爬杆作业机器人设计

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爬杆机器人

原理方案一：
• 此爬行机构是简单的
曲柄滑块机构，其中电机与曲柄固连，驱动装置运动。上下四个自锁套是实现上爬的关键机构。
• 当自锁套有向上运动
趋势时，锥套. 趋势时，锥套.钢球与圆杆之间会形成可靠的自锁，使装置不下滑，而上行时自锁解除。
爬杆机构（
1.上自锁套 1.上自锁套 2.电机 2.电机 3.曲柄 3.曲柄 4.圆杆 4.圆杆 5.连杆 5.连杆 6.下自锁套 6.下自锁套
方案二
设计题目：爬杆机械人
设计小组成员：
绘图：赵元亮杨庚李孝龙 Ppt:张学敏杨陶敏
一工作原理及工艺过程
• 方案一模仿尺蠖（“尺蠖之屈，以求伸也”）尺蠖之屈，以求伸也” •
向上爬行动作；方案二模仿猴子爬树功能分解为：爬杆功能=上行功能+ 功能分解为：爬杆功能=上行功能+自锁功能
二设计要求保证机器人能顺利完成爬杆的功能
三设计方案的构思及分析
（各功能的实现方案及选择）
功能分解：爬杆（上行+自锁）功能分解：爬杆（上行+
1 2 3
上 A 曲柄滑 B 曲柄滑块块+轮系行
C 凸轮+滑凸轮+ 块
自 D 对称重 E 非对称摩锁力自锁套擦自锁套可组合成六种不同的方案可供选择方案一A+D和方案二B+E为较好方方案一A+D和方案二B+E为较好方案
• • • •
1.电机 1.电机 2.齿轮 2.齿轮 3.曲柄导杆 3.曲柄导杆 4.自锁套 4.自锁套
自锁机构 1钢球钢球 2表面摩表面摩擦系数比较大的介质
机构俯视图
曲柄导杆运动原理图

带电作业爬杆机器人的设计与研究

带电作业爬杆机器人的设计与研究发布时间：2023-07-10T07:57:01.331Z 来源：《科技潮》2023年12期作者：周迪[导读] 在电力线路的检修过程中，需要将杆塔进行停电，并对杆塔进行检修和维护工作。

国网瑞嘉（天津）智能机器人有限公司 300450摘要：介绍了一种带电作业爬杆机器人，并对其运动控制系统和安全保护系统进行了分析研究。

采用多模块并联组合方式设计了爬杆机器人的运动控制系统，该系统可以实现对爬杆机器人的精确控制和安全保护。

对所设计的爬杆机器人进行了物理样机试验，试验结果表明，该爬杆机器人可以在多种不同材质的悬臂式结构上运动，并能够实现悬臂式结构的上下升降、平移和旋转功能。

研究结果表明，所设计的爬杆机器人可以在悬臂式结构上实现各种功能，能够很好地完成带电作业工作；研究结果对电力线路检修工作具有重要的应用价值。

关键词：带电作业；机器人；设计引言在电力线路的检修过程中，需要将杆塔进行停电，并对杆塔进行检修和维护工作。

带电作业是指在不停电的情况下，利用绝缘工具、绝缘物品或其他绝缘工具对线路上的杆塔进行检修和维护，以保证电网运行的安全。

目前国内带电作业发展较为缓慢，在国内一些城市和地区已经出现了带电作业机器人。

其中一些机器人具有控制灵活、适应性强等特点，但也存在体积较大、重量较重等不足；另外一些机器人虽然可以实现自动化操作，但在空间狭小的环境下无法有效地完成工作任务。

因此，研制一种能在恶劣环境下工作、能够在空间狭小的环境中工作的带电作业爬杆机器人显得尤为重要。

本文主要研究了一种能够在悬臂式结构上实现各种功能的带电作业爬杆机器人。

该爬杆机器人主要由运动控制系统和安全保护系统两部分组成。

在运动控制系统方面，采用模块化组合方式设计了爬杆机器人的运动控制系统，该运动控制系统包括运动控制器、传感器采集单元和数据处理单元三个部分。

其中，运动控制器主要完成对机器人运动方向的控制；传感器采集单元负责检测爬杆机器人当前位置以及姿态数据；数据处理单元主要完成对采集到的数据进行分析处理，并将结果反馈给运动控制器；数据处理单元主要完成对机器人当前位置和姿态数据的分析处理。

机械开题报告爬杆作业机器人设计大学论文

爬杆作业机器人设计1．选题背景及其意义随着国民经济的飞速增长，人民生活水平的提高，城镇中随之矗立起无数电线杆、路灯杆、大桥斜拉钢索等高层建筑。

这些高层建筑壁面多采用油漆、电镀、玻璃铜结构等，长期以来会形成灰尘层，酸污染影响城市的美观，同时空气中混合的酸性物质也会对这些城市建筑特别是金属杆件造成损坏，加快它们的生锈，并缩短它们的使用寿命，需要定期进行壁面维护工作。

