SMA驱动的全方位轮式蠕动微机器人的设计及研究

SMA驱动的全方位轮式蠕动微机器人的设计及研究
SMA驱动的全方位轮式蠕动微机器人的设计及研究

轮式移动机器人结构设计论文

轮式移动机器人的结构设计 摘要:随着机器人技术在外星探索、野外考察、军事、安全等全新的领域得到日益广泛的采用,机器人技术由室内走向室外,由固定、人工的环境走向移动、非人工的环境。本课题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。 本文介绍了已有的机器人移动平台的发展现状和趋势,分析操作手臂常用 的结构和工作原理,根据选定的方案对带有机械臂的全方位移动机器人进行本 体设计,包括全方位车轮旋转机构的设计、车轮转向机构的设计和机器人操作 臂的设计。要求全方位移动机构转向、移动灵活,可以快速、有效的到达指定 地点;机械臂操作范围广、运动灵活、结构简单紧凑且尺寸小,可以快速、准 确的完成指定工作。设计完成后要分析全方位移动机构的性能,为后续的研究 提供可靠的参考和依据。 关键字:机器人移动平台操作臂简单快速准确

Structure design of wheeled mobile robots Abstract:with the robot technology in an alien exploration, field survey, military and security new areas to be increasingly widely adopted, robot technology by indoor, outdoor by fixed, to move towards artificial environment, the artificial environment. This topic is the basic link, robot design for the follow-up about robots can provide valuable reference and useful ideas platform. This article summarizes the existing robot mobile platform development status and trends of operating the arm structure and principle of common, According to the selected scheme of mechanical arm with ontology omni-directional mobile robots designed, including the design of all-round wheel rotating mechanism, wheel steering mechanism of design and the design of robot manipulator. Request to change direction, move the omni-directional mobile institution, can quickly and effectively flexible the reaches the specified location; Mechanical arm operation scope, sports flexible, simple and compact structure and size is small, can quickly and accurately completed tasks. The design is completed to analyze the performance of the omni-directional mobile institutions for subsequent research, provide reliable reference and basis. Keywords: Robot mobile platform manipulator simple accurate and quick

轮式移动机器人课程设计

江苏师范大学连云港校区海洋港口学院 课程设计说明书 课程名称 专业班级 学号姓名 指导教师

年月日

摘要 轮式移动机器人是机器人家族中的一个重要的分支,也是进一步扩展机器人应用领域的重要研究发展方向。自上世纪九十年代以来,人们广泛开展了对机器人移动功能的研制和开发,为适应各种工作环境的不同要求而开发出各种移动机构。其中全方位轮可以实现高精确定位、原地调整姿态和二维平面上任意连续轨迹的运动,具有一般的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愈义。 本文主要是介绍了技术较为成熟的麦克纳姆全方位轮的运动原理结构,分析了由四个麦克纳姆轮全方位轮组成的全向移动机构的运动协调原理。并将其运用到轮腿复合式的机器人身上,使机器人移动能力更强。设计的主要方面包括(1)移动方式的选择;(2)机器人结构的设计;(3)机器人移动原理的分析;(4)对移动机器人控制系统的简单设计。 关键词: 轮式移动机器人,轮腿复合式,四足

目录 摘要 (1) 1 移动机器人技术发展概况 (1) 1.1 机器人研究意义及应用领域 (1) 1.1.1 机器人的研究意义 (1) 1.1.2 机器人的应用领域 (2) 1.2 移动机器人的发展概况 (2) 1.2.1 移动机器人的国内发展概况 (3) 1.2.2 移动机器人的国外发展概况 (4) 2 轮式移动机器人的结构设计 (7) 2.1轮式移动机器人系统结构 (7) 2.1.1移动方式的选择 (7) 2.1.2机器人移动原理构想 (8) 2.1.3机器人轮子的选择 (9) 2.1.4机器人腿部结构的设计 (10) 2.2轮式移动机器人主要结构 (11) 3 轮式移动机器人的控制系统 (12) 3.1 控制系统硬件选型与配置 (12) 3.1.1 驱动电机的选型 (12)

