重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】

《重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】（24頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

購買設(shè)計(jì)文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué) 號： 姓 名： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 系 別： 機(jī)械工程系 指導(dǎo)教師： 師 教授 二○一五年五月 購買設(shè)計(jì)文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙 i 摘 要 機(jī)器人工業(yè)是一個國家的重要產(chǎn)業(yè)，機(jī)器人工業(yè)的發(fā)展無時不刻都在影響著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類的進(jìn)步離不開機(jī)器人工業(yè)的發(fā)展。在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大環(huán)境下，中國各個行業(yè)被其他國家的先進(jìn)技術(shù)影響的同時，越來越多的外國企業(yè)和品牌傳播到中國已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。在新的市場需求的推動下 ，對重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人進(jìn)行改良和優(yōu)化是當(dāng)務(wù)之急。有重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人研究企業(yè)對該機(jī)器人的安全指標(biāo)的有著一定生產(chǎn)的嚴(yán)格要求。在生產(chǎn)機(jī)器人的企業(yè)，充分考慮到在機(jī)器人運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問題，從而減少噪聲污染引起的振動或不當(dāng)操作設(shè)備的現(xiàn)象等。國內(nèi)重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人的研發(fā)及制造要與全球號召的高效經(jīng)濟(jì)、安全穩(wěn)定主題保持一致。重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人的發(fā)展與人類社會的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的水平密切相關(guān)。 本文運(yùn)用大學(xué)所學(xué)的知識，提出了重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人的結(jié)構(gòu)組成、工作原理以及主要零部件的設(shè)計(jì)中所必須的理 論計(jì)算和相關(guān)強(qiáng)度校驗(yàn)，構(gòu)建了重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人總的指導(dǎo)思想，從而得出了該重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)是高效，經(jīng)濟(jì)，運(yùn)行平穩(wěn)的結(jié)論。 關(guān)鍵詞： 重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人 ；結(jié)構(gòu)；滾動；經(jīng)濟(jì) 購買設(shè)計(jì)文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙 or a of is or we to as as of to s a of to of is a of to as to of of is by of it of is is do is C so as to by a 購買設(shè)計(jì)文檔后加 Q 5 9 9 1 9 6 0 9 免費(fèi)領(lǐng)取圖紙 錄 摘 要 ....................................................................................................................... i ............................................................................................................ 錄 ..................................................................................................................... 緒論 ....................................................................................................................... 1 題來歷與研究的目的以及意義 ............................................................ 1 器人發(fā)展概況 ....................................................................................... 4 課題研究的內(nèi)容 .................................................................................... 6 計(jì)基礎(chǔ) ................................................................................. 8 圖繪制 .......................................................................................... 