第三届工控杯机器人大赛培训讲座课件

第三届工控杯机器人大赛培训讲座

－－机械部分设计流程陈光浙江大学机械电子工程研究所2007.11.18第三届工控杯机器人大赛培训讲座

－－机械部分设计流程1一、方案设想（15－20天）二、方案细化（20-30天）三、方案实现（20-30天）四、机电联调（30天以上）第三届工控杯机器人大赛培训讲座2一、方案设想（15-20天）1、根据所需完成任务提出大概方案2、头脑风暴，记录每一个闪光点3、多观察，多思考，方案确定前不要轻易否定任何一个设想4、广泛查阅各类资料，包括图书、音像、论文、网站等等

一、方案设想（15-20天）3方案设想阶段参考资料方案设想阶段参考资料4方案设想阶段参考书籍推荐《机器人制作》基础篇、提高篇《PIC机器人初学指南》《机械设计图册》参考常用机械结构《机械手图册》参考常用机械手设计方法《机器人竞技系列》OHM社出版，包括机构设计、电路设计等几本方案设想阶段参考书籍推荐5二、方案细化（20-30天）采用CAD工具，将设想进一步细化，发现问题并解决问题。常用工具AutoCAD、Pro/E、SolidWorks、UG等

常见机构细化1、行走机构2、抓取机构3、伸展机构二、方案细化（20-30天）61、行走模块结构设计

行走模块设计首先要确定驱动方式，鉴于实际情况，通常我们选用直流减速电机驱动，常用的结构有以下几种： 1、轮式结构 2、履带式结构 3、两足（多足）式结构（略）1、行走模块结构设计71、轮式结构主动轮主动轮从动轮从动轮主动轮常用的主、从动轮分布方式1、轮式结构主动轮主动轮从动轮从动轮主动轮常用的主、从动8主动轮制作方法车轮胶皮主动轮剖视图主动轮侧视图主动轮制作方法车轮胶皮主动轮剖视图主动轮侧视图9从动轮从动轮10轮式结构电机、车轮安装示意图电机车轮连轴器电机座轴承座车底盘轮式结构电机、车轮安装示意图电机车轮连轴器电机座轴承座车底盘11电机座、轴承座的制作方法轴承座示意图电机座示意图注意电机、轮要同轴轴承电机座、轴承座的制作方法轴承座示意图电机座示意图注意电机、轮12连轴器的制作方法电机轴端轮轴端 常用连轴器制作方式之一，采用镙钉固定。也可以采用平键等其他方式固定。螺纹孔连轴器的制作方法电机轴端轮轴端 常用连轴器制作方式之一，采用132、履带结构

采用履带结构建议直接购买履带，或者用同步带代替履带，否则自制履带价格很高。2、履带结构 采用履带结构建议直接购买履带，或者用同步带142、抓取机构设计 常用的收集机构有以下几种： 1、机械手式结构 2、摩擦轮式结构 3、真空泵式结构 4、其他结构2、抓取机构设计151、常用机械手形式 左图为一常见的机械手形式（机械手的设计方法可以参考《机械手图册》），除了这些常见的机械手，还可以利用舵机来制作简单的机械手。1、常用机械手形式 左图为一常见的机械手形式（机械手的设计16利用舵机制作简单的机械手安装端舵机利用舵机制作简单的机械手安装端舵机172、常用摩擦轮结构简介 下图为常用摩擦轮式收集机构，单电机可控，只要将滚轮做的比包裹略高即可将包裹收入到后方的盒子中。如果电机功率足够，可以将滚轮做的更粗一些，外面缠绕海绵。摩擦轮式实物图摩擦轮式示意图火炬海绵轴2、常用摩擦轮结构简介 下图为常用摩擦轮式收集机构，单电183、真空泵简介 真空泵用途广泛，如气体采样、物体吸附等。真空泵加吸盘结构通过真空泵的通断即可用来收集、投放火炬3、真空泵简介 真空泵用途广泛，如气体采样、物体吸附等。真空19其他机构