它们通常高5-30米，有的甚至高达百米，会给操作人员带来不便和危险。

因此本课题拟设计一爬杆机器人，可以在没有障碍的光杆上爬行，代替人工进行这些高空危险作业，从而把人从危险、恶劣、繁重的劳动环境中解脱出来。

具有良好的经济效益和社会效益。

2 文献综述（国内外研究现状与发展趋势）机器人技术是近30年来迅速发展起来的一门综合学科。

它综合了力学、机构学、机械设计学、计算机工程、自动控制、传感技术、电液驱动技术、人工智能、仿生学等学科的有关知识和最新研究成果，代表了机电一体化的最高成就。

尤其是进入80年代以来，机器人技术的进步与其在各个领域的广泛应用，引起了各国专家学者的普遍关注。

许多发达国家均把机器人技术的开发、研究列入国家高新技术发展计划。

移动机器人作为机器人学的一个重要分枝，其研究工作始于20世纪60年代。

移动机器人的最成功应用是自动化生产系统中的物料搬运，用于完成机床之间、机床与自动仓库之间的工件工具传送。

移动机器人的运动灵活性能，大大增加了生产系统的柔性和自动化程度。

现在，移动式机器人的研究开发除上述应用外，还涉及许多其他应用领。

如在建筑领域完成混凝土的铺平、壁面的装修、检查和清洗：采矿业中行隧道的掘进和矿藏的开采、农林业中从事水果采摘、树枝修剪、圆木搬运；军事上用于探测侦察、爆炸物处理。

福利方面进行盲人引导，病员护理等。

爬行机器人是机器人大家族中的一员，爬升机器人因为需要克服重力的作用而可靠地依附于爬升表面上并自主移动，完成特定条件下的作业，区别于平面移动机器人，故爬升机器人是机器人领域的一个重要研究分支，从运动方式上来表征的一种机器人，形式是多种多样的。

管道攀爬机器人结构设计及行走动力特性分析

管道攀爬机器人结构设计及行走动力特性分析一、结构设计：1.机器人主体结构：管道攀爬机器人的主体结构一般由多个可伸缩的模块组成，每个模块包括一个电机、行走轮和一个伸缩杆。

2.伸缩机构：机器人通过伸缩杆来适应不同管道尺寸。

伸缩杆一般采用多节设计，每个节段之间通过齿轮或链条进行连接，以实现伸缩功能。

3.行走轮和传动机构：机器人采用行走轮来实现在管道内的行走。

行走轮通常由橡胶材料制成，提供良好的摩擦力。

传动机构一般为电机与行走轮的传动装置，通常采用齿轮传动或链条传动。

4.控制系统：机器人的控制系统包括传感器、执行器和控制器。

传感器可以感知机器人的位置、姿态和环境条件等信息，以便进行自主导航和任务执行。

执行器包括电机和伸缩杆等组件，用于控制机器人的运动和伸缩。

控制器负责接收传感器信息，并根据预设的算法控制机器人的运动。

二、行走动力特性分析：1.爬行速度：管道攀爬机器人的爬行速度取决于行走轮的直径、电机的转速和传动机构的设计等因素。

一般来说，机器人爬行速度应该足够快，以提高任务完成效率。

2.负载能力：机器人承载工具和传感器进行任务执行，因此需要具有较大的负载能力。

负载能力的大小与机器人的结构强度和设计参数有关。

3.自稳定性：机器人在管道内行走时需要具备较好的自稳定性，以应对管道内的复杂环境。

自稳定性主要通过控制系统实现，通过传感器检测机器人的姿态和环境条件，并及时做出调整。

4.能耗与动力供应：管道攀爬机器人通常采用电池供电，因此需要考虑能耗和续航时间。

一般通过优化结构设计和控制算法，减小阻力和能耗，延长电池寿命。

5.适应性：管道攀爬机器人需要适应多种管道的尺寸和形状。

因此，其结构设计应具有一定的自适应性，能够根据管道的不同尺寸进行伸缩和调整。

综上所述，管道攀爬机器人的结构设计和行走动力特性是保证机器人能够在管道内进行任务执行的关键要素。

通过合理的结构设计和动力调节，可以使机器人具有较高的工作效率和可靠性，适应不同尺寸和形状的管道。

爬杆机器人课程设计

爬杆机器人课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解爬杆机器人的基本构造和原理，掌握相关的物理和机械知识。