工业机器人技术及应用(教案)-工业机器人机械结构和运动控制.doc

第二章工业机器人的机械结构和运动控制 章节目录 2.1 工业机器人的系统组成 2.1.1 操作机 2.1.2 控制器 2.1.3 示教器 2.2 工业机器人的技术指标 学习目标导入案例课堂认知扩展与提高本章小结思考练习 2.3 工业机器人的运动控制 2.3.1 机器人运动学问题 2.3.2 机器人的点位运动… 2.3.3 机器人的位置控制 课前回顾 何为工业机器人? 工业机器人具有几个显著特点,分别是什么? 工业机器人的常见分类有哪些,简述其行业应用。 学习目标 认知目标 *熟悉工业机器人的常见技术指标 *掌握工业机器人的机构组成及各部分的功能 *了解工业机器人的运动控制 能力目标 *能够正确识别工业机器人的基本组成 *能够正确判别工业机器人的点位运动和连续路径运动 导入案例 国产机器人竞争力缺失关键技术是瓶颈 众所周知,中国机器人产业由于先天因素,在单体与核心零部件仍然落后于日、美、韩等发达国家。虽然中国机器人产业经过30 年的发展,形成了较为完善的产业基础,但与发达国家相比,仍存在较大差距,产业基础依然薄弱,关键零部件严重依赖进口。整个机器人产业链主要分为上游核心零部件(主要是机器人三大核心零部件——伺服电机、减速器和控制系统,相当于机器人的“大脑”)、中游机器人本体(机器人的“身体”)和下游系统集成商(国内95% 的企业都集中在这个环节上)三个层面。 课堂认知 2.1 工业机器人的系统组成 第一代工业机器人主要由以下几部分组成:操作机、控制器和示教器。对于第二代及第三代工业机器人还包括感知系统和分析决策系统,它们分别由传感器及软件实现。

工业机器人系统组成 2.1.1 操作机 操作机(或称机器人本体)是工业机器人的机械主体,是用来完成各种作业的执行机构。它主要由机械臂、驱动装置、传动单元及内部传感器等部分组成。 关节型机器人操作机基本构造 机器人操作机最后一个轴的机械接口通常为一连接法兰,可接装不同的机械操作装置,如夹紧爪、吸盘、焊枪等。

医疗服务机器人设计方案 - 副本

医疗服务机器人设计方案 设计一款好的医疗服务机器人要考虑到很多人性化的方面,这样才能保证产品有较好的适应性而有利于商业推广。我设计的医疗服务机器人会考虑到以下几个方面,分别是:可以照顾老人,能够实时传输数据到家人,可以时刻了解老人的情况,以及可通过网络控制并有良好的人机交互能力。 设计方案分为以下五个模块:1、轮式无半径转弯和万向机械臂模块;2、语音控制模块;3、超声波避障模块;4、摄像头导航模块;5、通信以及手动控制模块。 轮式无半径转弯和万向机械臂模块:四个轮可以在水平面内定点旋转,从而实现了无半径转弯和360°任意方向前进,打破了单一的前进方式,克服了在实际应用中环境空间狭小转弯不灵活的缺点,也使得系统运动更稳定。万向机械臂灵巧轻便,可以轻易的夹碎鸡蛋,适宜抓取立放物体,能灵活的抓取药品、转送病人,帮病人取递所需要的物品等。 语音控制模块:能通过语音识别控制机器人移动、抓取、对话等;准确识别率高,达到95%以上;非特定人语音识别;所需词汇量无需太多,小词汇量语音识别足够。 超声波避障模块:通过超声波发射装置发出超声波,根据接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离了。这与雷达测距原理相似。超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。测距的同时可以感知障碍,有效规避障碍。 摄像头导航模块:利用摄像头实时传回图像并进行分析处理,在获得路径二值信号的基础上,接下来采用黑线中心提取算法,获得路径的黑线位置。该算法的主要思想是:针对每行获得的信号,找出每行黑线起点和终点,取两个值的中值作

