機器人瓦力仿真設計【含三維圖紙、說明書文檔】

機器人瓦力仿真設計【含三維圖紙、說明書文檔】,含三維圖紙、說明書文檔,機器人,仿真,設計,三維,圖紙,說明書,仿單,文檔 機電工程學院 機電一體化系統(tǒng)設計 課程設計 設計題目： 機器人瓦力仿真設計 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 號： 20100663117 姓 名： XXX 指導老師： XXX - 2 - 課程設計任務書 一、題目：機器人瓦力仿真設計 二、研究內容與目標： 本設計主要的研究內容是 1. 機器人瓦力的 proe 建模 2. 履帶模型仿真的可行性 3. 瓦力機器人的整體運動仿真 目標： 實現機器人瓦力的整體 proe 建模，以及部分零件的運動仿真 三、研究方法： 上網查找資料，數據，以及查閱相關書籍。建模實踐分析。 四、主要參考文獻： 1 鄒慶華。數控新技術動向研究?？萍紕?chuàng)新導報，2009，（31）：89-91. 2 艾興 肖詩綱著.切削用量簡明手冊M.北京：機械工業(yè)出版社， 2005.10,150 3 陳宏均著.實用機械加工工藝手冊M.北京：機械工業(yè)出版社， 1996.12，167258 4 楊勝群。VERICUT7.0 中文版數控加工仿真技術.北京：清華大學出版 社，2010. 5 張衛(wèi)衛(wèi)，李建生。數控仿真技術分析及發(fā)展趨勢。心聲，2010:85-87. 6 王先奎。機械制造工藝學.北京：機械工業(yè)出版社，2006. 7 熊毅，王哲，唐建生。數控加工仿真系統(tǒng)的研究現狀與發(fā)展趨勢J。 制造技術與機床，2011,12。 - 3 - 目錄 機器人瓦力仿真設計 ...........................................................................- 4 - 第一章 緒論 ..........................................................................................- 5 - 1.1 機器人 WALLE 設計理念 .............................................................................................- 5 - 1.2 機器人發(fā)展史現狀 ........................................................................................................- 5 - 第二章 PRO/E 的簡要說明 ..................................................................- 8 - 2.1Pro/E 簡介 ....................................................................................................................- 8 - 2. 2 Pro/ENGINEER 概述 .................................................................................................- 8 - 第三章 機器人瓦力零部件設計 ........................................................- 10 - 3.1 瓦力身體主體建模 .......................................................................................................