9 準(zhǔn)特征，參考幾何體的創(chuàng)建 .................................................... 10 伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和放樣特征建 ................................................ 10 程圖的設(shè)計(jì) ................................................................................ 10 配設(shè)計(jì) ........................................................................................ 11 2 重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人總體方案結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ...................................... 12 心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人機(jī)構(gòu)的總體方案圖 ............................... 12 3 機(jī)械傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...................................................................................... 17 流伺服電機(jī)的選型計(jì)算 ................................................................... 18 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................................................................... 19 承的設(shè)計(jì)計(jì)算 ................................................................................... 20 結(jié)論 ........................................................................................................................ 20 致 謝 .................................................................................................................... 21 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................ 22 附錄 一 .................................................................................................................. 23 附錄 二 .................................................................................................................. 28 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 1 緒論 由于機(jī)械工程的知識總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越個人掌握所有，一些專業(yè)知識是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識分割，使視野狹隘，可以多多參加技術(shù)交流，和參加科研項(xiàng)目，縮小范圍，提升新技術(shù)的進(jìn)步和整個塊的技術(shù)，提高外部條件變化的適應(yīng)能力。封閉的專業(yè)知識的太狹隘，考慮的問題太特殊，在工作中協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。因此，自上世紀(jì)第二十年代末，出現(xiàn)了一體化 的趨勢。人們越來越重視基礎(chǔ)理論，拓寬領(lǐng)域，對專業(yè)合并的分化。機(jī)械工程可以增加產(chǎn)量，提高勞動生產(chǎn)率，提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，并研制和發(fā)展新的機(jī)械產(chǎn)品。在未來，新產(chǎn)品的開發(fā)，降低資源消耗，清潔的可再生能源，成本的控制，減少或消除環(huán)境污染作為一個超級經(jīng)濟(jì)目標(biāo)和任務(wù)。機(jī)器能完成人的手和腳，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任務(wù)。現(xiàn)代機(jī)械工程機(jī)械和機(jī)械設(shè)備創(chuàng)造出更多、更精美的越來越復(fù)雜，很多幻想成為過去的現(xiàn)實(shí)。人類現(xiàn)在能成為天空的上游和宇宙，潛入海洋，數(shù)十億光年的密切觀察，細(xì)胞和分子。電子計(jì)算機(jī)硬件和軟件，人類的 新興科學(xué)已經(jīng)開始加強(qiáng)，并部分代替人腦科學(xué)，這是人工智能。這一新的發(fā)展已經(jīng)顯示出巨大的作用，但在未來幾年還將繼續(xù)創(chuàng)造出不可思議的奇跡。人類智慧的增長并沒有減少手的效果，而是要求越來越精致，手工制作，更復(fù)雜的工作，從而促進(jìn)手功能。又一方面實(shí)踐促進(jìn)人腦智力。在人類的進(jìn)化過程中，以及在每個人的成長過程中，大腦和手是互相促進(jìn)和平行進(jìn)化。大腦和手之間的人工智能和機(jī)械工程的近似關(guān)系，唯一不同的是，智能硬件還需要使用機(jī)械制造。在過去，各種機(jī)械離不開人類的操作和控制，反應(yīng)速度和運(yùn)算精度的進(jìn)化是非常緩慢的大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，人工智 能將消除這種限制。