工业机器人用电机驱动系统

工业机器人用电机驱动系统 机器人电动伺服驱动系统是利用各种电动机产生的力矩和力,直接或间接地驱动机器人本体以获得机器人的各种运动的执行机构。 对工业机器人关节驱动的电动机,要求有最大功率质量比和扭矩惯量比、高起动转矩、低惯量和较宽广且平滑的调速范围。特别是像机器人末端执行器(手爪)应采用体积、质量尽可能小的电动机,尤其是要求快速响应时,伺服电动机必须具有较高的可靠性和稳定性,并且具有较大的短时过载能力。这是伺服电动机在工业机器人中应用的先决条件。 一、机器人对关节驱动电机的主要要求规纳如下 1.快速性 电动机从获得指令信号到完成指令所要求的工作状态的时间应短。响应指令信号的时间愈短,电伺服系统的灵敏性愈高,快速响应性能愈好,一般是以伺服电动机的机电时间常数的大小来说明伺服电动机快速响应的性能。 2.起动转矩惯量比大 在驱动负载的情况下,要求机器人的伺服电动机的起动转矩大,转动惯量小。 3.控制特性的连续性和直线性,随着控制信号的变化,电动机的转速能连续变化,有时还需转速与控制信号成正比或近似成正比。 4.调速范围宽。 能使用于1:1000~10000的调速范围。 5.体积小、质量小、轴向尺寸短。 6.能经受得起苛刻的运行条件,可进行十分频繁的正反向和加减速运行,并能在短时间内承受过载。 目前,由于高起动转矩、大转矩、低惯量的交、直流伺服电动机在工业机器人中得到广泛应用,一般负载1000N(相当100kgf)以下的工业机器人大多采用电伺服驱动系统。所采用的关节驱动电动机主要是AC伺服电动机,步进电动机和DC伺服电动机。其中,交流伺服电动机、直流伺服电动机、直接驱动电动机(DD)均采用位置闭环控制,一般应用于高精度、高速度的机器人驱动系统中。步进电动机驱动系统多适用于对精度、速度要求不高的小型简易机器人开环系统中。交流伺服电动机由于采用电子换向,无换向火花,在易燃易爆环境中得到了广泛的使用。机器人关节驱动电动机的功率范围一般为0.1~10kW。工业机器人驱动系统中所采用的电动机。

轮式移动机器人结构设计开题报告

毕业设计(论文)开题报告 题目轮式移动机器人的结构设计 专业名称机械设计制造及其自动化 班级学号 学生姓名 指导教师 填表日期2011 年 3 月 1 日

一、毕业设计(论文)依据及研究意义: 随着机器人技术在外星探索、野外考察、军事、安全等全新的领域得到日益广泛的采用,机器人技术由室内走向室外,由固定、人工的环境走向移动、非人工的环境。移动机器人已经成为机器人研究领域的一个重要分支。在军事、危险操作和服务业等许多场合得到应用,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。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,对于一般的轮式移动机构,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,在某些场合有明显的优越性;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一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,设计一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。 二、国内外研究概况及发展趋势 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)等院校开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

轮式移动机器人结构设计开题报告

一、毕业设计(论文)依据及研究意义: 随着机器人技术在外星探索、野外考察、军事、安全等全新的领域得到日益广泛的采用,机器人技术由室内走向室外,由固定、人工的环境走向移动、非人工的环境。移动机器人已经成为机器人研究领域的一个重要分支。在军事、危险操作和服务业等许多场合得到应用,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。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,对于一般的轮式移动机构,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,在某些场合有明显的优越性;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一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,设计一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。 二、国内外研究概况及发展趋势 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)等院校开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

