【优秀毕设】机械设计制造及其自动化毕业设计说明书Word文档下载推荐.docx
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Thedesignofarobot,includingbodyandfourlegs，robotdrivedbythemotor，constitutethewheelbymechanicalswitchtoachievethepurposeoftherollingand
crawling，therobotwillweightifweadoptthisstructure，enhancetheflexibilityofarobot，increasethespeedoftheoperationofrobots。
Therobot'
slegmightincludetheshoulders、thethigh、andleg，andfourdegreeoffreedomalsoincludedbyoneleg。
Robotismadeupinsomestructures，Legisthemostimportantinstitution，Tomakerobotsbearingability,stabilityandsimple，Sowedesignedthefourlegrobot
Thisdesignineachpartofthestructurecanbedesignedinaccordancewiththeconventional，Soeasilyfabricationandinstallation，Simplestructurecombined，Implementationofarobot,rollingandcrawlingmanysportsmodel，hadhighefficient、
easytocontrol。
keyword：
Legofarobot；
scroll；
crawl；
degreeoffreedom。
目录
引言 1
第一章概述 2
1.1机器人的基本概念 2
1.1.1机器人定义 2
1.1.2机器人的组成 2
1.1.3机器人能力的评判 3
1.1.4机器人发展史 3
1.2腿轮混合机器人的发展现状 5
第二章基本参数及其设计方案 7
2.1机器人基本参数 7
2.1.1基本要求 7
2.1.2设计思路 7
2.2机器人设计方案 7
2.2.1传动方案的确定 7
2.2.2传动方案的设计 8
第三章实体建模 13
3.1渐开线齿轮画法 14
3.2大腿板 19
第四章零件参数 21
4.1电机 21
4.2齿轮 21
4.3同步轮 22
总结 24
参考文献 25
谢辞 26
引言
本设计源于内蒙古自然科学基金项目，要求学生设计一个能够进行步行和轮滑自动切换的从动轮式四足机器人。
此机器人融合了轮滑和步行的优点，具有非常强的地面适应能力，课题有应用前景和理论研究意义。
目前，腿轮混合机器人的研究已相对成熟，比较受研究人员重视的是四腿混合机器人，和两腿机器人相比，四腿机器人拥有更强的承载能力、更好的稳定性，和六腿、八腿机器人相比，四腿机器人结构简单、设计方便，可以使得控制方案更为简单一些。
在现有腿轮混合机器人的研究中，旋转电机安装在腿部活动的关节部位，构成脚的滚轮通过单向离合器安装在所述旋转驱动电机的转轴上。
旋转电机采用了具有自锁功能的电机，单向离合器是单向滚动轴承或单向转动棘轮。
驱动旋转电机安装在腿部活动的关节上使得腿部的重量增加，重心偏移，在腿部运动时增加了腿的惯性，使得机器人整体的稳定性下降，本设计中我们将驱动旋转电机安装在肩部位置，通过齿轮和同步带传动来控制机器人腿部的运动，采用此种传动方式不仅降低了电机的传动速度，而且也使得机器人腿部的运动更加平稳。
26
第一章 概述
1.1机器人的基本概念
1.1.1机器人定义
一般说来，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。
联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：
“一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；
或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。
1.1.2机器人的组成
机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置、控制系统和复杂机械等组成。
执行机构即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其中的运动副（转
动副或移动副）常称为关节，关节个数通常即为机器人的自由度数。
根据关节配置形式和运动坐标形式的不同，出于拟人化的考虑，常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部（加持器或末端执行器）和行走部（对于移动机器人）等。
驱动装置是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使机器人进行动作。
它输入的是电信号，输出的是线、角位移量。
机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置，如步进电机、伺服电机等，此外也有采用液压、气动等驱动装置。
检测装置的作用是实时检测机器人的运动及其工作情况，根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行调整，以保证机器人的动作符合预定的要求。