- 10 - 3.2 機器人瓦力的驅動履帶建模 .......................................................................................- 12 - 第四章 機器人瓦力的裝配 ................................................................- 15 - 4.1 機器人瓦力的手部裝配 ..............................................................................................- 15 - 4.2 機器人瓦力的頭部裝配 ..............................................................................................- 16 - 4.3 瓦力機器人的履帶裝配 ...............................................................................................- 16 - 第五章 機器人瓦力的運動仿真 .......................................................- 18 - 5.1 定義帶傳動 ..................................................................................................................- 18 - 5.2 定義伺服電機 ..............................................................................................................- 18 - 總結 .....................................................................................................- 20 - 致謝 .....................................................................................................- 21 - 參考文獻 .............................................................................................- 22 - - 4 - 機器人瓦力仿真設計 三明學院機電工程學院 姓名：xxx 摘要 本文通過 Pro/E 三維建模，以機器人瓦力為原型，進行運動仿真， 機器人瓦力是一個具有六自由度機械手的履帶式機器人，滿足在惡劣的路面環(huán) 境下進行作業(yè)的需要。 瓦力的頭部具有高度靈活性，所以我畫了 5 個關節(jié)，對頭部進行約束， 保證頭部的靈活性，手臂部分則是由 3 個可伸縮的關節(jié)組成，并保持了 6 個自 由度，手指部分由兩個指節(jié)構成，有 3 個手指，一個手指與另外兩個手指相對， 可夾取物體，在瓦力的視頻資料中，瓦力主要靠另外兩個指節(jié)工作的，所以另 外兩個指節(jié)會相對粗大些，其次是身體主體部分，瓦力的四肢與頭部是可以放 進身體內部的，但是出于建模可行性需要，并沒有實現這一功能。瓦力是通過 履帶運行的，履帶是由兩個大的驅動輪和兩個小的從動輪組成，從動輪還起到 定位和調節(jié)履帶的功能。 對于所設計產品的一些展望則是，機器人以其極強的適應性和高效率逐 漸取代人力的一些繁重工作。也可以到達一些人類自身身體因素到達不了的深 海，高空，或是太空進行作業(yè)。