毕业论文：模拟物流机器人的总体结构设计毕业论文

1、毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书专业（班）专业（班）： 05 机电一体化机电一体化 姓名姓名： 刘帅刘帅 课题名称、主要内容和基本要求课题名称：模拟物流机器人的总体结构设计主要内容： 1、根据工况要求研究机器人的工作原理2、学习主题是模拟物流机器人的工作过程，实现工件运输功能，完成总体的结构设计，并对关键部件作 CAD 图或三维立体图的设计。3、负责机器人整体设计，确定机械部分各相关的尺寸及电机选型等。在制作环节中，完成焊接工作和整体调试工作。机器人完成后能实现从工件库中挑选出圆形或方形工件，送到指定的地点进行堆垛。基本要求：1、了解模拟物流机器人的应用范围2、分析模拟物流机器人机

2、械结构和功能原理3、通过分析完成结构方案的设计，经加工、焊接等工序完成机器人的组装工作。 进度安排周次工作内容执行情况5-6查询、收集资料、市场调查、确定总体设计方案，并进行电机选型。7了解组成机器人所需的材料，选材，制定采购清单8完成机器人结构设计并进行改良910协调其它部件的加工制作，并配合其它成员进行整体组装，对需要焊接的部件进行焊接和调整11-12完成机器人总体结构设计图纸13试运行，并对的结构进行改良14-15写毕业论文16毕业论文审核、修改17毕业答辩 指导教师评语 指导教师签名： 评阅教师评语 评阅教师签名： 毕业设计（论文）成绩答辩委员会主任签名： 摘摘 要要机器人学是当今世界

3、极为活跃的研究领域之一，它涉及计算机科学、机械学、电子学、自动控制、人工只能等多个学科。机器人是一种典型的现代机电一体化产品。随着科学技术的发展，机器人已成为人类的好帮手。在航空航天、深害探测中，往往使用机器人去代替人类完成艰巨又复杂的极限工作任务。工业机器人自诞生到现在近半个世纪以来，已广泛应用于国民经济各个领域。今天，机器人又深入到现代生产、国民经济和人们的生活当中。作为机电一体化专业的大学生，有必要掌握一定深度的机器人技术方面的知识，以便在工作、学习和生活中不断提自己的能力和水平。我们的毕业设计课题是模拟物流机器人的设计与制作，本文主要介绍模拟物流机器人的总体结构设计。全文分为四章，第一

4、章是绪论，它包括的内容有毕业设计课题的来源以及研究的目的和意义。第二章是机器人的总体结构分析，通过对搬运机器人的功能的分析来确定机器人所需要的零部件，接着是对机器人的一定方式的分析，对步行机器人和轮式机器人的优缺点结合模拟环境进行比较，确定轮式机器人为最终方案。第三章是机器人的总体机械结构设计，主要将了机器人的组装，以及组装时要注意的问题。而且还提供了本机器人的工程图以及效果图。第四章是对制作机器人整个过程的总结。由于我的水平有限，文中难免存在不当之处，所以我恳请各位老师给予批评指正。最后要感谢和我一起制作机器人的组员已经我的指导老师。关键词： 模拟物流机器人、总体结构设计、工程图、效果图 目

5、录目录摘 要.IV第一章 绪论.11.1 毕业设计课题的来源及研究的目的和意义.1课题来源.1课题的目的和意义.21.2 课题主要研究的内容.2第二章 机器人总体结构分析.42.1 功能分析.42.2 移动式机器人分析.5步行式机器人分析.5轮式机器人.9本机器人的驱动方式.132.3 机器手分析.132.4 其他方面分析.14第三章 机器人总体机械结构的设计.163.1 总体结构设计.163.2 机器人的组装.183.3 安装时需要注意的问题.203.3 机器人的效果图.22第四章 课题总结.24参考文献.27致谢.28附录.29第一章第一章 绪论绪论1.1 毕业设计课题的来源及研究的目和意