作为检测装置的传感器大致可以分为俩类：
一类是内部信息传感器，用于检测机器人各部分的内部状况，如各关节的位置、速度、加速度等，并将所测得的信息作为反馈信号送至控制器，形成闭环控制。
另一类是外部信息传感器，用于获取有关机器人的作业对象及其外界环境等方面的信息，以使得机器人的动作能适应外界情况的变化，使之达到更高层次的自动化，甚至使机器人具有某种“感觉”，向智能化发展，例如视觉、声觉等外部传感器给出工作对象、工作环境的有关信息，利用这些信息构
成一个大的反馈回路，从而将大大提高机器人的工作精度。
控制系统有两种方式。
一种是集中式控制，即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。
另一种是分散式控制，即采用多台微机来分担机器人的控制，如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时，主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算，并向下级微机发送指令信息；
作为下级从机，各关节分别对应一个CPU，进行插补运算和伺服控制处理，实现给定的运动，并向主机反馈信息。
根据作业任务要求的不同，机器人的控制方式又可分为点位控制、连续轨迹控制和力（力矩）控制。
1.1.3机器人能力的评判
机器人能力的评判标准包括：
智能，指感觉和感知，包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等；
机能，指变通性、通用性或空间占有性等；
物理能，指力、速度、连续运动能力、可靠性、连用性、寿命等。
因此，可以说机器人是具有生物功能的实际空间运行工具。
1.1.4机器人发展史
1920年捷克斯洛伐克作家卡雷尔·
恰佩克在他的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中，根据Robota（捷克文，原意为“劳役、苦工”）和Robotnik（波兰文，原意为“工人”），创造出“机器人”这个词。
1942年美国科幻巨匠阿西莫夫提出“机器人三定律”。
虽然这只是科幻小说里
的创造，但后来成为学术界默认的研发原则。
1948年诺伯特·
维纳出版《控制论》，阐述了机器中的通信和控制机能与人的神经、感觉机能的共同规律，率先提出以计算机为核心的自动化工厂。
1956年在达特茅斯会议上，马文·
明斯基提出了他对智能机器的看法：
智能机器“能够创建周围环境的抽象模型，如果遇到问题，能够从抽象模型中寻找解决方法”。
这个定义影响到以后30年智能机器人的研究方向。
1959年德沃尔与美国发明家约瑟夫·
英格伯格联手制造出第一台工业机器人。
随后，成立了世界上第一家机器人制造工厂——Unimation公司。
由于英格伯格对工业机器人的研发和宣传，他也被称为“工业机器人之父”。
1962年美国AMF公司生产出“VERSTRAN”（意思是万能搬运）,与Unimation
公司生产的Unimate一样成为真正商业化的工业机器人，并出口到世界各国，掀起了全世界对机器人和机器人研究的热潮。
1962年-1963年传感器的应用提高了机器人的可操作性。
人们试着在机器人上安
装各种各样的传感器，包括1961年恩斯特采用的触觉传感器，托莫维奇和博尼1962
年在世界上最早的“灵巧手”上用到了压力传感器，而麦卡锡1963年则开始在机器人中加入视觉传感系统，并在1965年，帮助MIT推出了世界上第一个带有视觉传感器，能识别并定位积木的机器人系统。
1965年约翰·
霍普金斯大学应用物理实验室研制出Beast机器人。
Beast已经能通过声纳系统、光电管等装置，根据环境校正自己的位置。
20世纪60年代中期开始，美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡大学等陆续成立了机器人实验室。
美国兴起研究第二代带传感器、“有感觉”的机器人，并向人工智能进发。
1968年美国斯坦福研究所公布他们研发成功的机器人Shakey。
它带有视觉传感器，能根据人的指令发现并抓取积木,不过控制它的计算机有一个房间那么大。
Shakey可以算是世界第一台智能机器人，拉开了第三代机器人研发的序幕。
1969年日本早稻田大学加藤一郎实验室研发出第一台以双脚走路的机器人。
加藤一郎长期致力于研究仿人机器人，被誉为“仿人机器人之父”。
日本专家一向以研发仿人机器人和娱乐机器人的技术见长，后来更进一步，催生出本田公司的ASIMO和索尼公司的QRIO。
索尼公司QRIO机器人。
1973年世界上第一次机器人和小型计算机携手合作，就诞生了美国Cincinnati
Milacron公司的机器人T3。
1978年美国Unimation公司推出通用工业机器人PUMA，这标志着工业机器人技术已经完全成熟。
PUMA至今仍然工作在工厂第一线。
1984年英格伯格再推机器人Helpmate，这种机器人能在医院里为病人送饭、送药、送邮件。
同年，他还预言：
“我要让机器人擦地板，做饭，出去帮我洗车，检查安全”。
1998年丹麦乐高公司推出机器人（Mind-storms）套件，让机器人制造变得跟搭积木一样，相对简单又能任意拼装，使机器人开始走入个人世界。
索尼公司AIBO机器人。
2002年美国iRobot公司推出了吸尘器机器人Roomba，它能避开障碍，自动设计行进路线，还能在电量不足时，自动驶向充电座。
Roomba是目前世界上销量最大、最商业化的家用机器人。
2006年6月，微软公司推出MicrosoftRoboticsStudio，机器人模块化、平台统一化的趋势越来越明显，比尔
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