隨著機械工業(yè)的智能化發(fā)展，機器人將具有自 主判斷能力，決策能力，執(zhí)行能力。而這次課程設計的原型就是工業(yè)高度發(fā)達 之后的智能機器人 WALLE，稱之為智能生命體也不為過。那是機器人發(fā)展的高 級形態(tài)。 最后想說的是，這次的建模比較困難，一個要考慮尺寸的合理性，還有整 體的協(xié)調性，同時還要保證四肢和關節(jié)的一些自由度。所以耗時比較久，但是 最終還是完成了。 關鍵詞： 瓦力 Pro/E 仿真 機械手 - 5 - 第一章 緒論 1.1 機器人 WALLE 設計理念 機器人在現今科技發(fā)展時代，正在逐漸走入人們生活，工作，生產中，如 工業(yè)機器人，機械手，高度智能化的假肢等等。它們正在以其高效、智能、強 適應能力承擔著越來越多的工作。一些高度智能化的產品甚至能夠對事物進行 模擬、仿真、演算，而這些很多都是人腦和人類本身無法做到的。 這次設計理念主要目的是設計高智能化，同時能適應惡劣環(huán)境的機器人。要 有靈活的四肢，開闊的視野，能在崎嶇的路面行走，可以進行抗震救援工作， 可以作為登月車，承受極高的溫差，手臂可以伸縮旋轉，對一些標本進行采樣 分析，要有較好的視野頭部可以伸縮，旋轉，可以進行勘探，偵查，記錄等工 作。 1.2 機器人發(fā)展史現狀 在設計過程中，我查閱了有關于機器人工作的一些資料，視頻，文獻了解 現在機器人機器人發(fā)展現狀，機器人技術是現代科學與技術交叉和綜合的體現， 先進機器人的發(fā)展代表著國家綜合科技實力和水平，因此目前許多國家都已經 把機器人技術列入本國 21 世紀高科技發(fā)展計劃隨著機器人應用領域的不斷擴大， 機器人已從傳統(tǒng)的制造業(yè)進入人類的工作和生活領域，另外，隨著需求范圍的 擴大，機器人結構和形態(tài)的發(fā)展呈現多樣化。高端系統(tǒng)具有明顯的仿生和智能 特征，其性能不斷提高，功能不斷擴展和完善；各種機器人系統(tǒng)正逐步向具有 更高智能和更密切與人類社會融洽的方向發(fā)展。 機器人的起源要追溯到 3000 多年前。 “機器人”是存在于多種語言和文字 的新造詞，它體現了人類長期以來的一種愿望，即創(chuàng)造出一種像人一樣的機器 或人造人，以便能夠代替人去進行各種工作。 直到四十多年前， “機器人”才作為專業(yè)術語加以引用，1920 年，原捷克 斯洛伐克劇作家卡雷爾凱培克在他的科幻情節(jié)劇羅薩姆的萬能機器人中， 第一次提出了“機器人” （Robot）這個名詞，被當成了機器人一詞的起源。 在捷克語中，Robot 這個詞是指一個賦役的努力。 20 世紀初期，機器人已躁動于人類社會和經濟的母胎之中，人們含有幾分 - 6 - 不安地期待著它的誕生。他們不知道即將問世的機器人將是個寵兒，還是個怪 物。針對人類社會對即將問世的機器人的不安，美國著名科學幻想小說家阿西 莫夫于 1950 年在他的小說我是機器人中，首先使用了機器人學 （Robotics）這個詞來描述與機器人有關的科學，并提出了有名的“機器人三 守則” 機器人必須不危害人類，也不允許他眼看人將受害而袖手旁觀； 機器人必須絕對服從于人類，除非這種服從有害于人類； 機器人必須保護自身不受傷害，除非為了保護人類或者是人類命令它做出 犧牲。 這三條守則，給機器人社會賦以新的倫理性，并使機器人概念通俗化更易 于為人類社會所接受。至今，它仍為機器人研究人員、設計制造廠家和用戶， 提供了十分有意義的指導方針。是可編程機器人（如圖 1.2.1） 。這類機器人一 般可以根據操作員所編的程序，完成一些簡單的重復性操作。這一代機器人從 20 世紀 60 年代后半期開始投入使用，目前他在工業(yè)界得到了廣泛應用。第二 代是感知機器人（如圖 1.2.2） ，即自適應機器人，它是在第一代機器人的基礎 上發(fā)展起來的，具有不同程度的“感知”能力。這類機器人在工業(yè)界已有應用。 