相互促進(jìn)，計(jì)算機(jī)科學(xué)和機(jī)械工程進(jìn)展之間的平行，將在更高層次的新一輪發(fā)展的開始使機(jī)械工程。在第十九世紀(jì)，機(jī)械工程的知識總量仍然是有限的，大學(xué)在歐洲，它與一般的土木工程是一門綜合性的學(xué)科，稱為土木工程，下半場的第十九個世紀(jì)成為一門獨(dú)立的學(xué)科。在第二十世紀(jì)，隨著機(jī)械工程和知識增長的發(fā)展開始分解，機(jī)械工程專業(yè)，有分支機(jī)構(gòu)。在第二十世紀(jì)中期趨勢分解，在時間之前和之后的第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束時達(dá)到的峰值。由于機(jī)械工程的知院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 識總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)從個人掌握所有，一些專業(yè)是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識使分割，視野狹隘 ，可以查看和統(tǒng)籌大局和全球工程和技術(shù)交流，縮小范圍，新技術(shù)的進(jìn)步和整個塊的技術(shù)，外部條件變化的適應(yīng)能力差。封閉的專業(yè)知識的專家太狹，考慮的問題太特殊，在工作協(xié)調(diào)困難，不利于自我提高。因此，自上世紀(jì)第二十年代末，出現(xiàn)了一體化的趨勢。人們越來越重視基礎(chǔ)理論，拓寬領(lǐng)域，對專業(yè)合并的分化。綜合職業(yè)分化和發(fā)展知識循環(huán)過程的合成，是合理和必要的。從不同的專業(yè)和專業(yè)知識的專家，也有綜合的知識了解不夠，看看其他學(xué)科和項(xiàng)目作為一個整體，從而形成一種相互強(qiáng)烈的集體工作。綜合和專業(yè)水平。有機(jī)械工程全面而專業(yè)的沖突；在綜合性工程技 術(shù)也有綜合和專業(yè)問題。在人類所有的知識，包括社會科學(xué)，自然科學(xué)和工程技術(shù)，有一個更高的水平，更廣泛的綜合性和專業(yè)性的問題。 1） 實(shí)現(xiàn)的潛力 2010 年，國家各部委進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查和論證后認(rèn)為：智能機(jī)器人這個大產(chǎn)業(yè)在接下來的幾十年內(nèi)產(chǎn)值和市場占有率都會是井噴式的。在 2013七月，在測量市場大小的根本上行使 2010 之“機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的市場趨勢考查”后續(xù)。情況即中國市場正在急劇膨脹，然后韓國，日本和德國都在拼命瓜分市場。 2）工業(yè)機(jī)器人的定義和需求 在日本，工業(yè)機(jī)器人從開始普及到現(xiàn)在已然 30 年。工業(yè)機(jī)器人對全球制造業(yè)發(fā)展提 供了很多的幫助，像戰(zhàn)勝了困難的，污濁的，無法掌握的應(yīng)用情況，供應(yīng)了優(yōu)秀的產(chǎn)品品質(zhì)，補(bǔ)充了貧乏的現(xiàn)場人力。 能理解，在將來數(shù)年，由于老齡化加劇，現(xiàn)場人力數(shù)目縮小，會發(fā)生很多的用人貧乏。因此，產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的希冀變得更多。產(chǎn)業(yè)機(jī)器人在全新范疇的施行（像食物，藥劑以及消費(fèi)物的研發(fā)，建設(shè)以及制造范圍）亦然有很好的遠(yuǎn)景。特別是在醫(yī)學(xué)范疇，試劑以及樣品分析前處理，可能獲得類似于高度精準(zhǔn)的技術(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。人力也能夠防止于在危急境況下作業(yè)，如病毒和細(xì)菌。 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 另一面來說，怎么去教依舊是產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的很大問題。利用口令進(jìn)行示范，必須鍛煉 的非常好，方能嫻熟的操縱各式各樣產(chǎn)業(yè)機(jī)器人。在當(dāng)下的機(jī)器人體系里，多臂互相配合鏈接操縱的境況下，操縱要用去巨額的工夫。早前的機(jī)器人體系愈來愈艱巨，是讓教授更易學(xué)的一個大難點(diǎn)。在將來的時間里邊，達(dá)成不必講授成了終極的目的。更由于這樣，智能的機(jī)器人會成為不可或缺的。我們需求各式各類的研發(fā)成效，聯(lián)合科研院所的協(xié)助。 3）機(jī)器人在社會中的定義和需要 由于全球都邁進(jìn)了衰老型社會，想讓老弱病殘幼在存活和環(huán)境容納中獲得援手。估計(jì)機(jī)器人會給以充分的反饋，好比訊號的供應(yīng)以及撐持，幫助那些居家討生活的人，向組建 社團(tuán)給以幫助，縮小休養(yǎng)之包袱，給身體功能施以幫助，以及增加商業(yè)設(shè)施。這會能使得老人以及殘疾人覺得就是貌似孩子們、孫子們和他們呆在一塊兒似的。歷經(jīng)實(shí)踐，這是愈來愈明朗，在以后，服務(wù)型機(jī)器人的成長會加快環(huán)境容納度，我們會使得延續(xù)康健的時期愈來愈長，用自幫自助的存在方法，有目的地工作和參與社會。所以有，它可以變成構(gòu)建更好環(huán)境以及衰老境況乃至世界上生長的能量。 B）機(jī)器人服務(wù)平臺 如果我們必須領(lǐng)會服務(wù)機(jī)器人體系的運(yùn)作方法，就得懂得實(shí)際情況、顧客還有產(chǎn)品中的懸殊，包括領(lǐng)導(dǎo)大批機(jī)器人還給以幫助。不只是增 添了很多額外花費(fèi)，以及能否賺錢的疑惑。誠然我們可以建造出來服務(wù)機(jī)器人體系，若是服務(wù)的回報無法回本更無盈利，就更不能擴(kuò)大利用了。假如一個多服務(wù)系統(tǒng)機(jī)器人可以建造出來，可給他人用的嶄新的幫助方式已初露鋒芒，制造者才敢去想走到了這一步，得到的回報能否順利地抵消甚至超出用去的本金。所以，現(xiàn)在極大的障礙是創(chuàng)造出一個體系，這體系會滲透進(jìn)幫助型機(jī)器人的發(fā)展范疇，也更容易滲透進(jìn) 業(yè)。 