还可以采用连杆机构拨动火炬，直接将其拨入各大洲或者拨入机器人体内，到了各大洲再拨出。火炬小车俯视图1火炬小车俯视图2其他机构 火炬小车俯视图1火炬小车俯视图220其他机构（续2）小车俯视图1小车俯视图2小车俯视图3其他机构（续2）小车俯视图1小车俯视图2小车俯视图3213、伸展模块机构设计 伸展机构用来扩大机器人自身尺寸，常用的结构有以下几种： 1、气动装置 2、平行网格式装置 3、其他（带传动、链条传动等）3、伸展模块机构设计221、气动装置简介

气动元件伸缩速度快，行程稳定，比较适合用在较精确的伸缩机构中，但是需要一个气瓶供气，较占重量且价格较高。1、气动装置简介 气动元件伸缩速度快，行程稳定，232、网格式伸展机构

平行网格式结构可以用齿轮齿条、电机拉线等多种方式来控制其的伸缩。甚至可以用一根弹簧外加一个舵机来控制。固定端弹簧舵机控制端2、网格式伸展机构 固定端弹舵机控制端243、其他机构

类似的伸展机构有很多，只要是能将圆周运动转换为直线运动的机构都可以采用。3、其他机构25三、方案实现（20-30天） 用最合适的材料和加工方法实现方案1、常用材料2、常用加工方法3、常去市场地址三、方案实现（20-30天）261、常用材料

合金铝板：适合做车底盘

角铝：适合做框架结构中的连接单元

柱形铝、尼龙：适合做车轮

橡胶圈：增强摩擦，适合做车轮外胎

其他材料：如铝条、不锈钢管、聚乙烯板、木材、PVC板、硬纸板等都可以应用。1、常用材料272、常用工具与加工方式常用工具 螺丝刀（十字、内六角、一字）、尖嘴钳、老虎钳、台式虎钳、电钻、钻头、钢锯、锉刀、丝攻、剪刀、锤子、尺等常用加工方式

机床加工：学校机械厂、金工中心、玉泉校内等加工厂

焊接：紫金港附近铝合金店、玉泉北门铝合金店2、常用工具与加工方式283、相关市场长城机电市场 西溪门口乘6路终点站杭州电子市场、浙江时代电子市场303路翠苑四区下车往北1000米材料市场 紫金港校区门口的新时代装饰材料市场、大关材料市场等3、相关市场29四、机电联调（30天以上）1、整机测试，发现不合理的地方尽快解决 2、场地实战，及时记录出现的问题以及想到的解决方案 3、做机械的同学要积极配合，这个阶段任务仍然很重，不要掉以轻心四、机电联调（30天以上）30联系方式姓名：陈光实验室：浙江大学机电所新楼303室浙江大学科技园A楼西区619室88id：conceptEmail：gchen.zju@手机系方式31谢谢各位到场的同学希望大家在这次比赛中有所收获第三届工控杯机器人大赛培训讲座32演讲完毕，谢谢观看！演讲完毕，谢谢观看！33第三届工控杯机器人大赛培训讲座

－－机械部分设计流程陈光浙江大学机械电子工程研究所2007.11.18第三届工控杯机器人大赛培训讲座

－－机械部分设计流程34一、方案设想（15－20天）二、方案细化（20-30天）三、方案实现（20-30天）四、机电联调（30天以上）第三届工控杯机器人大赛培训讲座35一、方案设想（15-20天）1、根据所需完成任务提出大概方案2、头脑风暴，记录每一个闪光点3、多观察，多思考，方案确定前不要轻易否定任何一个设想4、广泛查阅各类资料，包括图书、音像、论文、网站等等

一、方案设想（15-20天）36方案设想阶段参考资料方案设想阶段参考资料37方案设想阶段参考书籍推荐《机器人制作》基础篇、提高篇《PIC机器人初学指南》《机械设计图册》参考常用机械结构《机械手图册》参考常用机械手设计方法《机器人竞技系列》OHM社出版，包括机构设计、电路设计等几本方案设想阶段参考书籍推荐38二、方案细化（20-30天）采用CAD工具，将设想进一步细化，发现问题并解决问题。常用工具AutoCAD、Pro/E、SolidWorks、UG等