第三代機器人將具有識別、推理、規(guī)劃和學習等智能機制，它可以把感知和行 動智能化結合起來，因此能在非特定的環(huán)境下作業(yè)，故稱之為智能機器人（如 圖 1.2.3） 。目前，這類機器人處于試驗階段，將向實用化方向發(fā)展。表 1.2.1 是機器人技術發(fā)展編年表。 圖 1.2.1 第一代機器人 圖 1.2.2 第二代機器人 圖 1.2.3 第三代機器人 表 1.2.1 機器人技術發(fā)展編年表 年代 領域 事件 1955 理論 Denavit 和 Hartenberg 發(fā)展了其次變換（D-H）變換 1961 工業(yè) 美國專利 2,998,237，George devol 的“編程技術” ， 傳輸 - 7 - 1961 工業(yè) 第一臺 Unimate 機器人安裝，用于壓鑄 1961 技術 由傳感器的機械手 MH-1，由 Ernst 在麻省理工學院 發(fā)明 1961 工業(yè) Versatran 圓柱坐標機器人商業(yè)化 年代 領域 事件 1965 理論 L.C.Roberts 將其次變換矩陣應用與機器人 1968 技術 斯坦福研究院發(fā)明帶視覺的自由計算機控制的行走機 器人 Shakey 1969 技術 V.C.Sheinman 及其助手發(fā)明斯坦福臂 1969 理論 用于行走機器人導向的機器人視覺在斯坦福研究院展 出 1970 技術 ETL 公司發(fā)明帶視覺的自適應機器人 1971 工業(yè) 日本工業(yè)機器人協(xié)會（JIRA）成立 1972 理論 R.P.Paul 用 D-H 矩陣計算軌跡 1972 理論 D.E.Whiney 發(fā)明操作機的協(xié)調控制方式 1975 工業(yè) 美國機器人研究院成立 1975 工業(yè) Unimate 公司發(fā)布其第一次利潤 1976 技術 在斯坦福研究院完成用機器人的編程裝配 1978 工業(yè) C.Rose 及其同事成立了機器人智能公司，生產第一 個商業(yè)視覺系統(tǒng) 展望未來，對機器人的需求是多面的。在制造工業(yè)由于多數工業(yè)產品的商 品壽命逐漸縮短，品種需求加多，這就促使產品的生產就要從傳統(tǒng)的單一品種 成批大量生產逐步向多品種小批量柔性生產過渡。有各種加工裝備、機器人、 物料傳送裝置和自動化倉庫組成的柔性制造系統(tǒng)，以及由計算機統(tǒng)一調度的更 大規(guī)模的集成制造系統(tǒng)將逐步成為制造工業(yè)的主要生產手段之一。 - 8 - 第二章 Pro/E 的簡要說明 2.1Pro/E 簡介 Pro/Engineer 三維建模軟件是美國參數公司（ PTC）旗下的 CAD/CAM/CAE 為一體的三維軟件，是參數化技術的最早應用者，在現今的三維造型軟件領域 中占有著重要地位，被業(yè)界廣泛認可和推廣，目前主流的三維造型軟件之一， 特別是在我國設計領域中有著重要地位。其應用領域涉及機械、汽車、建筑、 紡織等眾多行業(yè)，該軟件對加速工程和產品開發(fā)，縮短設計制造周期、提高產 品質量、降低成本、增強企業(yè)市場競爭能力和創(chuàng)新能力的發(fā)揮起著重要作用。 Pro/Engineer 是第一個提出參數化設計概念的，而且使用的是全參設計，并且 采用了單一數據庫來處理特征相關性的問題。單一數據庫結構使得整體數據處 理修改量大大減小，這也是 Pro/Engineer 的一大優(yōu)勢，使設計更為優(yōu)化，縮短 設計過程，使產品能更好的推向市場。 2. 2 Pro/ENGINEER 概述 Pro/E 有 20 多個大模塊，能完成概念設計、零件設計、虛擬裝配、功能模擬、 生產制造等整個產品的生產過程。 Pro/E 將產品設計分為工業(yè)設計、機械設計、功能模擬、生產制造等幾個方面， 不同階段提供不同功能。 本次課程設計主要使用其基本模塊中的： 參數化零件設計和基本曲面設計 基礎裝配設計 運動仿真功能模擬 工程圖設計 設計是多個功能模塊綜合使用的過程，Pro/E 采用 CAD 方面的先進理論與技 術，主要特點有： 3D 實體模型 單一數據庫 以特征為單位 參數式設計 Pro/E 通用產品設計過程： - 9 - 1、 概念模型的建立：工業(yè)設計、外觀設計等。 