2. 学生能描述爬杆机器人的功能和应用，了解其在现实生活中的重要性。

3. 学生能解释爬杆机器人设计中涉及的科学概念，如力、运动、能量等。

技能目标：1. 学生能运用所学的知识，设计并制作一个简单的爬杆机器人。

2. 学生能在团队中合作，进行问题分析、方案设计和实验操作。

3. 学生能通过实际操作，掌握基本的编程和控制技巧，使爬杆机器人完成特定任务。

情感态度价值观目标：1. 学生能培养对科学技术的兴趣和好奇心，激发创新意识和探索精神。

2. 学生能在设计和制作过程中，体会到团队合作的力量，增强沟通与协作能力。

3. 学生能认识到科技对社会进步的推动作用，培养热爱科学、服务社会的情感。

课程性质：本课程为实践性较强的综合课程，结合物理、机械、编程等多学科知识，注重培养学生的动手能力、创新能力和团队协作能力。

学生特点：六年级学生具有较强的观察力、动手能力和好奇心，对新鲜事物充满兴趣，但注意力集中时间较短，需要激发学习兴趣和参与度。

教学要求：教师应注重理论与实践相结合，采用启发式教学，引导学生主动探索，提高学生的实践操作能力和解决问题的能力。

同时，关注学生的个体差异，给予个性化指导，确保课程目标的实现。

通过课程学习，学生能够将所学知识转化为具体的学习成果，为后续学习奠定基础。

二、教学内容本课程以《科学》教材中“机械世界”单元为基础，结合以下内容进行教学：1. 爬杆机器人原理介绍：讲解爬杆机器人的基本构造、运动原理和功能应用，涉及教材中“简单机械”和“力的作用”等章节内容。

2. 爬杆机器人设计制作：a. 材料选择：介绍爬杆机器人制作所需的材料，如塑料、木材、金属等，与教材中“材料分类”章节相关。

b. 结构设计：引导学生学习爬杆机器人的结构设计，包括传动系统、控制系统等，涉及教材中“机械结构”章节内容。

c. 编程控制：教授爬杆机器人的基本编程方法，使学生在实际操作中掌握编程技巧，与教材中“计算机编程”章节相关。

毕业设计：爬杆机器人理论方案设计说明书

++ 爬杆机器人理论方案设计说明书学校名称：中国计量学院学生队长：学生队员：指导教师：联系方式：二0 0五年一月目录一．方案构思---------------------------------------------1 二．机械部分---------------------------------------------3 三. 电控部分---------------------------------------------17 四．设计小结---------------------------------------------19一方案构思我们通过三个手臂来抓紧杆件再通过手臂上的电机来实现机器人的爬升和下降。

原理上两个就能实现,但三个手臂是一作联结,二可起稳定作用。

手臂上升下降是通过齿轮齿条来实现的。

二．机械部分1．机器人的整体装配图如下：图1我们是通过三个手臂爬杆的，上手臂装在一个齿条的最上端，并且固定，在具体设计时我们可以使上手臂有一定的上下和左右转动范围,具体的设计将在下面介绍。

下手臂装在下杆C上齿条的下端,中间手臂固定在滑槽上,上手臂的上升和下降是通过装在滑槽上端的电动机带动齿轮啮合齿条来实现的.下手臂的上升和下降是通过装在滑槽下端的电动机带动齿轮啮合齿条来实现的,中间手臂的升降是通过上下两对齿轮齿条反转来实现的。

2．路面行走结构在地上行走，我们通过装在下手臂上的三个车轮来实现地面上的行走，动力由后车轮上的两个电机来提供，用两个电机主要是为了能实现走弯路，具体的三视图形如下：图2 底部车轮结构2 机器手臂的设计图3 机械手的结构我们设计的这个机器手采用了曲柄滑块机构，A，B，C点处安装了橡胶皮，1，2两点固定在支撑板上，当滑块W向前移动时，根据杆子的结构，A，B，C点将向中心收缩，产生一个收缩的趋势，就抓紧杆件。

