3873 智能排爆機(jī)械手設(shè)計(jì)

3873 智能排爆機(jī)械手設(shè)計(jì),智能,機(jī)械手,設(shè)計(jì) 智能排爆機(jī)械手,學(xué)生：,第1章 緒論,1.1 前言 排爆機(jī)器人(Explosive Disposal Robot)是指代替人到不能去或不適宜去的有爆炸、危險(xiǎn)等環(huán)境中、或進(jìn)行了排除危險(xiǎn)物工作的機(jī)器人，是專門用于搜索、探測(cè)、處理各種爆炸危險(xiǎn)品的防暴機(jī)器人 。,1.2 智能排爆機(jī)器人的作用及應(yīng)用,排爆機(jī)器人一般具有排除爆炸物、消防、解救人質(zhì)、搬運(yùn)、射擊、摧毀、爬樓梯等功能。但此主要針對(duì)的是小型的排爆機(jī)器人，機(jī)器人一般裝多臺(tái)彩色CCD像機(jī)用對(duì)爆炸物進(jìn)行觀察，還有一個(gè)多自由度的機(jī)械手，一般由多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)、伸縮關(guān)節(jié)組成，利用手爪、夾鉗可將爆炸物的引信、雷管擰下，運(yùn)走爆炸物，這是排爆機(jī)器人很重要的組成部分。,1.3 智能排爆機(jī)器人國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,英國P.W.Allen公司生產(chǎn)的Defender是一款大型的排爆機(jī)器人，它的一些先進(jìn)的功能可以滿足正在發(fā)展的反恐需求，例如，處理核生化裝置、擴(kuò)展的光譜射頻遙感測(cè)量裝置，可通過線纜操控，也可以通過無線SSRF遙控，采用全向天線，控制半徑能夠達(dá)到2km，車體是采用模塊化結(jié)構(gòu)的，主要的部件使用強(qiáng)度高、質(zhì)量輕的鈦，大范圍配置并采用標(biāo)準(zhǔn)配件，優(yōu)點(diǎn)為結(jié)實(shí)耐用、維修簡(jiǎn)單、通用性好、可靠性高 。,,Mini—AndrosⅡ(圖1.1)是美國Remotec公司設(shè)計(jì)的Andros機(jī)器人家族中的最新產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)之中它采用了先進(jìn)地模塊化設(shè)計(jì)的思想，能夠使整機(jī)方便、快速拆卸。,圖 1.1 Mini—AndrosⅡ排爆機(jī)器人,,相對(duì)于國外，我國在排爆機(jī)器人研究的方面起步較晚。目前，國內(nèi)在該領(lǐng)域進(jìn)行研究的主要有中科院沈陽自動(dòng)化所，北京航空航天大學(xué)，上海交通大學(xué)，華南理工大學(xué)等。 中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)所先后研制出了“靈蜥-A”、“靈蜥-B”和“靈蜥-H”等反恐防暴機(jī)器人。“靈蜥-B”(圖1.2)由本體、電動(dòng)收纜裝置、控制臺(tái)和附件箱四部分組成，自重達(dá)180kg，是電池電力驅(qū)動(dòng)的，最大直線運(yùn)動(dòng)速度是40米／分鐘，采用三段履帶設(shè)計(jì)可以讓機(jī)器人上和下樓梯，能跨越0.45米高的障礙，實(shí)現(xiàn)了全方位行走，具備較強(qiáng)地面適應(yīng)能力。,圖 1.2 靈蜥-B排爆機(jī)器人,,上海交通大學(xué)是我國最早從事于機(jī)器人技術(shù)研發(fā)的高校之一，Super-DII型排爆機(jī)器人是“863”計(jì)劃項(xiàng)目，是由上海交通大學(xué)與北京中泰通公司聯(lián)合研制，曾在北京參加了第二屆國際警用裝備博覽會(huì)。最近研發(fā)SPUER-III排爆機(jī)器人(圖1.3)，整機(jī)質(zhì)量250kg，長(zhǎng)1.6m，寬0.84m，高1.3m，行走速度為2.4km /h，可跨越350mm的障礙物或溝壕，爬30°~ 40°斜坡或樓梯，同時(shí)可以將整體機(jī)身抬高了350mm，手臂伸展全長(zhǎng)為1.75m，5+ 1自由度三臂桿結(jié)構(gòu)組成 。