2、 零件設計與裝配：零件三維模型的建立與裝配。 3、 零件的數控加工或三維模型轉工程圖。 專用產品設計： 1、 模具設計：金屬模具、塑料模具等。 2、 結構分析：有限元分析、運動學分析等。 3、 鈑金設計等。 下圖是 Pro/E5.0 的基本界面 - 10 - 第三章 機器人瓦力零部件設計 3.1 瓦力身體主體建模 瓦力的主體零件大部分為規(guī)則體，這也大大降低了建模的難度，瓦力的軀 干我是采用 200 立方規(guī)格進行建模，圖 3.1.1 為建模完成后的身體主體模型建模 過程如下： 圖 3.1.1 1.打開 Pro/E5.0 新建零件實體，進入零件設計窗口，點擊拉伸 -放置-定義， 任選一個平面進行草繪，進入草繪界面，選中矩形框，繪制一個 200*200 的矩 形，點擊左下角的，退出草繪，設定拉伸長度為 200，居中拉伸。點擊確定， 得到一個 200*200*200 的六面體 2.對六面體進行拉伸，去除材料，去除如圖 3.1.2 中的紅色區(qū)域，選中任 意平面，進行拉伸，沿著右邊的邊繪制一個直角梯形，另一條直角邊對應最上 邊，梯形的上底和下底長度分別為 75 和 125，繪制好后，退出草繪界面，拉伸 -去除材料，拉伸厚度為 2 完成退出拉伸。 圖 3.1.2 3.拉伸出圖 3.1.2 中的灰色圓，點擊拉伸-放置-定義選中第二步拉伸后的 平面，點擊繪制圓心圓點繪圓，繪制一個直徑 40 的圓，圓心距左中心線 76， 距下邊中心線 8。完成草繪單擊，退出草繪界面。設置拉伸距離為 5 然后對 拉伸后的圓柱倒圓角，半徑為 2。 - 11 - 4.拉伸出圖 3.1.3 中的紅色區(qū)域，點擊拉伸-放置-定義，以第二步的梯形 短邊為參照，繪制 76*138,矩形，下邊距離中心線 35，完成，退出草繪，去除 材料，拉伸深度為 4。 圖 3.1.3 圖 3.1.4 5.繼續(xù)去除材料，點擊拉伸-放置-定義，以正方體的面為草繪平面，以左 邊為參照，繪制 66*50 的矩形，距離長邊與左邊重合，短邊距離上邊 9。完成 退出草繪，去除材料，拉伸深度為 6。 6.拉伸-放置-定義，拉伸出圖 3.1.4 右上角灰色區(qū)域，進入草繪界面，以 右邊為參照，繪制 76*48 的矩形，上邊距離正方體 9。完成。拉伸，去除材料， 拉伸深度為 18。 7.拉伸，以上面為草繪平面，草繪尺寸如圖 3.1.5 所示，完成。點擊選項， 設置側一值為 9，側 2 值為 3，完成。 圖 3.1.5 圖 3.1.6 8.對正面左下角進行拉伸，草繪尺寸如圖 3.1.6 所示，選中正面進行草繪， 繪制好草繪圖后，點擊退出。點擊選項設置側一值為 3，側二值為 13。完成， 退出。 9.重復拉伸操作，草繪尺寸如圖 3.1.7 所示，以右邊平面為草繪平面，拉 伸，去除材料，拉伸厚度為 10。 10.按住 shift 鍵，鼠標點擊選中模型樹中步驟 2 到步驟 9 所有拉伸實體， - 12 - 圖 3.1.7 右擊，選擇組命令，將步驟 2 到步驟 9 所有步驟合并為組。然后點擊鏡像命令， 再選中中心基準面，將右邊的所有拉伸造型鏡像到左邊，點擊退出。 11.在正面偏下刻上 walle 五個字母。 12.選中地面進行拉伸，拉伸草繪為 174*174 的正方形，去除材料，拉伸厚 度為 100。 綜上，瓦力的軀干部分建模就完成了。 3.2 機器人瓦力的驅動履帶建模 履帶的建模比較有難度，因為履帶是不規(guī)則體。而這里建模采用的是骨架 折彎命令，下面是履帶的具體建模過程： 1.點擊新建，選擇零件實體建模，進入零件建模窗口，點擊拉伸，進入草 繪界面，繪制如圖 3.2.1 所示的草繪，繪制好之后退出，設定拉伸深度為 6。 圖 3.2.1 圖 3.2.2 2.點擊拉伸命令，以第一步拉伸實體的上表面為草繪平面，草繪尺寸如圖 3.2.2 所示，草繪完成之后，退出，設置拉伸高度為 3。 