工业机器人的驱动方式

题目 1、工业串联机器人常用的驱动方式、传动系统、传感器类型 比较 2、智能移动机器人的驱动方式、传动系统、传感器类型 比较 3、现在机器人的控制系统、控制结构 概述 机器人问世已有几十年 但没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发 展 另一原因主要是因为机器人涉及到了人的概念 成为一个难以回答的哲学问 题。也许正是由于机器人定义的模糊 才给了人们充分的想象和创造空间。 美国机器人协会 RIA) 一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的 通过程序动作来执行各种任务 并具有编程能力的多功能操作机。 美国家标准局 一种能够进行编程并在自动控制下完成某些操作和移动作业 任务或动作的机械装置。 1987年国际标准化组织(ISO)对工业机器人的定义 “工业机器人是一种具 有自动控制的操作和移动功能 能完成各种作业的可编程操作机。 日本工业标准局 一种机械装置 在自动控制下 能够完成某些操作或者动 作功能。 英国 貌似人的自动机 具有智力的和顺从于人的但不具有人格的机器。 中国 我国科学家对机器人的定义是 “机器人是一种自动化的机器 这种 机器具备一些与人或生物相似的智能能力 如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力 是一种具有高度灵活性的自动化机器”。 尽管各国定义不同 但基本上指明了作为“机器人”所具有的二个共同点 (1) 是一种自动机械装置 可以在无人参与下 自动完成多种操作或动作功 能 即具有通用性。 (2)可以再编程 程序流程可变 即具有柔性(适应性 。 机器人是20世纪人类伟大的发明 比尔?盖茨预言 机器人即将重复PC机 崛起的道路 彻底改变这个时代的生活方式。 机器人学集中了机械工程、材料科学、电子技术、计算机技术、自动控制理 论及人工智能等多学科的最新研究成果 代表了机电一体化的最高成就 是当代 科学技术发展最活跃的领域之一。 概述 驱动方式 现代工业机器人的驱动方式主要有三种 气动驱动、液压驱动和电动驱动。 气动驱动 机器人气动驱动系统以压缩空气为动力源。气动驱动机器人具有气源方便 系统结构简单 动作快速灵活 不污染环境以及维护方便、价格便宜、适合在恶劣工况 高温、有毒、多粉尘 条件下工作等特点。常用于冲床上下料 小零件装配、食品包装及电子元件输送等作业中。由于气体可压缩 遇阻时具有容让性 因此也常用作机器人手爪的驱动源。 气动驱动系统的组成 1 气源 气动机器人可直接使用工厂压缩空气站的气源 或自行设置气源

机器人的主要驱动方式及其特点

一目前机器人的主要驱动方式及其特点 根据能量转换方式,将驱动器划分为液压驱动、气压驱动、电气驱动和新型驱动装置。在选择机器人驱动器时,除了要充分考虑机器人的工作要求,如工作速度、最大搬运物重、驱动功率、驱动平稳性、精度要求外,还应考虑到是否能够在较大的惯性负载条件下,提供足够的加速度以满足作业要求。 A液压驱动特点 液压驱动所用的压力为5~320kgf/cm2. a)优点 1能够以较小的驱动器输出较大的驱动力或力矩,即获得较大的功率重量比。 2可以把驱动油缸直接做成关节的一部分,故结构简单紧凑,刚性好。 3由于液体的不可压缩性,定位精度比气压驱动高,并可实现任意位置的开停。 4液压驱动调速比较简单和平稳,能在很大调整范围内实现无级调速。 5使用安全阀可简单而有效的防止过载现象发生。 6液压驱动具有润滑性能好、寿命长等特点。 B)缺点 1油液容易泄漏。这不仅影响工作的稳定性与定位精度,而且会造成环境污染。

2因油液粘度随温度而变化,且在高温与低温条件下很难应用。 3因油液中容易混入气泡、水分等,使系统的刚性降低,速度特性及定位精度变坏。 4需配备压力源及复杂的管路系统,因此成本较高。 C)适用范围 液压驱动方式大多用于要求输出力较大而运动速度较低的场合。在机器人液压驱动系统中,近年来以电液伺服系统驱动最具有代表性。 B气压驱动的特点 气压驱动在工业机械手中用的较多。使用的压力通常在0.4-0.6Mpa,最高可达1Mpa。 a)优点 1快速性好,这是因为压缩空气的黏性小,流速大,一般压缩空气在管路中流速可达180m/s,而油液在管路中的流速仅为2.5-4.5 m/s。 2气源方便,一般工厂都有压缩空气站供应压缩空气,亦可由空气压缩机取得。 3废气可直接排入大气不会造成污染,因而在任何位置只需一根高压管连接即可工作,所以比液压驱动干净而简单。 4通过调节气量可实现无级变速。 5由于空气的可压缩性,气压驱动系统具有较好的缓冲作用。

轮式移动机器人课程设计 (2)