6、义毕业设计课题的来源及研究的目和意义 机器人学的进步和应用是二十一世纪自动控制最大的成就，是当代具有最高意义的自动化。进入二十一世纪，人们已经越来越亲身的感受到机器人深入产业、深入的生活、深入社会的坚实步伐。 近年来机器人作为机械学、电子学、计算机技术、人工只能等学科的典型载体被广泛地用来作为高校教学和研究的选题之一。机器人专业研究方向如雨后春笋般的出现，机器人赛事也方兴未艾。图 1 为大学生机器人 图 1比赛现场。 机器人比赛的宗旨是唤起青少年课外科技活动的兴趣和热情，培养学生的科学创新精神，激发思维的想象力，鼓励理论与实践的相结合。机器人的应用越来越广泛，我们机电一体化专业就是专门培养一批

7、对机器人学有所了解大学生。每年我们都会举行大学生机器人大赛，通过比赛我们将对机器人学了解更加深入，对机器人未来的发展有很大的帮助。机器人学已不仅仅是科学家门的专利，作为大学生的我们已经能够具备设计和制作机器人，因为我们对机器人有着浓厚的兴趣。我们毕业设计的课题来源于2008 年全国职业院校技能大赛高职组“机器人”项目竞赛做为参考题目，机器人在比赛场地中从工件库中挑选出球形白色工件，并送入加工槽，再从工件库中挑选出红色立方形工件，送到仓库，堆垛排列。因此我们的毕业设计任务是制作出一台物流搬运机器人，其功能是实现乒乓的搬运。 课题的目的和意义课题的目的和意义机器人技术是机电一体化技术的典型应用。包

8、括有机械技术、计算机技术、以及传感器机器等。我们得所制作的机器人都将用到以上技术，通过机器人的制作可以增强我们的专业知识。 机械技术是机电一体化繁荣基础，它对系统的结构、重量、体积、刚性与耐用性等有着重要的影响。通过机器人结构的设计我们对机械技术有了更深的了解。 信息处理技术包括信息的输入、识别、变换、运算、存储及输出技术，他们大都依靠计算机来进行的。通过对机器人的编程我们的计算机技术水平也有了响应的提高。传感器技术是机器人的关键拘技术，它将所测得的各种参量如位移、位置、速度、力、温度等信号转换为统一规格的电信号输入到信息处理系统中。通过对机器人传感器得安装、选择以及编程让我们更加深入得体会到

9、了传感器的重要性。我们通过对机器人进行创意设计和制作实践以及组装编程等，增强了我们的动手能力，培养团队意识与合作精神，拓展我们的视野，丰富我们的知识，提升我们的综合素质。 俗话说“实践出真知” ，我们自己动手制作将创意变为现实，制作过程中难免会遇到各种各样的问题，通过大家的研究和讨论解决所出现的问题深切感受到理论与实践相结合的重要性。有了制作机器人的经历，相信在事物的分析、判断，规划等能力上都有一定的进步。在日后的工作当中，将给我们带来很大的帮助。1.2 课题主要研究的内容课题主要研究的内容在这次毕业设课题当中我主要研究的是机器人总体设计方面的内容。模拟物流机器人主要组成部分为：机械手爪用于抓

10、取物体，传感器用于巡线导航，电池提供电源，电机为机器人的动力源，车轮用于驱动机器人移动，底盘用来装载所有的零部件，重点是研究各个零部件相关的装配尺寸。首先测量电机、电池以及电路板等零部件的尺寸，确定机器人底盘的尺寸大小。然后将底盘的草图绘制在草稿纸上，并且标注好尺寸，再用 CAD软件进行三维建模。通过研究和讨论确定方案可行，最后生成二维工程图纸进行机加工。底盘的尺寸要保证既能将所有零件都安装上去，而且不能剩余大量空间。尺寸不够，则导致零件安装不上，尺寸过大则浪费空间，增加了机器人的自身重量，所以把握好底盘的尺寸是非常关键的。各个零件之间的安装顺序会影响安装质量，零件安装的顺序要尽量避免在安装时

11、有其他零件的障碍，否则出现零件固定不牢，有缝隙等。安装时用螺钉螺母固定的零件不宜固定太紧，这样容易损坏零件，并且在拆卸改进时带来不便，拆卸次数多了会造成滑丝现象。结构总体设计最关键的是各个零件之间的尺寸协调问题，零件之间不能太紧密也不能离得太远，同时要保证机器人最后运行的稳定性。因此完成此次总体结构设计还需查阅许多机器人安装的相关书籍。通过查阅相关的资料，不断积累总体设计方面的知识，争取将此次物流搬运机器人的总体结构尽量设计的完美。各零件的安装位置的设计如下：电机三个，前端一个负责驱动手抓。后端二个驱动轮子。安装在车身的前端下方，便于寻线导航。万向轮安装在传感器前端进行方向操纵。本次设计研究的