4）機(jī)器人在教育中的定義和需求 C）機(jī)器人在教育中的需求 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 在日本，那樣的向來肩負(fù)著本國對外競爭力的研發(fā)科技、生產(chǎn)制造 人員卻是在急劇銳減，現(xiàn)在，他們加快應(yīng)對著居民衰老化，真正境況是，依托相應(yīng)調(diào)研報告，眼下的事實(shí)卻是，日本群眾用在高端科技的精力以及會意程度非常明顯的愈來愈少了。即使如此，機(jī)器人和機(jī)器人應(yīng)用工程課堂展示教學(xué)也收獲了重視，是一種很好的鍛煉制造員工以及淡化對科學(xué)害怕的技術(shù)措施。機(jī)器人活動比賽被承辦在各式各樣的地區(qū)，傳統(tǒng)刊物也錄用了興趣者們的作品，還有機(jī)器人知識亦然在人民里邊傳播開來。電機(jī)把持，傳感器科學(xué)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用，機(jī)構(gòu)零部件和別的技術(shù)歸納在一塊，是為機(jī)器人技術(shù)。于是，途徑 源自困難的進(jìn)修以及同等的要領(lǐng)，激 發(fā)了察覺麻煩的本領(lǐng)以及處理的技巧，相當(dāng)順應(yīng)思維培養(yǎng)的組合，其也可增強(qiáng)優(yōu)化多組件科技以及提升歸納體系的優(yōu)點(diǎn)。要實(shí)現(xiàn)此方針，不妨面向基礎(chǔ)教育的同學(xué)達(dá)成科學(xué)培養(yǎng)，使培養(yǎng)方式和手段得以普遍使用，還有方針即是開始于小學(xué)和初中止于科技培養(yǎng)部門工程師。 D)機(jī)器人在教育中的挑戰(zhàn) 說起機(jī)器人培養(yǎng)的要求，如此 3 種方向在未來數(shù)年會當(dāng)作機(jī)器人培養(yǎng)的中心。首先是對各行各業(yè)的外部人力的教導(dǎo)。比方說，各個社區(qū)來負(fù)責(zé)踐諾開放向青少年的機(jī)器人培養(yǎng)行徑。全體地區(qū)的互動方式中都有他們的身影，比如地方廣電局以及私人單位的加入。然后就是達(dá) 成社會機(jī)器人培養(yǎng)觀念的引導(dǎo)。第五科技根本設(shè)計(jì)的種種資料已然贊同社會達(dá)成了技能的看法。末了一點(diǎn)，是關(guān)于重用高素質(zhì)的人力。 2005 年，日本的幾個部委在定期工作資料中早就說明，他的高管以及技能人力的減少源自于本國的群眾衰老在加劇。他呼吁必須善加利用那種高級人才，不要過于限制他們的歲數(shù)以及保持工作場所。這成為一個極度首要的困難，對校企培養(yǎng)來講。真正尊重知識人材是處理此困難的一個絕佳思維，針對日本眼下難處來講。我們應(yīng)該建造渠道，傳播知識人材得到的技巧、技能和經(jīng)歷的給接下來的工程師。機(jī)器人的培養(yǎng)愈加發(fā)展，熟練掌握每種能 力的工程師已然能夠有所擔(dān)當(dāng)，接下來具備雄厚履歷的知識人材操作起來也是十分順手了。 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 題的來源與研究的目的和意義 現(xiàn)在有兩種類型的機(jī)器人可以到達(dá)我們難以接近或者不能接觸的復(fù)雜環(huán)境開展自主勘察。一個機(jī)器人是模仿多足昆蟲的行進(jìn)軌跡，另外一個機(jī)器人則是腳底裝上車輪依靠滾動行走。依靠車輪滾動機(jī)器人的缺點(diǎn)是無法吻合崎嶇不平整的路面，但模仿多足昆蟲行進(jìn)機(jī)器人則能在上述環(huán)境里輕巧的行使職責(zé)。 所以將車輪與腿部結(jié)合為一體的機(jī)器人的未來極為明朗，像用于施工現(xiàn)場、煤炭挖掘、摸清敵情、事故救援、太空考察以及電力行業(yè)等環(huán)境。結(jié)合 了車輪與腿部的機(jī)器人是各類機(jī)器人中極簡單完成順利爬行的。在眾多機(jī)器人中，通過仿照類似蜘蛛、蜥蜴等爬行動物的腿部組織以及爬行方式研發(fā)的重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人是極具代表性之一種。某些相對條件高、工作起來必須可靠的行為比如自然探測、天外考察和海洋營救的情況必須讓車輪和腿部相結(jié)合的復(fù)合機(jī)器人來操作，因?yàn)樗c兩條腿及其他產(chǎn)品相比，構(gòu)成部分十分簡單，運(yùn)行安全，行動迅速。世界上將小型步行四桿機(jī)構(gòu)開展了普遍的考查，目前有超過 70 種微走四桿機(jī)構(gòu)的出現(xiàn)，因?yàn)槲⒆吡怂臈U機(jī)構(gòu)作用在布局復(fù)雜，難以預(yù)料的情況，大家想要他的動力部分愈 發(fā)先進(jìn)，還要達(dá)到極好的自給自足。還有，小型行走四桿體的腿數(shù)量大，完成每條腿的順利行進(jìn)必須處理好彼此的運(yùn)動關(guān)系，小型四桿行走體研究與設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于怎樣才能完美的達(dá)成那樣的協(xié)作關(guān)系。小型四桿走型體，作為一個可以通過經(jīng)歷內(nèi)、外感知工具傳遞訊號何時到達(dá)和具體情況 , 達(dá)到能順利行進(jìn)在復(fù)雜地形下的目的，然后實(shí)現(xiàn)自己的使命及效用的機(jī)器人體系。已經(jīng)被普遍使用在多個領(lǐng)域，自然侵害，實(shí)地調(diào)查，污染查證和文體活動，在國防，存在，人身平安和科技開發(fā)里起了愈來愈關(guān)鍵的作用。然而依靠車輪的機(jī)器人的長處是運(yùn)行速率高，容易拐彎，運(yùn)動性能 好，制造方便，用料低廉，然而難以適應(yīng)地形，避障能力不好。車輪和腿相結(jié)合的機(jī)器可完美地適應(yīng)地形，能一步一步越過障礙和不明物體，可是間歇的行進(jìn)，效率和速度都較小。 隨著重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人的不斷開發(fā)和應(yīng)用范圍的擴(kuò)展，未來會在更多復(fù)雜且未知的環(huán)境中工作。紛繁龐雜、種類繁多的實(shí)際應(yīng)用只是依賴于車輪或腿機(jī)構(gòu)般機(jī)器人的話并不能滿足需求。