目录 目录 (1) 摘要 (2) 1.移动机器人技术发展概况 (3) 1.1机器人研究意义及应用领域 (3) 1.1.1机器人的研究意义 (3) 1.1.2 机器人的应用领域 (3) 1.2移动机器人的发展概况 (4) 1.2.1移动机器人的国内发展概况 (4) 1.2.2移动机器人的国外发展概况 (4) 2.轮式移动机器人的结构设计 (7) 2.1移动机器人的系统结构 (7) 2.2轮式移动机器人主要结构 (7) 3.轮式移动机器人的控制系统 (11) 3.1控制系统硬件选型与配置 (11) 3.1.1驱动电机的选型 (11) 3.1.2伺服电机的选型 (12) 3.1.3轮毂电机的选型 (13) 3.2轮式移动机器人控制系统框架 (15) 4.结论和总结 (17) 致谢 (18) 参考文献 (19) 附录 (21)

摘要 移动机器人是机器人家族中的一个重要的分支,也是进一步扩展机器人应用领域的重要研究发展方向。自上世纪九十年代以来,人们广泛开展了对机器人移动功能的研制和开发,为适应各种工作环境的不同要求而开发出各种移动机构。 论文内容包括四个部分:简要介绍了移动机器人研究现状、对所设计移动机器人系统进行了描述、视觉导航轮式移动机器人底层硬件设计和视觉轮式移动移动机器人的底层控制。 论文详细地介绍了移动机器人底层硬件系统元件的选型和原理电路图的设计。我们选用PIC16F877单片机作为下位机接收上位机传来的命令和产生驱动信号。步进电机的驱动电路采用两个步进电机驱动器-L298,驱动程序写入PIC16F877单片机,通过程序控制步进电机的转速和转向。采用Propel 设计了底层控制系统的原理图和PCB版图,采用Proteus进行程序和硬件系统的仿真。仿真结果表明:步进电机运行稳定、可靠性高,实现了对步进电机的预期控制。 关键词:移动机器人;运动控制;PIC16F877;步进电机

基于视觉导航的轮式移动机器人设计方案

基于视觉导航的轮式移动机器人设计方案第一章移动机器人 §1.1移动机器人的研究历史 机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器)。1962年,美国Unimation公司的第一台机器人Unimate。在美国通用汽车公司(GM)投入使用,标志着第一代机器人的诞生。 智能移动机器人更加强调了机器人具有的移动能力,从而面临比固定式机器人更为复杂的不确定性环境,也增加了智能系统的设计复杂度。1968年到1972年间,美国斯坦福国际研究所(Stanford Research Institute, SRI)研制了移动式机器人Shaky,这是首台采用了人工智能学的移动机器人。Shaky具备一定人工智能,能够自主进行感知、环境建模、行为规划并执行任务(如寻找木箱并将其推到指定目的位置)。它装备了电视摄像机、三角法测距仪、碰撞传感器、驱动电机以及编码器,并通过无线通讯系统由二台计算机控制。当时计算机的体积庞大,但运算速度缓慢,导致Shaky往往需要数小时的时间来分析环境并规划行动路径。 1970年前联月球17号探测器把世界第一个无人驾驶的月球车送七月球,月球车行驶0.5公里,考察了8万平方米的月面。后来的月球车行驶37公里,向地球发回88幅月面全景图。在同一时代,美国喷气推进实验室也研制了月球车(Lunar rover),应用于行星探测的研究。采用了摄像机,激光测距仪以及触觉传感器。机器人能够把环境区分为可通行、不可通行以及未知等类型区域。 1973年到1979年,斯坦福大学人工智能实验室研制了CART移动机器人,CART可以自主地在办公室环境运行。CART每移动1米,就停下来通过摄像机的图片对环境进行分析,规划下一步的运行路径。由于当时计算机性能的限制,CART每一次规划都需要耗时约15分钟。CMU Rover由卡耐基梅隆大学机

轮式移动机器人结构设计

大学 毕业设计说明书题目:轮式移动机器人结构设计 专业:机械设计制造及其自动化学号: 姓名: 指导教师: 完成日期: 2012年5月30日

大学 毕业论文(设计)任务书论文(设计)题目:轮式移动机器人结构设计 学号:姓名:专业:机械设计制造及其自动化指导教师:系主任: 一、主要内容及基本要求 1:了解轮式移动机器人的原理及其设计: 2:CAD绘图设计,要求A0图纸一张,总共达到两张A0。 3:说明书,要求6000字以上,要求内容完整,计算准确: 4:外文翻译3000字以上,要求语句通顺。 二、重点研究的问题 1:轮式移动机器人转向机构的设计: 2:轮式移动机器人电机的选型