12、机器人的工作过程是：通过巡线传感器检测来自地板上轨迹来锁定运动方向，在轨迹的终点放置机器人所要搬运的物体。机器人到达终点后，由电机驱动的手抓将物体加紧，随后车身旋转确定方向，最后巡线返回完成搬运。第二章第二章 机器人总体结构分析机器人总体结构分析2.1 功能分析功能分析 搬运作业是指用一种设备握持工件，并从一个加工位置移到另一个加工位置。因此制做搬运机器人必须满足以上要求，握持工件必备机械手抓，通过电机带动手抓的捏合来抓取工件。并且做为自动化作业的机器人还必须具备传感器导航系统，保证机器人进行搬运作业的准确性和稳定性。 机器人移动需要运动机构，它能够使机器人在它的环境中无约束的运动。但是运动有

13、纵多不同的可能途径，因此机器人运动方法的选折是移动机器人设计的一个重要方面。在实验室中已经有能够行走、跳跃、跑动、滑动、游泳、飞翔和滚动的研究机器人。这些运动机构中的大部分一直受到它们生物学上对应物的启示。 然而有一个例外：有源动力轮是人类发明的，它在平地上达到极高的效率。这一机构对生物系统而言，不完全是外来的。我们的两足行走系统可有一个滚动的多边形来近似。随着步具的减小，多边形就逼近为一个圆或轮，但是在自然界中，没有创造出完全旋转、有源动力的关节，而这正是轮式运动所需的技术。 生物系统在穿越各类崎岖不平环境的运动中取得成功，因此有希望模拟他们对运动机构的选择。但是由于若干原因，在这方面复制自

14、然界是很困难的。首先，在生物系统中，通过结构的复制可以容易的实现机械的复杂性。结合专业化知识，细胞分割技术可以很容易地制造出一个有几百条腿和成千上万根感知纤毛的千足虫。在人造结构中，各部分必须单个的制作，因此不存在这种规模的机体。此外，细胞是能极小化的微观组件，由于微小的尺寸和重量，昆虫达到了人类制造技术还一直不能做到的鲁棒性水平。 由于这些限制因素，一般移动机器人要么用轮式的机构，要么使用有关节的腿式机构。2.2 移动式机器人分析移动式机器人分析步行式机器人分析步行式机器人分析步行式机器人受到生物学上的很多启发，因此检验一下生物学上成功的有腿系统是有益的，许多不同腿的结构已经在各种各样的生物

15、体成功的存在。大型动物，如哺乳动物和爬行动物有四条腿，而昆虫有六条腿甚至更多。某些哺乳动物仅靠两条腿行走的能力已经很完美。尤其是人类，平衡能力已经进展到甚至可用单腿进行跳跃的水平。这种异常的机动性是以很高的代价得来的，保持平衡的更复杂的主动控制。 假定三条腿的动物能保证其重心处在地面接触的三脚区内，它就能展示静止稳定的姿态。如三条腿的凳子所展现那样，静止稳定性意味着不需要运动而保持平衡。在没有外力时，稳定性小的偏离会被动地予以校正而趋向稳定的姿态。 但是机器人必须抬腿行走，为了能达到静态行走机器人必须至少有六条腿。在这种结构下，有可能设计出一种步态。按此，腿的静态稳定三脚区总是与地面接触。 昆

16、虫和蜘蛛一出生立即能行走，对它们来说，行走时的平衡问题比较简单。四条腿的哺乳动物一出生不能立即稳定的行走，但是它们能很容易的站立。比如野生动物，在它们能站起来之前要花好几分钟来尝试，然后又要花好几分钟学习行走而不摔倒。两条腿的人类，刚出生是不可能以静止稳定方式站在一个位置。婴儿需要几个月才能站力和行走，甚至需要更长的时间来学习跳跃、跑步和单腿站立。 各个腿的复杂性种类繁多，也存在潜在的能力。再者，生物世界提供了丰富的处于两个极端的例子。例如，毛虫利用液压，通过构件体腔和增加压力使各腿伸展，而且通过释放液压使各腿纵向的收回，然后刺激单个可拉伸的肌肉，牵引腿靠向身体。各腿只有一个自由度，它沿着腿纵

