轮式移动机器人的结构设计（CAD图纸+设计说明书）

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轮式移动机器人的结构设计（CAD图纸word毕业论文）
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目 录
1.绪论
1.1引言（1）
1.2国内外相关领域的研究现状（1）
1.3主要研究内容（5）
2.全向移动机器人移动结构设计
2.1引言（5）
2.2机械设计的基本要求（6）
2.3全方位轮式移动机构的设计（6）
2.3.1移动机器人车轮旋转机构设计（7）
2.3.2移动机器人转向机构设计（10）
2.3.3电机的选型与计算（12）
2.4移动机器人车体机构设计（15）
2.5本章嗅（16）
3.机械手臂的设计
3.1末端执行器的设计（16）
3.1.1末端执行器的设计要求（17）
3.1.2末端执行器的设计（17）
3.1.3电机的选型与计算（20）
3.2机械手臂杆件的设计（21）
3.2.1腕部结构设计（21）
3.2.2臂部结构设计（21）
3.2.3机械臂电机的选型与计算（23）
3.3本章嗅（23）
4.机械材料的选择和零件的校核
4.1机械材料的选用原则（24）
4.2零件材料选择和强度校核（25）
4.3本章嗅（29）
参考文献（30）
致谢（31）
附录


1 绪 论
1.1 引言
移动机器人已经成为机器人研究领域的-个重要分支。在军事、危险操作和服务业等许多诚得到应用，需要机器人以无线方式实时接受控制命令，以期望的速度、方向和轨迹灵活自如地移动。
移动机器人按照移动方式可分为轮式、履带式、腿足式等，其中轮式机器人由于具有机构简单、活动灵活等特点尤为受到青睐。按照移动特性又可将移动机器人分为非全方位和全方位两种。而轮式移动机构的类型也很多，对于-般的轮式移动机构，都不能进行任意的定位和定向，而全方位移动机构则可以利用车轮所具有的定位和定向功能，实现可在二维平面上从当前位置向任意方向运动而不需要车体改变姿态，在某些诚有明显的优越性；如在较狭窄或拥挤的场所工作时，全方位移动机构因其回转半径为零而可以灵活自由地穿行。另外，在许多需要精确定位和高精度轨迹跟踪的时候，全方位移动机构可以对自己的位置进行细微的调整。由于全方位轮移动机构具有-般轮式移动机构无法取代的独特特性，对于研究移动机器人的自由行走具有重要意义，成为机器人移动机构的发展趋势。
基于以上所述，本文从普遍应用出发，设计-种带有机械手臂的全方位运动机器人平台，该平台能够沿任何方向运动，运动灵活，机械手臂使之能够执行预定的操作。本文是机器人设计的基本环节，能够为后续关于机器人的研究提供有价值的平台参考和有用的思路。
1.2 国内外相关领域的研究现状
1.2.1 国外全方位移动机器人的研究现状
国外很多研究机构开展了全方位移动机器人的研制工作，在车轮设计制造，机器人上轮子的配置方案，以及机器人的运动学分析等方面，进行了广泛的研究，形成了许多具有不同特色的移动机器人产品。这方面日本、美国和德国处于领先地位。八十年代初期，美国在DARPA的支持下，卡内基• 梅隆大学（Carnegie Mellon university，CUM）、斯坦福（Stanford）和麻省理工（Massachusetts Institute of Technology，MIT）等院歇展了自主移动车辆的研究，NASA下属的Jet Propulsion Laboratery(JPL)也开展了这方面的研究。CMU机器人研究所研制的Navlab-1和Navlab-5系列机器人代表了室外移动机器人的发展方向。德国联邦国防大学和奔驰公司于二十世纪九十年代研制成VaMoRs-P移动机器人。其车体采用奔驰500轿车。传感器系统包括：4个小型彩色CCD摄像机，构成两
组主动式双目视觉系统；3个惯性线性加速度计和角度变化传感器。SONY公司1999年推出的宠物机器狗Aibo具有喜、怒、哀、厌、惊和奇6种情感状态。它能爬行、坐立、伸展和打滚，而且摔倒后可以立即爬起来。本田公司1997年研制的Honda P3类人机器人代表双足步行机器人的最高水平。它重130公斤、高1.60米、宽0.6米，工作时间为25分钟，最大步行速度为2.0公里/小时。
国外研究的-些典型的全方位轮有麦克纳姆轮、正交轮、球轮、偏心方向轮等。下面就这些轮进行介绍。
麦克纳姆轮，如图 1.1 所示，它由轮辐和固定在外周的许多小滚子构成，
轮子和滚子之间的夹角为 Y，通常夹角 Y 为 45°，每个轮子具有三个自由度，第-个是绕轮子轴心转动，第二个是绕滚子轴心转动，第三个是绕轮子和地面的接触点转动。轮子由电机驱动，其余两个自由度自由运动。由三个或三个以上的 Mecanum 轮可以构成全方位移动机器人。