国创结题答辩 --光纤适配器基座复合式上料装置设计及实验研究

1、Robocup实物救援机器人实物救援机器人 机构改进与实现研究机构改进与实现研究 一、项目背景介绍一、项目背景介绍 三、机器人三、机器人 方案的确定方案的确定 二、全地形环境分析二、全地形环境分析四、具体零部件的研制与装配四、具体零部件的研制与装配 五、实物展示五、实物展示六、总结六、总结一、项目背景介绍一、项目背景介绍 灾后废墟 对于我国，是世界对于我国，是世界上灾难发生最为严重的上灾难发生最为严重的少数国家之一，具有灾少数国家之一，具有灾害种类多、发生频率高害种类多、发生频率高和分布地域广等特点。和分布地域广等特点。全地形适应型机器人应全地形适应型机器人应运而生，并会在实地救运而生，并会在

2、实地救援中大显身手。援中大显身手。二、全地形环境分析二、全地形环境分析（a）迷宫）迷宫 宽度宽度1.2m（b）楼梯）楼梯 40-45度，阶高度，阶高20CM，阶深，阶深20-35CM （c）斜坡）斜坡 45度，地毯度，地毯（d）高台）高台 高度为高度为3040cm（e）非结构地形）非结构地形1.全地形环境介绍全地形环境介绍2.地形环境对机器人的要求地形环境对机器人的要求三、机器人三、机器人 方案的确定方案的确定 一、行走方案一、行走方案三、机器人三、机器人 方案的确定方案的确定 一、行走方案一、行走方案轮式轮式 该机器人车体可分为前后两部该机器人车体可分为前后两部分，车体中部用万向节或铰链连接

3、，分，车体中部用万向节或铰链连接，使得车体的前后两部分能够相对的使得车体的前后两部分能够相对的做一定程度的移动或转动，以便在做一定程度的移动或转动，以便在坎坷不平的非地形结构路面上也能坎坷不平的非地形结构路面上也能够具有很好的越障性能。够具有很好的越障性能。 电机输出轴不经过减速器电机输出轴不经过减速器直接与履带驱动轮相连直接与履带驱动轮相连 电机输出电机输出轴先经一级轴先经一级齿轮减速器齿轮减速器再与履带驱再与履带驱动轮相连动轮相连三、机器人三、机器人 方案的确定方案的确定 一、行走方案一、行走方案 利用刚性连杆将车体固定在车轮驱动电机的外利用刚性连杆将车体固定在车轮驱动电机的外壳上，为使其

4、具有很好的避震性能，可以考虑将其壳上，为使其具有很好的避震性能，可以考虑将其换成如右图所示的麦弗逊悬挂机构，在弹性阻尼系换成如右图所示的麦弗逊悬挂机构，在弹性阻尼系统的作用下，可保证在崎岖路面上车体仍能够平稳统的作用下，可保证在崎岖路面上车体仍能够平稳前进。前进。三、机器人三、机器人 方案的确定方案的确定 一、行走方案一、行走方案腿式腿式 该机器人行走时以“三脚架”式步态运动，6条腿均具有一定的柔顺性，即使是在坎坷路面上行走也具有一定程度的避震性能。当行走过程中遇到障碍物时，腿可以旋转一周，改变自身姿态以便顺利通过障碍。采用直流电机作为动力源，将其通过联轴器与C型轮相连，也可省去联轴器，将电机

5、输出轴与C型轮直接相连。控制方面，每条腿均有一驱动器，放置在车体底盘上直流电机旁边，六个驱动器之间的相互配合控制使得六个C型轮的相互协调运动，促使整个车体具有一定的全地形适应能力。三、机器人三、机器人 方案的确定方案的确定 一、行走方案一、行走方案履带式（单节）履带式（单节）电机输出轴与履带轮同轴时（无减速器或齿轮减速器）（无减速器或齿轮减速器）电机的两种安放形式（同侧与异侧放置）（同侧与异侧放置）三、机器人三、机器人 方案的确定方案的确定 一、行走方案一、行走方案履带式（单节）履带式（单节）电机输出轴与履带轮轴垂直时（考虑蜗轮蜗杆减速器）（考虑蜗轮蜗杆减速器）电机的两种安放形式（履带轮内侧与