17、向的定方向。向前运动依赖于体内的液压，它能伸张两腿间的距离。毛虫的腿在机械上很简单，即利用少数的外表肌肉完成了复杂的整体运动。在另一极端，连同脚趾的深层刺激，人腿有七个自由度以上的自由度，十五个以上的肌肉群，激励八个复合的关节。在步行式移动机器人情况下，通常要求至少两个自由度，通过提起腿和将腿摆动向前，使腿向前运动。尽管迄今为止步行机器人还没有大量的工业应用，但是腿式运动仍是一个长期研究的重要领域。腿式机器人数目最少的是单腿机器人。有几个理由说明，使腿的数目尽量少是有益的。机身的质量对行走机器人是十分重要的，而一条腿使累加的腿的质量最小。当机器人有几条腿时，就要求腿之间的协调，一条腿就不需要这

18、种协调了。也许最重要的是，单腿机器人使腿式运动的基本优点最大化：在全跟踪的场合，如轮子一样，腿与地面只有一个接触点。单腿机器人只需要一系列的单点接触，就能经受最粗糙的地形。而且取一个跑步的起点，跳跃的机器人可动态的跨过比它步伐大的沟隙。制造单腿机器人的主要困难是保持平衡。一条腿的机器人不仅不可能静态行走，而且在静止时保持静态稳定也不可能。机器人或者改变他的重心，或者给出校正力，总之必须主动自我平衡，因此成功的单腿机器人必须动态的稳定。在过去的十年中，已经展示了各种类型成功的双腿机器人如图 2，已经证明双腿机器人能跑、跳和上下楼梯行走，甚至玩空中把戏，如翻跟斗等。在商业部门，本田和索尼公司在过去

19、十年已经做出了重大的进展，并已能制造出高功能的双腿机器人。两个公司设计的小型、有动力的关节，实现了现有商业伺服机闻所未闻的功率和重量性能指标。这些新的智能伺服机，不仅提供了强大的激励，而且用转矩感知和闭环控制方法提供了柔性的激励。索尼梦想机器人 SDR-4X 模型是 1997 年开始研究的结果，它以运动表演和交际娱乐为基本目的。这个具有 38 个自由度的机器人，为了声音的精细定向、基于图像的人员识别的单板微型立体景深图像的重构以及有限的语音识别，装 图 2有七个麦克风。给定了流动性和运动表演的目标，索尼公司花费了巨大的经历设计了标准的应用系统的运动，这能使他们的技术人员能以简单的的方式编排舞蹈

20、。步行式机器人一个最重要的特征是他们像人的外形。他们可以制造成和人相近的尺寸，这使得它们在人机交换的研究中成为出色的交通工具。 图 3 尽管四腿站立不动可以被动的稳定住，但要行走仍具有挑战性。因为在步行期间，为了保持稳定，机器人的中心必须主动的偏移。最近，索尼投资数百万美元开发一个叫最做 AIBO 的四腿机器人。为了制作这个机器人，索尼开发了近实时的新机器人操作系统和新的啮合伺服电机。它具有足够大的力矩支持机器人，还保证安全的可向后运动。四退机器人如图 3，在人机交互研究中，具有当作有效人造物的潜能。比如，人类可以像对待宠物一样对待机器人，并可以像人和狗那样发展感情。由于行走期间的静态稳定性降

21、低了控制复杂性，六腿结构在移动机器人学中曾经很流行。如图 4 六腿机器人在大多情况下，各条腿有三个自由度，包括臀部弯曲、膝盖弯曲和臀部外展。昆虫被证明是地球上最成功的运动生物，它们擅长于用六足穿越所有形式的地形，甚至倒着行走。目前，人造六腿机器人于六腿昆虫的性能之间的差距仍然很大。有趣的是，这并不由于机器人缺乏足够的自由度，而是因为昆虫把为数不多的主动自由度于被动机构结合起来，如细微倒毛和和质地粗糙的肉趾，这极大的增强了各腿的爪力， 图 4机器人学对这种被动的末端结构的深入研究才刚刚开始。 步行式运动是机器人和地面之间的点接触为特征。其主要优点包括在粗糙地形上的自适应性和机动性。因此只需要一组