常见机构细化1、行走机构2、抓取机构3、伸展机构二、方案细化（20-30天）391、行走模块结构设计

行走模块设计首先要确定驱动方式，鉴于实际情况，通常我们选用直流减速电机驱动，常用的结构有以下几种： 1、轮式结构 2、履带式结构 3、两足（多足）式结构（略）1、行走模块结构设计401、轮式结构主动轮主动轮从动轮从动轮主动轮常用的主、从动轮分布方式1、轮式结构主动轮主动轮从动轮从动轮主动轮常用的主、从动41主动轮制作方法车轮胶皮主动轮剖视图主动轮侧视图主动轮制作方法车轮胶皮主动轮剖视图主动轮侧视图42从动轮从动轮43轮式结构电机、车轮安装示意图电机车轮连轴器电机座轴承座车底盘轮式结构电机、车轮安装示意图电机车轮连轴器电机座轴承座车底盘44电机座、轴承座的制作方法轴承座示意图电机座示意图注意电机、轮要同轴轴承电机座、轴承座的制作方法轴承座示意图电机座示意图注意电机、轮45连轴器的制作方法电机轴端轮轴端 常用连轴器制作方式之一，采用镙钉固定。也可以采用平键等其他方式固定。螺纹孔连轴器的制作方法电机轴端轮轴端 常用连轴器制作方式之一，采用462、履带结构

采用履带结构建议直接购买履带，或者用同步带代替履带，否则自制履带价格很高。2、履带结构 采用履带结构建议直接购买履带，或者用同步带472、抓取机构设计 常用的收集机构有以下几种： 1、机械手式结构 2、摩擦轮式结构 3、真空泵式结构 4、其他结构2、抓取机构设计481、常用机械手形式 左图为一常见的机械手形式（机械手的设计方法可以参考《机械手图册》），除了这些常见的机械手，还可以利用舵机来制作简单的机械手。1、常用机械手形式 左图为一常见的机械手形式（机械手的设计49利用舵机制作简单的机械手安装端舵机利用舵机制作简单的机械手安装端舵机502、常用摩擦轮结构简介 下图为常用摩擦轮式收集机构，单电机可控，只要将滚轮做的比包裹略高即可将包裹收入到后方的盒子中。如果电机功率足够，可以将滚轮做的更粗一些，外面缠绕海绵。摩擦轮式实物图摩擦轮式示意图火炬海绵轴2、常用摩擦轮结构简介 下图为常用摩擦轮式收集机构，单电513、真空泵简介 真空泵用途广泛，如气体采样、物体吸附等。真空泵加吸盘结构通过真空泵的通断即可用来收集、投放火炬3、真空泵简介 真空泵用途广泛，如气体采样、物体吸附等。真空52其他机构

还可以采用连杆机构拨动火炬，直接将其拨入各大洲或者拨入机器人体内，到了各大洲再拨出。火炬小车俯视图1火炬小车俯视图2其他机构 火炬小车俯视图1火炬小车俯视图253其他机构（续2）小车俯视图1小车俯视图2小车俯视图3其他机构（续2）小车俯视图1小车俯视图2小车俯视图3543、伸展模块机构设计 伸展机构用来扩大机器人自身尺寸，常用的结构有以下几种： 1、气动装置 2、平行网格式装置 3、其他（带传动、链条传动等）3、伸展模块机构设计551、气动装置简介

气动元件伸缩速度快，行程稳定，比较适合用在较精确的伸缩机构中，但是需要一个气瓶供气，较占重量且价格较高。1、气动装置简介 气动元件伸缩速度快，行程稳定，562、网格式伸展机构

平行网格式结构可以用齿轮齿条、电机拉线等多种方式来控制其的伸缩。甚至可以用一根弹簧外加一个舵机来控制。固定端弹簧舵机控制端2、网格式伸展机构 固定端弹舵机控制端573、其他机构

类似的伸展机构有很多，只要是能将圆周运动转换为直线运动的机构都可以采用。3、其他机构58三、方案实现（20-30天） 用最合适的材料和加工方法实现方案1、常用材料2、常用加工方法3、常去市场地址三、方案实现（20-30天）591、常用材料

合金铝板：适合做车底盘

角铝：适合做框架结构中的连接单元

柱形铝、尼龙：适合