三、进度安排 四、应收集的资料及主要参考文献 [1] 吕伟文.全方位轮移动机构的原理和应用[A].无锡职业技术学院学报,2005,615-17. [2] 赵东斌,易建强等.全方位移动机器人结构和运动分析[B].机器人,2003,9. [3] 李瑞峰,孙笛生,闫国荣等.移动式作业型智能服务机器人的研制[J].机器人技术与应 用,2003,1:27-29. [4] 杨树风.带有机械臂的全方位移动机器人的研制. 哈尔滨工业大学硕士毕业论文,2006. [5] 田宇,吴镇炜,柳长春.开放式三自由度全方位移动机器人实验平台[J].机器人,2002,24 (2):102-106. [6] 闫国荣,张海兵.一种新型轮式全方位移动机构[J].哈尔滨工业大学学报,2001,33(6):854-857. [7] 吕伟文.全方位移动机构的机构设计[A].无锡职业技术学院学报,2006.12:03-12. [8] 高光敏,张广新,王宇等.一种新型全方位轮式移动机器人的模型研究[A].长春工程学院学 报,2006,12. [9] 吴玉香,胡跃明.轮式移动机械臂的建模与仿真研究[B].计算机仿真,2006,1(05). [10] 付宜利,徐贺,王树国.具有新型轮式走行部的移动机器人及其特性研究.高技术通信,2004,12. [11] 付宜利,李寒,徐贺等.轮式全方位移动机器人几种转向方式的研究.制造业自动化,2005,10:5-33. [12] 滕鹏,马履中,董学哲.具有冗余自由度的新型护理机械臂研究.机械设计与研究,2004,1:3-32. [13] 孔繁群,朱方国,周骥平.一种机械手关节联接结构的改进设计[B].机械制造与研究,2005,5:2-16. [14] 蔡自兴编著.机器人原理及其应用. 中南工业大学出版社,1988. [15] 吴广玉,姜复兴编.机器人工程导论.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1988. 大学

轮式移动机器人(WMR)设计毕业设计

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) 摘要 本文首先对机器人的国内为发展现状做了介绍,同时根据设计要求对机器人的整体方案进行了分析,包括几何尺寸、驱动芯片的选择和程序的编制。然后从机器人性能要求的角度出发,分别对机器人的运动方式、模型结构和车体成型方式做了比较,最终确定了非完整约束轮驱四轮式移动结构模型——后轮同轴驱动,前轮转向的轮型机器人。 文章对移动机器人硬件结构做了详细的可行性分析及设计,并且做了相应的计算、校核,主要包括:驱动轮电机和转向轮电机的选择及其驱动电路的设计;齿轮的设计计算和校核;转向机构设计和车体的一些机械结构设计等。并且针对本设计所研究的机器人,设计了驱动模块。本设计中,采用增量式光电编码器测量移动机器人后轮的实时转速,进而通过特定算法得到实时电机驱动模块的PWM控制量,实现运动机器人运动的闭环控制。 最后,本文对所作研究和主要工作进行了总结,并将设计的轮型机器人的结构进行联合调试。实验结果表明,该系统性能稳定、可靠,可控制性高,安全性高,达到了本设计的设计要求。 关键词:轮式移动机器人(WMR);硬件;非完整约束;驱动模块 -I-

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计(论文) Abstract In this paper the development of robot profiles and classification made a presentation According to the design requirements of the robot's overall program for the analysis, including geometry, rapid movement, anti-jamming, operability and maintainability. Then robot performance requirements from the perspective, the robot's movement, Model structure and body molding form of a comparison, finalization of non-refoulement integrity constraint round four mobile model -- coaxial rear-wheel drive nose wheel steering the robot vehicle Based on a mobile robot hardware architecture done a detailed feasibility analysis and design, and the corresponding calculation, checking, including driving wheel motor and steering wheel and the choice of motor drive circuit design; Gear design and verification; Selection and battery charging circuit programming; sensing part of the design; before and after the shock absorber systems, and to design the body and some mechanical structure design. It should also study the design of the robot, to discuss the design of the system reliability Finally, we made to research and the main work of summing up and robot design models of the structure of the joint debugging. Experimental results show that the system is stable, reliable, and can be controlled, safe, meeting the requirements of Design Keywords:Wheeled Mobile Robot (WMR);Hardware; Nonholonomic Constraints;Move Module 毕业论文(设计)诚信声明本人声明:所呈交的毕业论文(设计)是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果,论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确标注,论文中的结论和成果为本人独立完 -II-