22、点接触，所以只要机器人能够保持适当的地面步距，这些点之间的地面质量是无关紧要的。另外，只要步行机器人的步距大于洞穴的宽度，他就能跨过洞穴和裂口。步行式机器人的最后一个优点是，有高度的技巧来操纵环境中的物体。举一个精彩的昆虫例子，即是甲壳虫，它用灵巧的前肢在运动的同时能够滚动一个球。步行机器人运动的最主要的缺点包括动力和机械的复杂性。步行机器人的腿可能包括几个自由度，必须能够支撑机器人部分总重量，而且在许多机器人中，腿必须能够抬高和放低机器人。另外，如果腿有足够的数量自由度，在许多不同的方向给予力，机器人就能实现高度的机动性 轮式机器人轮式机器人轮式机器人主要有四种轮子类型，在运动学方面他们差别

23、很大。因此轮子类型的选择对移动机器人的整个运动学有很大的影响。标准轮（图 5）和小脚轮（图 6）有一个旋转主轴，因而是高度有向的。在不同的方向运动，必须首先沿着垂直轴操纵轮子。这两种轮的主要差别在于标准轮可以完成操纵而无 图 5 图 6副作用，因为旋转中心经过接触片着地，而小脚轮绕偏心轴旋转，在操纵期间会引起一个力，加到机器人的底盘。瑞典轮和球形轮二者的设计比传统的标准轮受力方向的约束少一些。瑞典轮的功能与标准轮一样，但它在另一方向产生低的阻力。该方向有时垂直与常规方向，有时在中间角度。球形轮是（图 7）一种真正的全向轮，经常被设计成可以沿任何方向受动力而旋转。实现这种球形构造的一种机构模仿了

24、计算机鼠标的结构。无论用什么轮，在为所有地形环境设计的机器人和具有三个以上轮子的机器人中，正常情况下需要一个悬挂系统以保持轮子与地面的接触。一种最简单的悬挂方法是轮子本身设计成柔性的。例如，在某些使用小脚轮的四轮室内机器人情况下，制造厂家已经把软橡胶可变形的轮胎用在轮上，制作基本的悬挂体。当然，这种有限的解决方案不能与应用中错 图 7综复杂悬挂系统相比拟。在应用中，对明显的非平坦地形，机器人需要更动态的悬挂系统。轮式机器人类型的选折与轮子装配或轮子几何特征的选择密切相关。移动机器人的设计者在设计轮式机器人的运动机构时，必须同时考虑这两个问题。为何轮子的类型和轮子的几何特征如此重要？因为机器人的

25、三个基本特征由这些选折所支配：机动性，可控性和稳定性。一些机器人是全向的，这以为着他们可以在任何时候沿着地面（x,y）向任意方向运动，包括机器人绕它自己的垂直轴转。这一层次的机动性需要能朝一个以上方向运动的轮子。所以，全向机器人经常使用有动力的球形轮。在研究领域中，可实现高度机动性的其他类的移动机器人是很普遍的，它们只比全向结构机器人稍微差一点。这种类型的机器人，在特定方向上的运动可能开始需要一个旋转运动。一般来说，可控性和机动性之前存在着逆向关性。例如，对全向装置，诸如四小脚轮结构，要求效果显著的处理能把期望的转动和平移的速度转换成单个轮子的命令。而且，这种全向装置经常在轮子上有较大的自由度

26、。对一个特定的行走方向，控制全向机器人也比较困难，而且当它与比较小的机动性装置比较时往往准确度较低。迄今为止，轮子一般是移动机器人学和人造交通车辆中最流行的运动机构。它可以达到很高的效率，而且运用比较简单的机械就可实现它的制作。另外，在轮式机器人设计中，平衡通常不是一个研究的问题。因为在所有的时间里，轮式机器人一般都被设计成在任何时间里所有的轮子均与地接触。因而，三个轮子就足以保证稳定平衡。轮式机器人研究倾向于把重点放在牵引、稳定性、机动性及控制问题，而不是担心平衡。为覆盖所有的预期地形，机器人的轮子能否提供足够的牵引力和稳定性，机器人的轮子结构能对机器人的速度进行有级的控制吗。.总之，没有理

