應(yīng)災(zāi)后的地形地貌以及道路情況，能夠在一定程度上避免救援人員在危險區(qū)域受到潛在威脅，可以在最短時間開辟救援通道，最大限度的提高災(zāi)區(qū)被困者的解救及存活概率。
其次，在執(zhí)行援助任務(wù)時，通過對機(jī)器人的中心搭載平臺進(jìn)行面積優(yōu)化工作，令其攜帶不同的人物模塊組件，以執(zhí)行不同情況下的援助任務(wù)。當(dāng)搭載吊裝組件時，可以迅速的完成災(zāi)區(qū)廢墟中的開辟工作，并將諸如汽油一類的危險品轉(zhuǎn)移至安全區(qū)域；當(dāng)搭載紅外感應(yīng)模塊時，機(jī)器人可以在夜間執(zhí)行援助任務(wù)，其可以在72小時的黃金時間內(nèi)不間斷的執(zhí)行救助任務(wù)，有效地利用了寶貴時間、提高了工作效率、減輕了救助人員的工作負(fù)擔(dān)并且提高了被困者的獲救幾率。
再次，通過加固中心搭載平臺，使其可以執(zhí)行運(yùn)送量龐大的運(yùn)輸任務(wù)。地震災(zāi)區(qū)中很多時候運(yùn)送生活物資的車輛不能進(jìn)入，就需要其他運(yùn)輸工具來替代，該機(jī)器人便具有此項運(yùn)輸功能，其六腿結(jié)構(gòu)牢固 且運(yùn)動靈活，具備一定的越障能力，能更好的適應(yīng)災(zāi)區(qū)的路況，及時將必需品等物資運(yùn)送至指定地點(diǎn)。同時，其還有運(yùn)輸人員的能力，可以在往返過程中運(yùn)送救援人員和被困者，免除人力運(yùn)送的缺點(diǎn)，對災(zāi)區(qū)救援工作起到了不可替代的作用。
三.工作原理
該機(jī)器人以開辟救援通路為主要任務(wù)，當(dāng)其行進(jìn)至工作區(qū)域后即開啟清障功能。
采用六足機(jī)構(gòu)的機(jī)器人可以平穩(wěn)的運(yùn)行于路況復(fù)雜的路面，腿部結(jié)構(gòu)具備了較大的伸縮能力，可以越過各種障礙，到達(dá)指定區(qū)域后，由人工遙控選擇合適角度和合適方向，做好準(zhǔn)備工作。
在機(jī)器人的中心內(nèi)搭載平臺上裝備有獨(dú)立的挖掘機(jī)械手，該挖掘機(jī)械手為一臺氣壓挖掘機(jī)械手。當(dāng)前期準(zhǔn)備工作完成后，挖掘機(jī)械手系統(tǒng)運(yùn)作，通過程序控制氣泵的自動化工作。由于挖掘機(jī)械手的設(shè)計目標(biāo)定位于能夠進(jìn)行180°旋轉(zhuǎn)工作，其工作范圍十分寬大，通過對氣壓系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，可以為挖掘機(jī)提供強(qiáng)勁的動力，配合其靈活的機(jī)械腿，可以出色的完成開辟救援通道的任務(wù)。
當(dāng)機(jī)器人工作于城市廢墟中時，中心平臺可以卸載挖掘機(jī)械手，搭載大功率水泥切割機(jī)。很多情況下，救援人員面對大片的水泥樓板、混凝土廢墟無計可施，該地震救援機(jī)器人就可以發(fā)揮其不可替代的作用：切斷樓板，破除殘垣障礙，開辟救援通道。
機(jī)器人可以在很短時間內(nèi)開辟出一條希望之路，若是多個機(jī)器人同時相互配合工作，更能高效的完成人力難以完成的任務(wù)。四.運(yùn)動分析
初始化過程，當(dāng)機(jī)器人受到預(yù)定指令準(zhǔn)備向前移時。由分布在機(jī)器人腿部的左右兩個接觸傳感器，進(jìn)行系統(tǒng)的初始檢測；腿部處于收縮狀態(tài)時控制程序開始運(yùn)行，一側(cè)的三條機(jī)械腿與支架同時工作，將機(jī)器人本體整體平穩(wěn)抬升，至三條機(jī)械腿先后完全伸展，具備一定的越障能力的情況下先前移動；機(jī)器人行走第一步一側(cè)的三條腿各自提升，通過關(guān)節(jié)電機(jī)帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，機(jī)械腿上提，隨后由腿部水平放置的關(guān)節(jié)電機(jī)驅(qū)動機(jī)械腿向前移動至最大步幅，這側(cè)的三條腿停下來。隨后另一側(cè)的三條腿重復(fù)第一步的運(yùn)動過程，完成機(jī)器人向前的行走。