,圖 1.3 SPUER型排爆機(jī)器人,1.4 智能排爆機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù),機(jī)械手是智能排爆機(jī)器人的最主要的裝置，各種作業(yè)的操作基本上都由它完成。對(duì)設(shè)計(jì)要求為：重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且堅(jiān)固、尺寸和慣量都盡量小、操作必須靈活。在設(shè)計(jì)具體結(jié)構(gòu)的時(shí)候，應(yīng)該要根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的主要功能，選擇合適的自由度。在設(shè)計(jì)過程中，可以綜合考慮兩方面因素，以選定最佳的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)形式。,1.5 課題來源及主要研究?jī)?nèi)容,本課題主要任務(wù)是設(shè)計(jì)一種5自由度的智能排爆機(jī)器人機(jī)械手，主要進(jìn)行智能排爆機(jī)器人的功能分析、智能排爆機(jī)器人機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、重要零部件的受力分析與校核、電機(jī)、氣缸選型與計(jì)算和主要零件工程圖繪制。,第2章 總體方案設(shè)計(jì),2.1概述 智能排爆機(jī)器人一般具有排除爆炸物、解救人質(zhì)、消防、搬運(yùn)、摧毀、射擊、爬樓梯等功能。但是這里主要針對(duì)的是小型的排爆機(jī)器人，機(jī)器人車上一般裝有多臺(tái)彩色CCD像機(jī)用來對(duì)爆炸物進(jìn)行觀察，還有一個(gè)多自由度機(jī)械手，一般由多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)和伸縮關(guān)節(jié)組成，利用手爪或夾鉗可將爆炸物的引信或雷管擰下，并運(yùn)走爆炸物，這是排爆機(jī)器人最重要的組成部分。,2.2系統(tǒng)組成 排爆機(jī)械手系統(tǒng)由機(jī)體、運(yùn)輸代理、供電和控制裝置四個(gè)部分組成。小車和本體論元器件組成機(jī)體；主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的伸縮臂和把握機(jī)構(gòu)、電源、氣缸與機(jī)械傳動(dòng)兩幅形控制裝置，主要由自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩部分。 2.3設(shè)計(jì)方案確定 “機(jī)”指的是機(jī)械，機(jī)械手的動(dòng)作過程分為五部分：機(jī)械手的上升和下降、機(jī)械手的前伸和后縮、機(jī)械手的加緊和放松、機(jī)械手的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)、小車的前進(jìn)和后退。在這五部分中我們靠機(jī)械完成機(jī)械手的上升和下降動(dòng)作，本課題所做的機(jī)械手是采用氣缸的回轉(zhuǎn)和伸縮來完成排爆機(jī)械手動(dòng)作。,圖2.1 機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖,圖2.2 整體裝配圖,第3章 排爆機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),本次機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，我確定了基本的方案，機(jī)械手由手爪、腕關(guān)節(jié)、臂部、肩關(guān)節(jié)、機(jī)身和腰關(guān)節(jié)組成。主要由氣缸來驅(qū)動(dòng)機(jī)械手的伸縮和回轉(zhuǎn)，接下來進(jìn)行各個(gè)部件的設(shè)計(jì)。,圖3.1 手爪結(jié)構(gòu)圖,圖3.2 滑槽杠桿式手部結(jié)構(gòu)、受力分析,圖3.3 臂部裝配圖,圖3.4 回轉(zhuǎn)缸置于升降缸之上的機(jī)身結(jié)構(gòu)示意圖,圖3.5回轉(zhuǎn)缸的截面圖,圖3.6 手臂各部件重心位置圖,