27、想的驱动结构可以同时使稳定性、机动性和可控性最大化。各移动机器人的应用对机器人设计问题上唯一的约束，而设计者的任务就是在折衷的空间中，选择最合适的可行的驱动结构。图 8 给出了轮子结构的概述，按轮子数目的排序，表中描述了特殊轮子类型的选择和机器人底盘上他们几何结构的两个方面。图 8 本机器人的驱动方式本机器人的驱动方式步行式机器人在行走时总得不停的调整重心以保证不会跌倒，此时控制器必须不断的将机器人的平衡状态反馈回来，然后机器人不停地改变加速度或者重心的位置以满足平衡或定位的要求。这种机器人结构复杂动静平衡不好控制，步态的调整也是一难点而且速度缓慢，同时价格昂贵。轮式机器人可以不用考虑自身的平

28、衡问题，而且结构简单，价格便宜，制作方便，因此通过步行式机器人与轮式机器人的比较，以及我们模拟环境的分析，采用轮式机器人是最佳的选择。我们的模拟物流机器人采用的是三轮式机器人，因为三个轮子就足以保证机器人的稳定平衡，再者我们所模拟的地形是光滑的地板，并非崎岖不平的地形，所以选折了三轮子来支撑机器人. 机器人的前端有一个无动力万向轮，之所以选择万向轮为前端操纵是因为它可以实现任意方向旋转，行走极其灵活。机器人的后端有两个独立的驱动轮，他的作用主要是牵引机器人。驱动轮的动力源为两个小型的伺服电机，可由程序对其的转速等参数进行设置。2.3 机器手分析机器手分析我们的模拟物流机器人所搬运的物体是乒乓球

29、，我们考虑的是用带有连杆机构的机器手爪（如图 9）来抓取乒乓球以实现对乒乓球的搬运。因此机械手是整部机器人的关键部分。 图 9手抓抓取物体要的最基本的动作就是张开手抓和闭合手抓。因此我们选用了连杆机构，连杆机构加工方便，价格便宜，运动灵活，比较容易实现抓取动作。其动作过程如下：首先由电机驱动的杆 1 通过齿轮啮合带动杆 2，同时杆 1 和杆 2 通过连杆机构带动其余的杆进行物体的抓取和释放,抓取还是释放由电机的转动方向来控制，通过编程即可对其控制。机器手爪制作是用铝材料制作的，铝材料质量相对对铁轻很多，电机驱动时的负荷不是很大。由于是金属材料制作的手抓，其抓取乒乓球时与乒乓球接触的部位要添加些

30、棉花之类的，目的是避免打滑不至于被夹取的物体脱落。接下来分析乒乓球，目前通用的乒乓球的直径为 40 毫米，重量为 2.7克。我们的机器手爪的最大张开距离约有 50 毫米，闭合距离为 30 毫米，因此实现乒乓求的夹取是完全合理的。2.4 其他方面分析其他方面分析我们采用的电源是 6V 的直流电源，由 4 个 1.5V 的电池组成（如图 10）。电池安放在电池槽中，由于底盘下端的空间不足，电池槽由螺钉固定在底盘的上端。这种 1.5V 电池价格便宜，易于购买，拆卸方便，电源恒定。 图 10我们采用的是六个触头的巡线传感器（如图 11），分别有六个指示灯，当其检测到物体时，则该触头的指示灯亮，提示我们

31、某个触头正在工作。六个触头分别用螺钉固定在底盘的下端，需要注意的是触头与金属底盘必须绝缘，否者 图 11造成短路现象，导致传感器失效。我们的电路控制板（如图 12）是安放在机器人底盘的上端，也由螺钉固定。安装在上端的好处是方便设计者的安装与调试。图 12第三章第三章 机器人总体机械结构的设计机器人总体机械结构的设计3.1 总体结构设计总体结构设计如图为总体结构图，其主要由如下的零部件组成：1 号零件：驱动轮，数量两个 2 号零件：螺柱，数量四个3 号零件：电机，数量三个4 号零件：万向轮，数量一个5 号零件：手爪，数量一个6 号零件：电池盒，数量一个7 号零件：底盘，数量一个 图 13 主视图