種類齊全的結(jié)合型運(yùn)行結(jié)構(gòu)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 紛紛出臺，可以共同慢慢增長車輪和多腿機(jī)器人的技術(shù)規(guī)范，這些特色已被車輪多腿結(jié)合型機(jī)器人吸收并加以應(yīng)用，它不但能提高在光滑陸地的運(yùn)行功用，逾越困難環(huán)境的本領(lǐng)也得 到加強(qiáng)?？墒乾F(xiàn)在重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人在原理層面尚有大量障礙，倘若選取腳式運(yùn)動的話。但是，多條腿的爬蟲在多足向自然提供能體布局是龐大和纖巧的，經(jīng)歷其持久的演變和活動的輕巧性，很簡單就可逾越各式各樣的惡劣境況，甚至可在光滑的表面上倒立行走。所以有，把多腳爬蟲步履運(yùn)動結(jié)論摻和進(jìn)行進(jìn)機(jī)器人的布局研發(fā)和掌管里邊，制造兼?zhèn)渫昝雷龉ず托羞M(jìn)本領(lǐng)的車輪與腿部結(jié)合型機(jī)器人，這將提供給多機(jī)構(gòu)結(jié)合型機(jī)器人的開發(fā)和制造完備且杰出的知識以及實(shí)際的道理。 器人發(fā)展概況 第一臺工業(yè)機(jī)器人問世已整整 40 年了。在機(jī)器人發(fā)展的歷史 上 ,存在著兩條不同的技術(shù)路線 :一條是日本和瑞典所走的 "需求牽引 ,技術(shù)驅(qū)動 ",把美國開拓的機(jī)器人 ,結(jié)合工業(yè)發(fā)展的需求 ,開發(fā)出一系列特定應(yīng)用的機(jī)器人 ,如弧焊、點(diǎn)焊、噴漆裝配、刷膠、建筑等等 ,從而形成了龐大的機(jī)器人產(chǎn)業(yè) ;另一條是把機(jī)器人作為研究人工智能的載體 ,看成計(jì)算機(jī)科學(xué)的一部分 ,即從單純技術(shù)上模仿人的某些功能出發(fā) ,研究智能機(jī)器人 ,如美國、英國相當(dāng)一部分大學(xué)及研究所所做的 ,由于人工智能和其他智能技術(shù)的發(fā)展遠(yuǎn)落后于人們對它的冀望 ,致使絕大部分研究成果始終走不出實(shí)驗(yàn)室。我們必須對需要與可能二者作認(rèn)真的研究 ,按 "需求 牽引 ,技術(shù)導(dǎo)向 "的原則 ,才能得出正確的研究方向 ,制訂出一條可行的技術(shù)路線。 紀(jì)工業(yè)機(jī)器人面臨的形勢 21 世紀(jì)即將來臨 ,毫無疑問 ,技術(shù)的發(fā)展及世界市場的競爭 ,將沿著 20世紀(jì) 90 年代展開的道路前進(jìn) ,危機(jī)與機(jī)遇并存。能否把現(xiàn)在的大規(guī)模生產(chǎn)線作為一塊跳板 ,跳到具有和它具有同樣效率 ,能生產(chǎn)中小批量的 "敏捷 "生產(chǎn)線 ,以期達(dá)到生產(chǎn)同一類產(chǎn)品的價格和批量無關(guān)。這將決定一個企業(yè)、一個地區(qū)以至一個國家在未來競爭中的地位。這一發(fā)展態(tài)勢將為機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)一步研究與開發(fā)提供極大的機(jī)遇。在用通過編程可重組的生產(chǎn)單元實(shí)現(xiàn)敏捷制 造裝備中 ,傳統(tǒng)機(jī)械的機(jī)器人化及新一代機(jī)器人化的機(jī)器將是兩個重要的發(fā)展方向。這里所謂的機(jī)器人化 ,是賦予機(jī)器以一定的 "感知、思維 (問題解題、決策和規(guī)劃 )和動作 "的能力 ,或者說采用機(jī)械電子工程 (院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 的辦法來改造傳統(tǒng)機(jī)械 ,發(fā)展新機(jī)械。另外材料、傳感器、控制等技術(shù)的發(fā)展又為機(jī)器及機(jī)器人本體的發(fā)展提供了很好的基礎(chǔ)。 21 世紀(jì)將是人類開發(fā)海洋的世紀(jì)。由于海洋和空間都不適宜于人類的生存。適應(yīng)這種需求 ,發(fā)展各種機(jī)器人將是一個可選擇的途徑 ,這將大大促進(jìn)機(jī)器人的發(fā)展。 從自 動化的發(fā)展來看 ,21 世紀(jì)前 20 年內(nèi) ,將是非制造業(yè)的自動化發(fā)展的時期。開發(fā)適應(yīng)于非結(jié)構(gòu)環(huán)境工作的機(jī)器人仍將是機(jī)器人發(fā)展的一個長遠(yuǎn)方向。作為長期可行的技術(shù)途徑 ,發(fā)展一種人機(jī)系統(tǒng) ,把工況分析、判斷及決策等高層活動由人來完成 ,低層由機(jī)器人完成 ,使人脫離危險的工作面 ,或輔助人進(jìn)行更精細(xì)的動作 (如醫(yī)療機(jī)器人 )等。 二、工業(yè)機(jī)器人 工業(yè)機(jī)器人必須改變過去的 "部件發(fā)展方式 ",而優(yōu)先考慮 "系統(tǒng)發(fā)展方式 "。隨著工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大 ,在今天機(jī)器人早已從當(dāng)初的柔性上下料裝置 ,發(fā)展成為可編程的高度柔性加工單元。隨著高剛性及微驅(qū)動問題的解決 ,機(jī)器人作為高精度、高柔性的敏捷性加工設(shè)備的時代 ,遲早將會到來。不論機(jī)器人在生產(chǎn)線中起什么樣的作用 ,它總是作為系統(tǒng)中的一員而存在?？紤]到我們即將進(jìn)入敏捷制造的時代 ,我們更應(yīng)該從組成敏捷生產(chǎn)系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā) ,考慮工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展。 從系統(tǒng)觀點(diǎn)出發(fā) ,首先要考慮如何能和其他設(shè)備方便地實(shí)現(xiàn)連接及通信。機(jī)器人和本地數(shù)據(jù)庫之間的通信從發(fā)展方向看是場地總線 ,而分布式數(shù)據(jù)庫之間則采用以太網(wǎng) ,我國應(yīng)該根據(jù)國際的情況盡快地制訂相應(yīng)的通信規(guī)范及協(xié)議 ,以便我們在開發(fā)機(jī)器人系統(tǒng)時可以遵循?？傊?,從系統(tǒng)觀 點(diǎn)來看 ,設(shè)計(jì)和開發(fā)機(jī)器人必須考慮和其他設(shè)備互聯(lián)和協(xié)調(diào)工作的能力。 通用的工業(yè)機(jī)器人程序語言仍是動作級語言 ,雖然開發(fā)了很多種任務(wù)級語言 ,但多不實(shí)用。