3.點擊拉伸命令，以第一步拉伸實體的前表面為草繪平面，以下底面為參 照，繪制兩個矩形，設置拉伸深度為 5。完成，退出。 4.按住 shift 鍵，選中步驟 1 到步驟 3 的所有拉伸實體，右擊，選中組命 令，將步驟 1 到步驟 3 的所有步驟合并為組。 - 13 - 5.鼠標單擊選中組，然后點擊窗口右邊的陣列命令，選擇方向，選中 top 平面，設置長度為 14，陣列總個數為 40 個。完成，退出。 6.點擊草繪命令，以 right 面為草繪平面，繪制出一個三角形，并倒圓角。 草繪尺寸如圖 3.2.3 所示，完成后退出。 圖 3.2.3 圖 3.2.4 7.點擊插入-高級-骨架折彎-選擇草繪曲線，完成，選中步驟 5 中所繪的骨 架線，然后選中履帶的下面，點擊確定。骨架折彎就完成了，圖 3.2.4 是折彎 命令完成之后的效果圖。 下面是對履帶內部的一些驅動輪進行建模。 首先是對履帶右側大圓進行建模： 1.新建-零件-實體，新建一個實體，命名自己認識就行了，點擊旋轉命令， 設置-定義，任選一個基準面，草繪圖和草繪尺寸如圖 3.2.5 所示。完成后退出 圖 3.2.5 2.選中底面，進行拉伸操作，以步驟一中的小圓為參照，繪制出 10*10 的 草繪圖形，設置拉伸長度為 10，完成。 3.對步驟 2 所拉伸的實體進行陣列，以軸進行陣列，選中步驟一中的旋轉 軸，陣列個數為 4。 4.拉伸，去除材料，使用先前的平面作為草繪平面，圓心距離步驟一中的 旋轉軸 20，設置拉伸深度為 16。 5.以先前的平面作為草繪平面，繼續(xù)拉伸操作，以大圓為參照，繪制出 - 14 - 10*6 的草繪圖形，設置拉伸厚度為 5，完成后退出。 6.對步驟 5 中的拉伸實體進行陣列，以步驟一中的軸為陣列軸，設置陣列 個數為 12.完成退出。 7.以下底面為草繪平面，進行拉伸操作。以第一步旋轉軸為參照，繪制出 直徑為 20 的圓，設置拉伸深度為 16，去除材料，完成。大圓的建模就完成了。 對前邊小圓的建模: 1.以圖 3.2.6 所示的草繪尺寸進行旋轉操作，得到一個圓形驅動輪。 圖 3.2.6 圖 3.2.7 2.距離中心圓心進行拉伸操作，圓心距為 16，圓的直徑為 17，拉伸穿透， 去除材料，完成，退出拉伸操作。 3.對步驟 2 的操作進行陣列，以步驟一的旋轉軸為陣列軸，設置陣列個數 為 4。 4.以下底面為拉伸平面，以步驟一的旋轉軸為圓心，繪制一個直徑 20 的圓， 設置拉伸深度為 16，去除材料，完成。前邊小圓的建模就完成了。 對上面連個小圓的建模，上面的兩個小圓都是一樣的，所以只要建一次模 就可以了，上面小圓的建模過程與前邊小圓的建模過程基本一致，不同的是上 邊的小驅動輪直徑為 30，內部拉伸去除的直徑為 18，這里就不再贅述。 到此，驅動履帶部分就完成建模了，圖 3.2.7 是驅動履帶的裝配圖。 - 15 - 第四章 機器人瓦力的裝配 4.1 機器人瓦力的手部裝配 1.點擊新建-組件，進入裝配界面，點擊右下角的裝配命令，選擇瓦力的軀 干，單擊鼠標中鍵，導入瓦力軀干到 proe 裝配界面，點擊鼠標中鍵，確定，完 成定義。 2.點擊裝配，導入手臂的裝配體 1108-6.asm，點擊放置，選中如圖 4.1.1 所示的兩個平面，約束類型為配對，偏移選擇重合。 點擊新建約束，選擇如圖 4.1.2 所示的兩個平面，約束類型選擇配對，偏 移選擇重合。 點擊新建約束，選擇如圖 4.1.3 所示的兩個平面，約束類型選擇配對，偏 移選擇重合。 此時，約束狀態(tài)會顯示完全約束，機器人瓦力右手的裝配就完成了。 圖 4.1.1 圖 4.1.2 圖 4.1.3 圖 4.2.1 圖中顯示的是右手的裝配，左手的裝配和右手的基本相同，只是將相應的 約束平面進行倒轉，使右手和左手相對，也可以選擇鏡像操作，將右手的裝配 體進行鏡像裝配。 - 16 - 4.2 機器人瓦力的頭部裝配 打開 4.1 中的裝配體，然后點擊裝配，導入瓦力頭部裝配體，約束平面如 圖 4.2.1、4.2.2、4.2.3 所示的三個平面，第二個平面匹配時要注意使用偏移 命令，設定偏移距離為 62，約束完成后，狀態(tài)欄會顯示完全約束。 