32、 图 14 俯视图 图 15 左视图3.2 机器人的组装机器人的组装在机器人的组装中我们用到了的工具有螺丝刀、螺钉、螺母、虎口钳、榔头、锯子、锉刀等一系列器材。安装第一步：首先安装两个驱动轮的电机，两电机的安装位置在底盘的后端，固定方式是用螺钉和螺母固定。每个电机的固定要用到四个钉和螺母。每个电机的四个端点都有专门给螺钉准备的通孔，为了车身的美观我们应避免螺母露在外面，于是我们将螺母至于底盘的内侧。我们所用的工具是螺丝刀，我们用螺丝刀拧螺钉的同时我们用手指将螺母固定，很快电机就安装成功。安装第二步：接下来我们安装的是两个驱动轮，两个驱动轮是直接安装在电机上，由电机直接驱动。驱动轮合电机的连接是

33、用叶片状联轴器，叶片联轴器和车轮上均打有很细小的通孔，由于孔很细小我们找补找不到与之向匹配的螺钉来固定，于是我们决定用铁丝将驱动轮和电机固定。我们用很直径很小的铁丝通过小孔将驱动轮和电机捆绑在一起。安装第三步：电池盒的安装相对较简单，用螺钉直接固定在底盘的后上方即可。安装第四步：万向轮安装在车身的前端，万向轮要与后端的两个驱动轮在通一水平上，但万向轮的直径却远远小于驱动轮的直径，所以我们要将万向轮安装在比较低的位置。我们将两个较长的螺钉从底盘的正上方通过孔伸下来，我们用螺母将万向轮固定在伸下来的螺钉上，这样就能保证万向轮与后端的两个驱动轮在同一水平上，而且万向轮的高度可调。安装第五步：由于车身

34、的长度不够，我们在车身的前端安装了一块小铝板，这样就能将车身的长度延伸。铝板上所安装的是电机与手爪。首先说电机的安装，手爪驱动电机的安装方式与驱动轮驱动的电机安装方向有所不同，区别在于驱动的电机是横向安装的，而手爪驱动电机的安装是竖直方向安装的，即电机轴朝正上方，固定方式是一样的，也是由螺钉和螺母固定。安装第六步：接下来是手爪的安装，手爪也是由电机驱动的，手爪与电机的连接也是用叶片联轴器。我们先将手爪的动力臂转孔，然后通过孔将手爪和叶片联轴器用铁丝捆绑在一起。 图 16最后是电子元器件以及传感器的安装。如图 16 是我们机器人组装后的实物。3.3 安装时安装时需要注意的问题需要注意的问题手爪与

35、电机的安装联接是一个难点，我们第一中方法是用螺钉将手爪与电机的轴固定在一起。当我们试验手爪的时发现了问题，由于手爪是个比较大的附和，电机已经开始驱动时而手爪却未有任何动作，经过仔细检查发现在电机转动时并没有带动手爪运动而是和螺钉在重复的旋合着。发现问题后我们马上思考第二种方法，我们用叶片联轴器将手爪和电机进行固定。首先我们在手爪上转孔，通过螺钉将手爪联轴器固定，再将联轴器安装到电机上，当我们再次启动电机时，手爪实现了它的啮合功能。检查各个零件之间的有没有松动的地方，发现有松动的地方马上进行固定。藉此模拟物流机器人在我们的这么多天的努力下终于安装完成，虽然过程有些坎坷，但正是因为我们出现问题，并

36、解决问题，这使我们的动手能力以及思维能力都有了很大的提高。万向轮的安装重点是必须与后驱动轮在统一水平线，这样就能能保证机器人行走时的平稳性，因此保证三轮在同一平面是非常重要的一个问题。电池槽的安装非常重要，因为电池槽是所有零部件质量最重的，因此它的安装应在底盘的中心，否者会造成重心偏移，机器人行走时前端或后端可能会出翘起的现象，这样稳定性就差了很多，因此保证机器人的重心不偏移是一个重要问题。电机的安装由螺钉固定，每个电机都由四个螺钉固定，在安装电机时要注意螺钉的旋合。我们应将四个螺钉的旋合进给量均匀分配，即先稍微固定互为对角先的一组螺钉，然后在稍微拧一下另外一对螺钉，这样电机受力平均，固定的效