隨著 術(shù)的發(fā)展及離線編程技術(shù)的成熟 ,任務(wù)級語言可能會日趨成熟。但在可以預(yù)見的將來 ,由于 "任務(wù) "的復(fù)雜性 ,實(shí)用的語言仍將是動作級語言。機(jī)器人群作為整個集成化的生產(chǎn)裝備的一部分 ,編程及監(jiān)控技術(shù)必須進(jìn)一步改進(jìn) ,使得它能和整個生產(chǎn)設(shè)備在統(tǒng)一的框架下進(jìn)行編程、仿真及監(jiān)控。目前的編程語言仍然是供應(yīng)商獨(dú)立開發(fā) ,五花八門 ,各式各樣。在今后的發(fā)展中 ,隨著 機(jī)器人控制器采用通用計(jì)算機(jī)已成為一個主流 ,機(jī)器人語言完全可以像計(jì)算機(jī)語言一樣規(guī)范化 ,這將大大有利于系統(tǒng)集成 ,院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 便于系統(tǒng)的編程、仿真及監(jiān)控。當(dāng)前在形成我們自己的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)中 ,完全有條件制訂機(jī)器人語言規(guī)范 ,特別是動作級的編程語言規(guī)范。這樣系統(tǒng)可以在統(tǒng)一的語言下進(jìn)行編程 ,經(jīng)仿真驗(yàn)證后 ,通過輸出接口直接下裝到每一臺機(jī)器人 ,通過輸入接口對整個運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控 ,并可保留原有的編程資料。相對而言底層設(shè)備的 "集成框架 "的開發(fā)工作 ,應(yīng)及早安排。 機(jī)器人編程方式是一個大問題。 課題研究的內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)的題目是重心 驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，了解重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特征和三維軟件的使用要領(lǐng)。 本文的設(shè)計(jì)目標(biāo)是設(shè)計(jì)重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人。該機(jī)器人能夠在失重狀態(tài)下滾動。其研究內(nèi)容包括： （ 1）功能分析與方案設(shè)計(jì)； （ 2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與三維造型； （ 3）運(yùn)動仿真； （ 4）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 計(jì)基礎(chǔ) 熟悉 工作環(huán)境；了解 命令，掌握在作環(huán)境中文件的打開、保存、導(dǎo)入等基本操作，掌握三維建模流程。 圖繪制 掌握點(diǎn)、直線、矩形、弧度圓等基本圖形的繪制方法；掌握樣條、文字等高級幾何圖形的繪制方法；理解集合約束的概念并在草圖繪制中熟練應(yīng)用幾何約束；熟練應(yīng)用陣列、實(shí)體轉(zhuǎn)換等草圖繪制工具；能綜合應(yīng)用各種草圖繪制實(shí)體和利用草圖繪制工具完成草圖繪。 準(zhǔn)特征 清楚明白基于特征的建模方式、參數(shù)化思想等概念；靈活運(yùn)用各種建立基準(zhǔn)點(diǎn)的方法；靈活運(yùn)用各種建立基準(zhǔn)軸方法；靈活運(yùn)用各種建立基準(zhǔn)面的方法；靈活運(yùn)用坐標(biāo)系的建立方法；能根據(jù)建模需要綜合應(yīng)用各種參考幾何院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 體。 伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和放樣特征建 模 靈活運(yùn)用拉伸特征的概念與建立方法；靈活運(yùn)用旋轉(zhuǎn)特征的概念與建立方法；掌握掃描特征的概念與建立方法；靈活運(yùn)用放樣特征的概念與建立方法；通過實(shí)踐能夠準(zhǔn)確分析零件的特征，靈活運(yùn)用拉伸和旋轉(zhuǎn)也正建立三維模型。綜合應(yīng)用掃描、放樣、彎曲、鏡向、陣列等特征建立各種實(shí)體。 程圖設(shè)計(jì) 靈活運(yùn)用用戶自定義工程圖格式文件的方法；靈活運(yùn)用建立標(biāo)準(zhǔn)三視圖，剖視圖，斷面圖，局部圖，輔助視圖等方法；靈活運(yùn)用各種注釋的方法。 配設(shè)計(jì) 靈活運(yùn)用自底向上的裝配方法；靈活運(yùn)用生成裝配體爆炸圖的方法；靈活運(yùn)用 能裝配技術(shù)；靈活運(yùn)用裝配體零部件的狀態(tài)和屬性控制，并能夠在裝配體中設(shè)計(jì)子裝配體；靈活運(yùn)用干涉檢查；靈活運(yùn)用自上向下的裝配方法；靈活運(yùn)用在裝配模型工程圖中添加零件序號；靈活運(yùn)用生成裝配體材料明細(xì)表的方法。 2 重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人總體方案結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人的總體方案圖 本次設(shè)計(jì)的重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人采取的方案是：采用外觀為圓形的殼體作為機(jī)器人的主體，內(nèi)部裝有直流 電機(jī)，通過底部的電機(jī)轉(zhuǎn)動帶動上部分的電機(jī)轉(zhuǎn)動從而致使失重板的傾斜從而使得我的機(jī)器人的運(yùn)動功效得以實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)的重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人如下圖 示，我的大致計(jì)劃構(gòu)造是如圖 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 圖 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 3 機(jī)械傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 流伺服電機(jī)的選型計(jì)算 已 知整個重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人的總重量 160他重量 40們?nèi)】傊亓繛?200動速度為 1~2r/： m m m g = 2 0 0 × 1 0 = 2 0 0 0 1 - 2 m / m i n = 1 6 . 