初始化過程中，啟動氣壓電機(jī)，控制電磁閥的動作，機(jī)器人的氣缸系統(tǒng)完成挖掘機(jī)械手的初始狀態(tài)。在主體遷移過程。通過程序控制氣缸系統(tǒng)中的電磁閥，氣壓電機(jī)繼續(xù)保持啟動狀態(tài)，給機(jī)器人的整個氣缸系統(tǒng)充氣，讓機(jī)器人的挖掘機(jī)械手可以在前進(jìn)中保持穩(wěn)定。
機(jī)器人清理障礙的設(shè)計，機(jī)器人就位之后，編寫的程序就會在機(jī)器人腿部移動動作結(jié)束，關(guān)閉第一階段即機(jī)器人移動的所有過程，并對第二階段運(yùn)行的挖掘機(jī)械手進(jìn)行初始化，即挖掘機(jī)械手調(diào)整到工作位置，通過機(jī)械手各個關(guān)節(jié)部位氣泵的控制來操作機(jī)械手的清障工作。五.實現(xiàn)的可能性
本機(jī)器人是針對全國各個地震多發(fā)區(qū)（例如云南的幾條地震帶）的災(zāi)后救援難題進(jìn)行設(shè)計的，在機(jī)器人的模塊組合合理的前題及各個機(jī)械救援手臂的參數(shù)設(shè)置設(shè)計合理的情況下，可以實現(xiàn)對復(fù)雜災(zāi)后環(huán)境的道路清理及救援工作。
該機(jī)器人及多功能于一身，具備執(zhí)行多種任務(wù)的能力，是現(xiàn)實生活中不可或缺的一種先進(jìn)救援機(jī)器人。其獨(dú)特的中心搭載平臺提供了強(qiáng)大的搭載能力，可以根據(jù)需求搭載不同的任務(wù)組件，完成不同情況下的各種任務(wù)。
六.創(chuàng)新點(diǎn)
該救援機(jī)器人移動靈活，救援工作效率高。該救援機(jī)器人實現(xiàn)了多功能及復(fù)雜的救援工作。
采用較為簡單的機(jī)構(gòu)，通過運(yùn)動的有效組合，實現(xiàn)重災(zāi)區(qū)道路的清理。
七.應(yīng)用前景
該機(jī)器人性能先進(jìn)，功能靈活，可以廣泛應(yīng)用于國防科研、抗震救災(zāi)、工業(yè)生產(chǎn)等各個領(lǐng)域。
在國防科研領(lǐng)域：該機(jī)器人可作為樣本研究的實驗機(jī)器人，探究各種結(jié)構(gòu)的可行性以及搭載多種功能組件的系統(tǒng)兼容性。同時可以改裝成為特種機(jī)器人遂行某些特種任務(wù)，偵查、排爆、托運(yùn)傷員以及不穩(wěn)定地帶的巡邏執(zhí)勤任務(wù)。
在抗震救災(zāi)領(lǐng)域：該機(jī)器人可以應(yīng)用于消防搶救工作，探查點(diǎn)地帶的火勢情況，為消防人員的工作提供信息支持和技術(shù)保證。在蟲災(zāi) 地域探查威脅等級，評定受災(zāi)程度，制定初步救災(zāi)計劃等工作。
在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域：機(jī)器人可以排查受損管道，監(jiān)視車間溫度，提示工人禁止違規(guī)操作，對機(jī)械設(shè)備定期的自動維護(hù)并測試生產(chǎn)線的運(yùn)行情況。
八.作品部分照片
九.參考文獻(xiàn)
[1] 王紅軍，魏超.一種地震搜救機(jī)器人運(yùn)動結(jié)構(gòu)設(shè)計研究1674-6864（2010）03-0025-04.[2] 徐草，章亞男，沈林勇，徐解民，龔振邦.廢墟狹縫搜救機(jī)器 人自動送進(jìn)系統(tǒng)研究 1001-4551（2010）11-0110-05.[3] 李斌.蛇形機(jī)器人的研究及在災(zāi)難救援中的應(yīng)用.機(jī)器人技術(shù)與運(yùn)用，2003（3）:22-26.[4] 李集.災(zāi)難救急機(jī)器人.科技展望，2008（7）:24
[5] 宋孟軍，張明路.多運(yùn)動模式移動機(jī)器人的可變形腿運(yùn)動學(xué)分析.1001-2354（2011）05-0046-05 [6] 濮良貴.機(jī)械設(shè)計[第八版].北京：高等教育出版社.2006.[7] 徐元呂.工業(yè)機(jī)器人.北京：中國輕工業(yè)出版社.2006.[8] 張福學(xué).機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社.2000.