圖 4.2.2 圖 4.2.3 此時瓦力的頭部裝配就完成了。 4.3 瓦力機器人的履帶裝配 1.打開 pro/E 新建組件，點擊裝配，選擇 1107-8.prt 點擊鼠標中鍵確定， 界面跳轉，回到裝配窗口，點擊鼠標中鍵確定。完成瓦力履帶主體的定義 2.點擊裝配命令，點擊選中履帶零件 1108-1.prt 點擊鼠標中鍵確定，界面 跳轉到裝配窗口，點中在小窗口顯示元件，將另一個窗口關閉，此時界面中只 有小窗口有顯示履帶零件，而主窗口里沒有顯示。選中如圖 4.3.1 所示的兩個 紅色基準面 1108-1：front.f3 和 1107-8：front.f3 進行約束，約束類型為對 齊，然后設置偏移距離為 5，使履帶在 1107-8 的 front 基準面下。新建約束， 選中如圖 4.3.2 所示的兩個紅色基準面 1108-1right 和 1107-8top 平面，設置 約束類型為配對，偏移為重合。 圖 4.3.1 圖 4.3.2 - 17 - 新建約束，選中如圖 4.3.2 所示的兩個紅色基準面 1108-1right 和 1107- 8top 平面，設置約束類型為配對，偏移為重合。新建約束。選中如圖 4.2.3 所 示的兩個紅色基準面 1108-1top 和 1107-8right 平面，設置約束類型為對齊， 偏移量設為 90，此時狀態(tài)欄會顯示約束為完全約束。履帶的裝配就完成了。 3.點擊裝配，選中文件夾中的 1107-9.prt 打開后驅動輪，選中驅動輪中的 1107-9:A-20 與 1107-8：A-6 兩個軸，進行對齊約束，然后點擊 1107-8 的曲面 F18 和 1107-9 的曲面 F36 進行配對約束，此時狀態(tài)欄顯示完全約束，后驅動輪 裝配完成。 4.點擊裝配，選中文件夾中的 1107-11.prt 打開前驅動輪，選中驅動輪中 的 1107-11:A-6 與 1107-8：A-7 兩個軸，進行對齊約束，然后點擊 1107-8 的曲 面 F18 和 1107-11 的曲面 F13 進行配對約束，此時狀態(tài)欄顯示完全約束，前驅 動輪裝配完成。 5.裝配上面的從動輪 1107-10.prt，點選 1107-10 的軸 A-1 和 1107-8 的軸 A-16 對齊約束，然后點擊 1107-10 的曲面 F12 和 1107-8 的曲面 F27,進行配對 約束。狀態(tài)為完全約束，從動輪裝配完成，中間的定位輪和從動輪的裝配基本 一致，這里就不特別說明。 履帶的裝配完成后的裝配體如圖 3.2.7 所示。 圖 4.3.2 圖 4.3.3 下面是將履帶安到總裝配體上： 1.打開總裝配體 1108-1.asm，點擊裝配，打開履帶裝配體 1108-4.asm，鼠 標選中 1107-8：right 基準面和 1022-1：right 基準面進行對齊約束。 2.點選 1107-8：F22 曲面和 1022-1：F5 進行配對約束，設定偏移值為 30。 3.選中 1107-8：F21 曲面和 1022-1：F75 進行配對約束，偏移設置為重合， 此時瓦力機器人的履帶就裝配完成了。另一邊的轉配步驟與先前介紹的裝配步 驟基本一致，這里不再重復。 裝配好瓦力頭部，再將兩邊的手臂和履帶裝配完成之后，瓦力機器人主體 - 18 - 就完全裝配好了，圖 4.3.3 是瓦力的總裝配圖。 第五章 機器人瓦力的運動仿真 5.1 定義帶傳動 首先打開瓦力的總裝配體模型，點擊菜單欄上的應用程序命令，選中機構， 進入機構界面。選中如圖 5.1.1 中的 1108-1.prt 右擊選擇隱藏，然后點擊右邊 工具欄中的傳送帶命令，按住 ctrl 不放，鼠標點選 1107-9、1107-10、1107- 11*2 四個驅動輪，完成傳送帶定義。 另外一邊的帶傳動定義步驟一樣，然后點選中 1108-1.prt 右擊取消隱藏。 帶傳動定義完成了。 