37、果最佳，不会给电机带来损害。万向轮原本计划是用螺钉固定在螺柱上，但难以保证万向轮能与其他两轮在同一水平面上。于是我们采用了长的螺钉与螺母的配合来固定万向轮（如图 17） ，这样的好处是万向轮的高低位置可调，解决了我们难以将三轮保持在同一水平面上的难题。 图 17 对于大多数机器人来说，一般都是将驱动轮直接安装在电机轴上，所以电机安装的问题势必涉及到了驱动轮的安装。在安装时应注意以下问题：当使用一对车轮驱动时，要让左、右车轮处于同一平面内，如图 18 那样左右车轮高低不同是不可取的。检查的方法很简单，将机器人放置在一光滑的平面上，仔细观察所有轮子是否同时接触地面，以及机器人是否倾斜，或者在每个驱

38、动轮上的正上方给一个正压力，观察机器人是否会晃动。 图 18对于双轮驱动轴系统还要注意确保两驱动轮的轴线处于同一前后位置上（如图 19） ，这是保持两驱动轮的对称性。操作起来很容易，只要在向驱动轮安装底盘上事先做好标记有可以了。图 193.3 机器人的效果图机器人的效果图下图为 CAD 绘制的效果图：1机器人的顶部效果图底部效果图 图 202 机器人底部效果图 图 21第四章第四章 课题总结课题总结 大三下学期，我开始了我的毕业设计的忙碌工作。本学期的第 5 周，我接到老师分配的选题通知后，开始着手毕业设计的准备工作。我们组的毕业设计是要制作出一物流机器人的机械人，而我的具体工作是机器人的总体

39、设计。首先要确定机器人的总体方案，我去学校的图书馆，阅览室找与物流机器人相关的书籍。同时还利用网络搜集等各种方式方法，尽量使我的资料完整、精确、数量多。最后在通过在资料中的选择确定设计方案。方案确定后我先用 CAD 绘制三维立体图让大家看看方案的效果，然后进行讨论研究，有不足的地方及时进行修改。最后每个零件的三维立体图转换为二围的工程图进行加工制作。零件加工完成后，我们开始了机器人的安装。历时两个月的时间，我们的机器人在我的努力下终于完成了机器人的制作。虽然完成了机器人的制作，但我们的机器人仍存在着缺点。最大的缺点是机器人只有一个自由度，即手爪只能夹取，不能上下移动。 图 22如图 22 所示

40、是我们最早设计的具有两个自由度的方案，即手爪除了能夹取物体外还能上下运动。但由于制作复杂，造价也比较贵，所以我们就没有采用这种方案。通过机器人的制作我的机械技术水平、计算机技术水平和传感器技术水平都由了相应的提高。接下来是毕业论文的撰写。从最初的不知到如何下手，到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。尤其是遇到困难，我会觉得无从下手，不知从何写起；当困难解决了，我会觉得豁然开朗，思路打开了；当论文经过一次次的修改后，基本成形的时候，我觉得很有成就感。同时，我也在思考，毕业论文的完成预示着什么？预示着我即将毕业，即将走出可爱的校园步入社会的大讲堂，开始我的又一个新的人生旅程。那么，我应

41、该记下一些东西，对我的毕业论文做一个总结，划上一个完整的句号。我做了很多论文的准备工作，首先是收集机器人论文相关的资料。例如有关移动机器人的书籍、报刊、杂志等等。并且对我们制作的机器人进行拍照，这有利于论文的撰写。然后，我认真对资料进行分类，理论的、实际的例子、图片等等相关内容整理出来，列出提纲，再与老师进行沟通。我的论文题目是“论机械结构总体设计”。我按照论文的提纲，开始撰写毕业论文。在此期间，与老师 或短信以及利用 E-mail 进行沟通。我觉得从与老师的沟通过程中，我能学到很多东西，老师可以从另外一个角度来启发我。在我论文撰写过程中，对我的积极鼓励和十分耐心、细致的指导，给我许多非常有益的帮助，使我的论文由十分粗糙，结构和思路相当混乱，我自己非常不满意的状态(导师在我感到论文撰写非常焦急和逼迫时候，给了我许多积极的鼓励和宽慰，并提供给了我许多有益指导和热心帮助大的在论文参考书目的提供，思路框架的建构，和论点的提炼整合方面的指导，小的在语言组织的表达完善，细到一个标点的修改和一个索引的核正方面的帮助，在导师指导下深入阅读和整合收集的材料，重新熔铸我的论文,在多次修改的情况下)逐渐转变