小型轮式机器人设计

南京理工大学电力系统自动装置论文 学院 (系):自动化学院 题目: 小型轮式移动机器人控制系统设计 李胜 指导老师:

摘要 由于传统单任务顺序执行机制不能满足智能轮式移动机器人对控制系统实时性的要求,而且对于复杂系统来说可靠性不高。所以本项目重点设计一套适用于小型轮式移动机器人的控制系统,要求其实时性好,可靠性高,具有灵活的可扩展性和可重构性,以提高它各项功能的响应速度(包括制动、加速、减速、爬坡等)。 本文设计的控制电路实现的传感器功能包括红外传感器、光敏传感器、碰撞传感器等。控制电路实现对两个直流电机的驱动控制。机器人采用这样的控制电路可以完成诸如自主避障、自主循迹等实验。使得轮式移动机器人的实时性好,可靠性高,且因为外部接口具有同用性,故具有灵活的可扩展性和可重构性。 最后对电路进行了调试,证明其满足要求 关键词轮式机器人控制系统调试

目录 1 绪言------------------------------------------------------------------03 1.1 机器人简单知识的介绍-----------------------------------------------03 1.2课题背景-------------------------------------------------------------------------------------------------03 1.3课题来源及目的---------------------------------------------------------------------------------------04 1.4 论文主要内容------------------------------------------------------04 2 小型轮式移动机器人控制电路的总体设计----------------------------------04 2. 1 需求分析-----------------------------------------------------------------------------------------------------------04 2.2 机器人功能的总体结构----------------------------------------------05 3 具体设计-------------------------------------------------------------05 3.1Protel电路设计软件简介----------------------------------------------05 3.2 控制电路的总体设计------------------------------------------------06 3.3各模块具体介绍------------------------------------------------------07 3.4 实验用移动机器人控制电路的PCB图----------------------------------18 4 机器人控制电路的调试-------------------------------------------------19 4.1 直流电机功能调试结果----------------------------------------------19 4.2 红外传感器电路调试结果--------------------------------------------22 4.3 光敏传感器调试结果------------------------------------------------22 4.4 碰撞传感器调试结果-------------------------------------------------23 结论 ------------------------------------------------------------------24 感谢 ------------------------------------------------------------------24 附录控制电路实物图------------------------------------------------------25 参考文献--------------------------------------------------------------26

工业机器人的驱动方式.资料

题目1、工业串联机器人常用的驱动方式、传动系统、传感器类型比较 2、智能移动机器人的驱动方式、传动系统、传感器类型比较 3、现在机器人的控制系统、控制结构 概述 机器人问世已有几十年但没有一个统一的意见。原因之一是机器人还在发 展另一原因主要是因为机器人涉及到了人的概念成为一个难以回答的哲学问 题。也许正是由于机器人定义的模糊才给了人们充分的想象和创造空间。 美国机器人协会RIA)一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的 通过程序动作来执行各种任务并具有编程能力的多功能操作机。 美国家标准局一种能够进行编程并在自动控制下完成某些操作和移动作业 任务或动作的机械装置。 1987年国际标准化组织(ISO)对工业机器人的定义“工业机器人是一种具 有自动控制的操作和移动功能能完成各种作业的可编程操作机。 日本工业标准局一种机械装置在自动控制下能够完成某些操作或者动 作功能。 英国貌似人的自动机具有智力的和顺从于人的但不具有人格的机器。 中国我国科学家对机器人的定义是“机器人是一种自动化的机器这种 机器具备一些与人或生物相似的智能能力如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力是一种具有高度灵活性的自动化机器”。 尽管各国定义不同但基本上指明了作为“机器人”所具有的二个共同点(1) 是一种自动机械装置可以在无人参与下自动完成多种操作或动作功 能即具有通用性。 (2)可以再编程程序流程可变即具有柔性(适应性。 机器人是20世纪人类伟大的发明比尔?盖茨预言机器人即将重复PC机 崛起的道路彻底改变这个时代的生活方式。 机器人学集中了机械工程、材料科学、电子技术、计算机技术、自动控制理 论及人工智能等多学科的最新研究成果代表了机电一体化的最高成就是当代 科学技术发展最活跃的领域之一。 概述 驱动方式 现代工业机器人的驱动方式主要有三种气动驱动、液压驱动和电动驱动。 气动驱动 机器人气动驱动系统以压缩空气为动力源。气动驱动机器人具有气源方便系统结构简单动作快速灵活不污染环境以及维护方便、价格便宜、适合在恶劣工况高温、有毒、多粉尘条件下工作等特点。常用于冲床上下料小零件装配、食品包装及电子元件输送等作业中。由于气体可压缩遇阻时具有容让性因此也常用作机器人手爪的驱动源。 气动驱动系统的组成 1气源气动机器人可直接使用工厂压缩空气站的气源或自行设置气源