6 - 3 3 . 3 / 具體的電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算如下 : 1、確定運(yùn)行時間 本次設(shè)計(jì)加速時間 01(t 60? m/ 有速度可知每秒上升 50 . 0 3 31 . 2 = 1 . 23 6 0?? ?院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 電機(jī)轉(zhuǎn)速 電 機(jī) ? 0 0 / m i 0 0 5電 機(jī) ? ? ?0 . 3 1 0 2 0 0 0 . 0 0 5 1 . 7 3 0 . 9? ? ?? ? ?? N m?? ? ?式中： 啟動轉(zhuǎn)矩 12 ( ) 2 6 3 6 . 9 ( 0 . 0 0 0 3 2 ) 1 . 2 5 6 0 1 . 2? ? ?? ? ?? J M J L J 必須轉(zhuǎn)矩 ? ? 2 . 3 6 .? ? ?T M T L T S S N m S 為安全系數(shù)，這里取 根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用電機(jī)型號為 160電機(jī)廠家為機(jī)電產(chǎn)品。依據(jù)電動機(jī)參數(shù)和特性曲線可得： 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 根據(jù)計(jì)算和特性曲線以及電機(jī)基本參數(shù)表，我們選用電機(jī)型號為160機(jī)額定功率為 定轉(zhuǎn)矩為 高的 轉(zhuǎn)矩是 定的轉(zhuǎn)速是 3000r/下是電動機(jī)的效果圖： 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 外形尺寸 130機(jī)輸出軸徑為 25 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸作為機(jī)器的一個關(guān)鍵組成部分，其為各類傳動部件的安裝，傳動的扭矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動圍繞軸進(jìn)行，而且經(jīng)過軸承和機(jī)架連接。為了滿足定位軸上的緊固件和容易加工和裝配的軸類零件和拆卸，通常軸設(shè)計(jì)成階梯軸。軸系的零件是由軸和它上邊的零部件構(gòu)成一個裝配體系，研究軸的過程中不僅要研究軸體自己的數(shù)據(jù)，還要將系統(tǒng)里的全部零碎部件融合在一起。 因?yàn)橛糜谡駝拥膫鬟f的軸體不僅要傳送 扭矩，還得經(jīng)受住彎矩，是以本人研究的階梯性軸是轉(zhuǎn)動軸。因?yàn)榇_定了小帶輪的參數(shù)，相應(yīng)的大帶輪隨之確定。接下來的工作就是計(jì)算軸體的直徑了。軸體的研究需要憑借扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度來調(diào)整彎曲的強(qiáng)度，因?yàn)榭捎米鬏S的原料比較多，所以必須得明確軸的應(yīng)用環(huán)境，還有規(guī)定諸如剛度，強(qiáng)度以及別的機(jī)構(gòu)機(jī)能?？梢允褂脽崽幚磉@種方法，當(dāng)然也要琢磨怎樣使加工簡單并且花費(fèi)較少，用研究計(jì)算所得的數(shù)據(jù)以確定軸體的用料，故采取 45號鋼當(dāng)成軸體的原料，它需要 40切應(yīng)力。然后需要做正火或者調(diào)質(zhì)處理來確保它的力學(xué)性能。 1、初步計(jì)算軸的直徑 扭轉(zhuǎn) 強(qiáng)度估計(jì)軸的最小直徑 d，軸的最小直徑? ?633m i n 9 . 5 5 1 00 . 2 ??院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 查表 c=112, p= n=851,代入設(shè)計(jì)公式得慮鍵槽等要素對軸的影響，軸的直徑應(yīng)增加以彌補(bǔ)軸的鍵槽強(qiáng)度減弱。取軸直徑 d=20是最右邊裝帶輪處直徑等于 20有密封元件和滾動軸承處的直徑，應(yīng)與密封元件和軸承的內(nèi)孔徑尺寸保持一致。軸體上面存在兩支點(diǎn)的軸承要選用一樣的標(biāo)準(zhǔn)，方便加工軸承的座孔。挨著的軸段， 應(yīng)使直徑不一樣構(gòu)成軸肩，軸肩在軸體上部件定位以及承受軸向力時要提供相應(yīng)的高度，軸肩的直徑差通常選 5 到10文軸肩處采取 5 毫米的直徑差，接著把每段軸體的長度尺寸匹配到一塊，還要注意軸承座的安裝以及結(jié)構(gòu)是否合理，同樣，螺釘?shù)炔考拈L度和別的的因素，這樣即可確定出軸的各段長度了。 承的設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1）深溝球軸承的選擇 軸承為深溝球軸承 350324B，由文獻(xiàn) [2] 表 得 862?N ，1490?N， 83.0?e ， Y 。 （ 2）壽命驗(yàn)算 軸承所受支反力合力 222 ????? （ 對于深溝球軸承，派生軸向力互相抵消。 0? F N 由文獻(xiàn) [2]表 得， ， 0 0 51 ?????? （ 按軸承 B 的受力大小驗(yàn)算 9310366 ????????? ???????????? ?h （ 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 ?hL h= 年 由于該機(jī)器人的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，必須選擇較大壽命的軸承，軸承能達(dá)到所計(jì)算的壽命。 經(jīng)審核后，此軸承合格。 