圖 5.1.1 圖 5.2.1 5.2 定義伺服電機 由于采用帶傳動定義伺服電機，所以只要在左右兩邊的履帶各定義一個伺 服電機就可以了，鼠標點擊右邊工具欄的伺服電機命令，彈出如圖 5.2.1 所示 的窗口，點選后邊的大驅動輪，點擊輪廓，范圍選擇速度，初始角不變，模設 為常數，在 A 旁填寫 90，點擊右下角的確定退出，另一邊的伺服電機定義與此 相同，速度都為 90。 另一邊的伺服電機定義完成后伺服電機的定義部分就完成了 運動仿真的效果圖如圖 5.2.2 所示 - 19 - 圖 5.2.2 至此，本次課程設計全部完成。 - 20 - 總結 為期一周的課程設計很快過去了，在加班加點的趕設計過程中，漸漸明白 了作為一名設計師的辛苦，對于機械行業(yè)，也就是我們即將步入的領域，這次 的課程設計給我們帶來的啟發(fā)是非常巨大的。 之前也做過課程設計，但是都是有老師和前面一些師兄的指導和幫助，所 以都比較順利，然而這次的課程設計完全是自己動手，大家都是各忙各的，自 己上網查資料，文獻，自己上圖書館借書，畫圖，機器人的尺寸也是自己定的， 由于很多資料都是需要一定費用和代價才可以得到的，所以我在設計的過程中 準備不是那么充分，因此這次三維建模畫出來的瓦力模型與原型有一些出入， 而且，課程設計的時間也不夠完全的完善我的設計，所以像頭部和機械手部分 的仿真沒時間完成。雖然比較匆忙，但是基本上還是完成了任務。 這次的課程設計我覺得除了對于機械手仿真設計的合理性之外，還有一點 很重要的就是傳動機構的合理性，因為多加一個關節(jié)，一個軸，所具有的自由 度將大大不同，而 Pro/E 在運動仿真的過程中不會跟你說明這樣是不合理的， 或者會接觸到實體無法運動，而在設計產品完成之后，產品被設計制造出來， 在機構運動過程中往往是出現很多虛擬樣機無法模擬的結構和問題。所以，我 在建模的過程中盡量合理化分配尺寸，平均裝配公差將影響降到最低。 對于瓦力的建模之前已經有人做過，而且有相應的實體模型在淘寶賣了， 但總覺的與原型相差太大，所以選擇了重新建模，我并沒有按照實體模型建模 而是重新看了一下瓦力原型的資料，給予其足夠的自由度和靈活性，像手部和 頭部，而足部履帶驅動部分出于時間因素，較為簡化。還有一點就是無法使履 帶傳動，要是使履帶傳動的話，我課程設計的就把履帶給交了，沒時間畫身體 其他部分了。 - 21 - 致謝 首先我覺得該感謝的是 xxx 老師，因為是她教的我們機器人，而我也曾 經喜歡過一些能通過機械傳動行走運行的一些機器人和機械手，這也是我選擇 機械這個專業(yè)的原因。另外我想感謝的是我之前看過的一些先進機械產品的設 計者，那些設計給予了我很多啟發(fā)，像一些傳動機構，帶傳動，絲桿傳動，四 桿機構，機械連桿傳動可以有非常多種的組合，而那些組合形成了各種不同的 設計和滿足了各種運行軌道要求，我覺得這是對我很有幫助的一面。第三個我 想感謝的是學校的圖書館，這里有很多的書，各種各樣的書，我們是學設計的， 我覺的設計需要的不僅僅是扎實的專業(yè)基礎，還需要各種創(chuàng)新思想的碰撞，滿 足各式各樣的需求，這樣我們才能設計出更好的產品。 - 22 - 參考文獻 1 艾興 肖詩綱著.切削用量簡明手冊M.北京：機械工業(yè)出版社， 2005.10,150 2 陳宏均著.實用機械加工工藝手冊M.北京：機械工業(yè)出版社， 1996.12，167258 3 張衛(wèi)衛(wèi)，李建生。數控仿真技術分析及發(fā)展趨勢。心聲，2010:85-87. 4 王先奎。機械制造工藝學.北京：機械工業(yè)出版社，2006. 5 張鐵,謝存禧 機器人學M 華南理工大學出版社 2005.1 6 李團結 機器人技術M 電子工業(yè)出版社 2009.10 7 張明鵬,張昆,徐家球 機器人工程基礎M 機械工業(yè)出版 1989.3 8 付京遜,RC.岡薩雷斯,C.S.G.李 機器人學M 中國科學技術出版 社 1989.10 9 蔡自興 機器人學M 清華大學出版社 2009.6 10 任嘉卉,劉念萌 形形色色的機器人M 科學出版社 2005.10