6、外侧放置）（履带轮内侧与外侧放置）三、机器人三、机器人 方案的确定方案的确定 一、行走方案一、行走方案多节履带（腿履复合）式多节履带（腿履复合）式 摆臂的出现甚至数量的增多使得机器人全地形适应能力增强，但同时也意味着机构方案的设计与驱动程序的编写、控制难度均会提高各种腿履复合式机器人各种腿履复合式机器人三、机器人三、机器人 方案的确定方案的确定 一、行走方案一、行走方案一、行走方案一、行走方案 取消主体履带，加取消主体履带，加强四只摆臂的作用，主强四只摆臂的作用，主要的传动机构都放在摆要的传动机构都放在摆臂内。其中外摆臂可绕臂内。其中外摆臂可绕摆臂中心轴摆动以辅助摆臂中心轴摆动以辅助越障，越障

7、，主体可围绕中心主体可围绕中心轴转动轴转动，以调节重心，以调节重心，增强稳定性。增强稳定性。三、机器人三、机器人 方案的确定方案的确定 一、行走方案一、行走方案 依据对全地形虚拟环境的分析而初步确定机器人的相关参数依据对全地形虚拟环境的分析而初步确定机器人的相关参数三、机器人三、机器人 方案的确定方案的确定 动作设计：动作设计：以机器人上高台为例，以机器人上高台为例，简易图如右所示简易图如右所示一、行走方案一、行走方案三、机器人三、机器人 方案的确定方案的确定 二、传动方案二、传动方案三、机器人三、机器人 方案的确定方案的确定 （一）主体部分，主（一）主体部分，主要用直齿轮的相互啮要用直齿轮的

8、相互啮合，主轴与大齿轮相合，主轴与大齿轮相对支撑板用法兰和挡对支撑板用法兰和挡圈固定，小齿轮转动圈固定，小齿轮转动带动支撑架运动以实带动支撑架运动以实现主体箱的摆动现主体箱的摆动二、传动方案二、传动方案（二）履带的转动，外摆臂内，锥齿轮（二）履带的转动，外摆臂内，锥齿轮+链轮链轮（三）摆臂的摆动，内摆臂内，涡轮蜗杆（三）摆臂的摆动，内摆臂内，涡轮蜗杆+链轮链轮驱动轮内利用内外套轴以实现摆臂轴的驱动轮内利用内外套轴以实现摆臂轴的双自由度输出双自由度输出四、具体零部件的研制与装配四、具体零部件的研制与装配 1.驱动轮套筒的设计驱动轮套筒的设计 履带的转动与履带的转动与摆臂的摆动均在摆臂的摆动均在同

9、一轴心上实现同一轴心上实现的，驱动轮内利的，驱动轮内利用内外套轴以实用内外套轴以实现摆臂轴的现摆臂轴的双自双自由度输出由度输出四、具体零部件的研制与装配四、具体零部件的研制与装配 2.履带轮中心距微调机构履带轮中心距微调机构 实际加工过程中，由于同步带实际加工过程中，由于同步带型号、同步轮齿数的设定不同，型号、同步轮齿数的设定不同，其外径尤其是中心距会有所差异。其外径尤其是中心距会有所差异。从动轮轴两端做适当修改，并加从动轮轴两端做适当修改，并加上了一工字板，二者能都相对运上了一工字板，二者能都相对运动，后者固定在摆臂挡板上。调动，后者固定在摆臂挡板上。调节工字板上的螺钉即可调节从动节工字板上

10、的螺钉即可调节从动轮与驱动轮之间的中心距，以满轮与驱动轮之间的中心距，以满足加工与装配的要求。同时，轮足加工与装配的要求。同时，轮子上开适当凹槽，以减少同步带子上开适当凹槽，以减少同步带脱齿的情况。脱齿的情况。五、实物展示五、实物展示视频动画视频动画六、总结六、总结创新点创新点在确定腿履复合式的行走方案后，突破性的摒在确定腿履复合式的行走方案后，突破性的摒弃主体履带，增强四摆臂的作用，并且主体可绕弃主体履带，增强四摆臂的作用，并且主体可绕中心轴转动以调节重心，提高了救援机器人对灾中心轴转动以调节重心，提高了救援机器人对灾难环境的适应能力和主动越障能力。难环境的适应能力和主动越障能力。传动系统采用蜗轮蜗杆传动和空心套轴结构，传动系统采用蜗轮蜗杆传动和空心套轴结构，提高了整体的结构紧凑性，保证传动的平稳。提高了整体的结构紧凑性，保证传动的平稳。中心距的调节机构。中心距的调节机