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 結(jié)論 在最近的一段時間的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我們充分把 握的設(shè)計(jì)方法和步驟，不僅復(fù)習(xí)所學(xué)的知識，而且還獲得新的經(jīng)驗(yàn)與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學(xué)生都能給予及時的指導(dǎo)，確保設(shè)計(jì)進(jìn)度，本文所設(shè)計(jì)的是重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人的設(shè)計(jì)和研究，通過初期的定題，查資料和開始正式做畢設(shè)，讓我系統(tǒng)地了解到了所學(xué)知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學(xué)問不易，需要不斷鉆研，不斷進(jìn)取才可能做的好，總之，本設(shè)計(jì)完成了老師和同學(xué)的幫助下，在大學(xué)研究的最感謝幫助過我的老師和同學(xué)，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 致 謝 至此在論文完成之際，向我的導(dǎo)師表示由衷的感謝！真心的感謝我的導(dǎo)師這幾年來對我的諄諄教導(dǎo)，感謝我敬愛的老師，您不僅在學(xué)習(xí)學(xué)業(yè)上給我以精心的指導(dǎo)，同時還在思想給我以無微不至的關(guān)懷支持和理解，給予我人生的啟迪，使我在順利地完成大學(xué)階段的學(xué)業(yè)同時，也學(xué)到了很多有用的做人的道理，明確了人生目標(biāo)。知道自己想要什么了，不再是從前那個愛貪玩的我了。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，銳意創(chuàng)新的學(xué)術(shù)作風(fēng)，認(rèn)真加負(fù)責(zé)，公而忘私的敬業(yè)精神，豁達(dá)開朗的寬廣胸懷，平易近人。經(jīng)過近半年努力的設(shè)計(jì)與計(jì)算，查找了各類的 重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人的 資料 ，論文終于可以完成了，我的心里無比的激動和開心。雖然它不是最完美的，也不是最好的，但是在我心里，它是我最珍惜的，因?yàn)槲易约阂呀?jīng)盡力的做了，它是我用心、用汗水成就的，也是我在大學(xué)四年來對所學(xué)知識的應(yīng)用和體現(xiàn)。四年的學(xué)習(xí)和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是從周圍的老師和同學(xué)們身上潛移默化的學(xué)到了許多有用的知識，在此對所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_(dá)我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)老師。在具體的研究設(shè)計(jì)過程中，關(guān)永翰老師，代偉業(yè)老師，段振坤同學(xué)，韓宇同學(xué)，劉欣星同學(xué)，尹韓松同學(xué)也在平日的學(xué)習(xí)與生活中提供了 無私與周到的幫助，充分用他們的工作熱情感染著我，鼓勵著我，讓我少走了很多彎路，再次一并致謝！ 另外也感謝我的父母，朋友和同學(xué)們的幫助。在做設(shè)計(jì)感覺受挫，枯燥與迷茫時，是他們在悉心的為我釋放壓力，鼓勵我不要?dú)怵H，勇敢面對。每周一次和父母的通話，與朋友和同學(xué)的長談后都使我精神放松，斗志倍增，以飽滿的熱情重新投入到工作中去，感謝他們，正是他們的不懈支持和充分理解才能使我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 最后，感謝學(xué)校各位領(lǐng)導(dǎo)與老師給了我學(xué)習(xí)生活四年以及參加這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的寶貴的鍛煉機(jī)會，它使我深刻認(rèn)識到在知識的汪洋大海面前我是多 么無知和微不足道。這是一個最好的時代，也是尊重知識，充分學(xué)習(xí)知識，掌握知識的時代。只有持續(xù)的不間斷地學(xué)習(xí)，才不會在激烈的競爭中落后于別人，也才能用自己的真才實(shí)學(xué)為社會做出自己應(yīng)有的貢獻(xiàn)。知識是無止境的，無價的，我愿在求真的道路上下而求索！ 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 參考文獻(xiàn) [1] 張華 機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì) 北京：科學(xué)出版社， 2] 李念 重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人概述 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 3] 張棟 重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人的創(chuàng)新設(shè)計(jì) 4] 姜繼海，宋錦春，高常識 . 重心驅(qū)動 式球形滾動機(jī)器人工作原理 5] 張春林，曲繼方，張美麟 機(jī)械工業(yè)出版社， 6] 錢平 . 加工專機(jī)應(yīng)用技術(shù) 機(jī)械工業(yè)出版社， 7] 張遼遠(yuǎn) . 重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) . 機(jī)械工業(yè)出版社，8] 基恩士傳感器選擇手冊 2010 版本 [9] 黃長藝，嚴(yán)普強(qiáng) 機(jī)械工業(yè)出版社， 10] 張桓，陳作模 高等教育出版社， 11] 王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn) . 重心驅(qū)動 式球形滾動機(jī)器人原理 12] 徐錦康 高等教育出版社， 13] 鄧星鐘 華中科技大學(xué)出版社， 14] 劉延俊 機(jī)械工業(yè)出版社， 15] 章宏甲，黃誼，王積偉 . 重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人的逆向設(shè)計(jì) 16] 胡泓，姚伯威 北京：國防工業(yè)出版社， 17] 陳鐵鳴 重心驅(qū)動式球形滾動機(jī)器人的創(chuàng)新 . 高等教育出版社， 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 [18] 孫靖民 機(jī)械工業(yè)出版社， 19] 黃俊 北京 :清華大學(xué)出版社， 20]of a