《工业机器人》复习题

《工业机器人》 一、填空题 1、按坐标形式分类,机器人可分为、、球坐标型 和四种基本类型。 2、作为一个机器人,一般由三个部分组成,分别是、 和。 3、机器人主要技术参数一般有、、、重复定位精度、、承载能力及最大速度等。 4、自由度是指机器人所具有的的数目,不包括 的开合自由度。 5、机器人分辨率分为和,统称为。 6、重复定位精度是关于的统计数据。 7、根据真空产生的原理真空式吸盘可分为、和 等三种基本类型。 8、机器人运动轨迹的生成方式有、、 和空间曲线运动。 9、机器人传感器的主要性能指标有、、、重复性、、分辨率、响应时间和抗干扰能力等。 10、自由度是指机器人所具有的的数目。 11、机器人的重复定位精度是指。 12、机器人的驱动方式主要有、和三种。 13、机器人上常用的可以测量转速的传感器有测速发电机和增量式码盘。 14、机器人控制系统按其控制方式可以分为控制方式、控制方式和控制方式。 15、按几何结构分划分机器人分为:串联机器人、并联机器人。 二、单项选择题(请在每小题的四个备选答案中,选出一个最佳答案。) 1、工作范围是指机器人或手腕中心所能到达的点的集合。 A 机械手 B 手臂末端 C 手臂 D 行走部分。

2、机器人的精度主要依存于、控制算法误差与分辨率系统误差。 A传动误差 B 关节间隙 C机械误差 D 连杆机构的挠性 3、滚转能实现360°无障碍旋转的关节运动,通常用来标记。 A R B W C B D L 4、RRR型手腕是自由度手腕。 A 1 B 2 C 3 D 4 5、真空吸盘要求工件表面、干燥清洁,同时气密性好。 A 粗糙 B 凸凹不平 C 平缓突起 D平整光滑 6、同步带传动属于传动,适合于在电动机和高速比减速器之间使用。 A 高惯性 B 低惯性 C 高速比 D 大转矩 7、机器人外部传感器不包括传感器。 A 力或力矩 B 接近觉 C 触觉 D 位置 8、手爪的主要功能是抓住工件、握持工件和工件。 A 固定 B 定位 C 释放 D 触摸。 9、机器人的精度主要依存于、控制算法误差与分辨率系统误差。 A传动误差 B 关节间隙 C机械误差 D 连杆机构的挠性 10、机器人的控制方式分为点位控制和。 A 点对点控制 B点到点控制 C 连续轨迹控制 D 任意位置控制 11、焊接机器人的焊接作业主要包括。 A 点焊和弧焊 B 间断焊和连续焊 C 平焊和竖焊 D气体保护焊和氩弧焊 12、作业路径通常用坐标系相对于工件坐标系的运动来描述。 A 手爪 B 固定 C 运动 D工具 13、谐波传动的缺点是。 A扭转刚度低 B 传动侧隙小 C惯量低 D 精度高 14、机器人三原则是由谁提出的。(D) A 森政弘 B 约瑟夫·英格伯格 C 托莫维奇 D 阿西莫夫 15、当代机器人大军中最主要的机器人为:(A) A 工业机器人 B 军用机器人 C 服务机器人 D 特种机器人 16、手部的位姿是由哪两部分变量构成的?(B)

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