第五篇：人生就象爬樓梯
人生就象爬樓梯
母親鼓勵我去應(yīng)聘
那年，我大學(xué)畢業(yè)，為了找一份工作整天在人幫市場奔波。盡管我的要求并不高，但是要找一份稱心如意的工作。我在人才市場奔波了一個月，投出了上百份簡歷，參加了數(shù)十次筆試和面試，等了又等，盼了又盼，結(jié)果工作的事還是沒有一點(diǎn)著落。
我十分沮喪，慢慢地激情也沒有了，整天就待在家里上網(wǎng)玩游戲。父親見此很生氣，時不時主搞一次停電，可是無論怎樣都阻止不了我玩游戲的心情。母親也很為我擔(dān)憂，整天唉聲嘆氣。
那天，母親興沖沖回家，笑瞇瞇地走到我面前，她告訴我她看到了一則招聘啟事，讓我去試試。母親說著遞過來一張紙條，她把啟事抄下來。我興奮地接過紙條，可是一看就泄氣了，公司的要求太高，我去應(yīng)聘那簡直就是不知好歹，丟人現(xiàn)眼。我對母親說我沒希望，就不用去應(yīng)聘了。
母親看我泄氣的樣子，便對我說“孩子，你沒去應(yīng)聘，怎么就知道自己不行，沒有希望呢？”我大聲說：“這明擺著的事，還用得著去應(yīng)聘嗎？”母親又問我：“你認(rèn)為5分鐘能爬多少層樓？”我想了想說：“10層吧！”母親說：“那你現(xiàn)在就下樓去，試試看5分鐘到底能爬多少層樓。”我聽了撲哧一聲笑了，母親還認(rèn)真了，好，爬就爬。
我坐電梯來到梯下，然后來到樓梯口，掏出手機(jī)看了看，便開始爬樓。一層又一層，我走得不快也不慢。不久，5分鐘就到了，我停下了腳步，不由吃了一驚，我居然爬了14層樓。
回到家里，我告訴母親我5分鐘爬了14層樓，母親笑著說：“在沒試之前，你認(rèn)為5分鐘能爬10層樓，可是一試，你卻爬了14層，可見不試不知道。”我笑著說：“是啊!還真沒有想到呢！”母親又說：“任何事情都不能只憑想當(dāng)然，要去試試，才能知道最后的結(jié)果。就說這找工作吧，你認(rèn)為不可能得到的工作，可是只要你肯去應(yīng)聘，說不定就能得到呢！”我恍然大悟，母親讓我爬樓梯，說到底，是為了讓我鼓足勇氣，帶著信心去應(yīng)聘啊！
捷徑并不是最快的路 第二天，我就去了那家公司應(yīng)聘。筆試，面試，過關(guān)斬將，終于脫穎而出，最終我被公司錄用了。得知這個消息，我萬分高興，這多虧了母親啊，是母親讓我去應(yīng)聘，才得到了這份如意的工作。
然而，我高興得太早，報到上班的那天，經(jīng)理安排我打雜，發(fā)傳真打文件什么的都讓我做，我很生氣，可是又不敢發(fā)作，小不忍則亂大謀，因為我還在試用期，說不定這是經(jīng)理在考察我呢！可是回到家里，我還是將心中的不滿發(fā)泄一通。
母親得知我的不幸遭遇，也很為我感到難過，不過她勸我說：“孩子，別著急，慢慢來，一切都會好起來的！”
這樣的話，我聽得多了。職場上的事，不是那么簡單。我滿腹委屈地對母親說：“媽，你不懂。為什么我就那么倒霉，那么多人進(jìn)公司，就讓我一人打雜呢？這不是小瞧人嗎？”母親說：“走，我們下樓去一趟！”我盯著母親：“下樓干什么？”母親不說話，拉著我就往門外走。
來到樓下，母親告訴我現(xiàn)在她坐電梯回家，我走樓梯，那是直路，是捷徑！”母親說：“孩子，話別說得這么絕對！”說完，母親就去坐電梯。我不敢怠慢，開始一步一梯地往樓上爬。
讓我沒想到的是，當(dāng)我來到家門口的時候，母親還沒有出現(xiàn)。我等了一會兒，母親才從電梯里走出來。我笑了，對母親說：“媽，沒想到我比你還先到家！” 母親笑著說：“是啊，我也沒想到呢！我坐電梯，走的是直路，看似是捷徑，但是一路上有進(jìn)電梯有人出電梯，這么一耽擱，反而成為了最慢的路。你走樓梯，走的是彎路，雖說有些遠(yuǎn)，但是一路上你一直在前行，沒有的耽擱，最終反而成為了最快的路。”
母親又說，“現(xiàn)在你在公司打雜，就像是在爬樓梯，看上去是彎路，前途很不樂觀，但是沒有人會把你當(dāng)作對手放在眼里，你正好可以抓住機(jī)會好好學(xué)習(xí)，多了解公司，多了解工作，最終，你會走在別人前頭！”母親這么一說，我豁然開朗，心想經(jīng)理安排我打雜，是給我機(jī)會鍛煉和成長呢！一年之后，我果然在當(dāng)初進(jìn)公司的那批人當(dāng)中脫穎而出，升了職，加了薪，成為經(jīng)理的得力助手。
面對越來越美好的前程和越來越幸福的生活，我想這一切都離不開母親的教誨和幫助，是她讓我明白，人生就像爬樓梯，只有去爬，你才會發(fā)現(xiàn)自己比想象中的要爬得高得多；只有去爬，你才不會落在他人身后，甚至可能出人意料地走在最前頭。
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