当滑块W 向后移动时，A，B，C点会张开，即松开杆件。

再配合机构的移动构件，机械手就能很好的实现上升和下降。

毕业设计、爬杆机器人机械结构设计

二、本题的基本内容
1、方案的总体设计
2、模块化机械结构设计与计算
1卡爪的设计与计算
2减速器的设计与计算
3齿轮齿条的设计计算
3、爬竿机器人三维建模
三、完成期限和主要措施
第1—2周（3月2日—3月16日）
查找中文及外文文献，完成开题报告并翻译外文文献。
第3—4周（3月17日—3月30日）
仔细阅读主要参考文献，形成自己对方案的全面认识。
第5—8周（3月31日—4月27日）
整理文献的重点，确定公式。
第9—11周（4月28日—5月18日）
绘制工程图及相关简图。
第12—14周（5月19日—6月8日）
完成毕业设计初稿。
第15—16周（6月9日—6月22日）
修改，定稿并最终通过审核。
四、预期达到的目标
1、各机械的机构简图
2、毕业论文及英文翻译
六、指导教师意见（包括毕业实习）
指导教师签字：
七、系审查意见
系主任签章：
八、学院审查意见
院长签章：
[6]TAVAKOL IM, ZAKERZADEHM R, VOSSOUGHIGR. A hybrid pole climbing and manipulating robot with minimum DOFs for construction and service applications[J]. An International Journal, 2005, 32 (2) : 171-178.
2006年6月哈尔滨工程大学设计了一种爬树机器人该机器人，该爬树机器人机构设计采用曲柄滑块机构、凸轮机构等实现机器人的爬树程[9]。
2009年1月国防科技大学设计了一种全方位爬缆机器人该机器人能够实现在缆索上的全方位运动,可适用于不同粗细的缆线,适合完成一系列缆索自动维护工作[10]。

管道攀爬机器人结构设计及行走动力特性分析

虽然串联机器人动力学特性及结构优化设计已经取得了许多重要成果，但仍然存在许多研究方向值得进一步探索。例如，如何建立更加精确、高效的动力学模型，以满足实时控制的需求；如何将新型优化算法应用于结构优化设计中，以获得更好的优化效果；如何提高机器人的柔性和自适应性，以适应更加复杂和动态的环境等。
此外，随着和机器学习技术的快速发展，这些技术也开始被应用于串联机器人的设计和控制中。例如，通过机器学习方法，可以实现对机器人的自适应控制、故障诊断和维护等。这为串联机器人的进一步发展提供了新的机遇和挑战。
因此，在未来的研究中，可以综合考虑这两种方法，设计一种混合式的控制策略，以实现机器人在不同条件下的稳定攀爬。此外，还可以进一步研究机器人感知和决策等方面的技术，以提高机器人在复杂环境中的自主能力。
感谢观看
控制算法
管道攀爬机器人的控制算法包括位姿估计、轨迹跟踪等。位姿估计是指对机器人在管道中的位置和姿态进行估计，通过对传感器数据的处理和分析来实现。轨迹跟踪是指根据位姿估计结果，控制机器人按照预设的轨迹行走，通过对电机进行控制来实现。
在控制算法的设计过程中，需要考虑机器人的作业效率和安全性。为了提高作业效率，需要缩短位姿估计的时间，提高轨迹跟踪的精度。为了确保安全性，需要加入防抖动和异常情况处理等功能，以避免机器人在行走过程中出现问题。
爬杆机器人是一种能够在垂直杆上自主攀爬的机器人，这种机器人在电力线路巡检、救援、建筑等领域有广泛的应用前景。然而，要实现机器人的自主攀爬，需要解决一系列的关键问题，包括对环境的感知、运动规划、控制策略等方面。在本次演示中，我们将重点探讨爬杆机器人的攀爬控制。
机器人攀爬控制是实现自主攀爬的关键技术之一。在攀爬过程中，机器人需要通过对环境的感知，获取关于杆子位置、姿态等信息，再根据这些信息调整自身的运动状态，实现稳定的攀爬。在这个过程中，控制算法起着至关重要的作用。

爬山机器人技术的设计与实现

爬山机器人技术的设计与实现随着科技的不断发展，机器人越来越多的应用于各个领域。

其中，爬山机器人的出现，让我们小伙伴们可以更加安全、效率的攀登高山。

那么，今天我就来和大家讲讲爬山机器人技术的设计与实现。

一、爬山机器人的定义爬山机器人，顾名思义，就是可以在复杂地形的山区或峭壁上行走的一种机器人。

它是一种远程控制设备，主要由机械控制、电子控制和通信控制组成。

爬山机器人的出现，可以为人类攀登高山、探险等提供安全、便捷的解决方案。

二、爬山机器人技术的设计与实现1. 爬山机器人的外形设计首先，爬山机器人的外形设计非常重要。

它不仅要具有美观的外观，还需要满足野外环境的要求。

因此，爬山机器人的外形设计需要考虑机器人的稳定性、结构设计的可靠性和材料的重量等因素。

同时，机器人的设计也需要考虑实际应用环境的复杂性和可操作性。

2. 爬山机器人的机械设计对于机械设计来说，机器人的机构设计、传动设计、运动控制等方面都必须充分考虑爬山的特殊要求。

比如机构设计上，采用面向无人机的轮廓设计、同等重量的情况下减小传动机构摩擦、节约能源等；在传动设计方面，可以采用液压和电液汞驱动两种形式，减少传动损失。

最后，运动控制上，机器人必须具备避障功能，可升级控制程序，因应不同的环境和任务要求。

3. 爬山机器人的电子控制随着科技的发展，特别是5G技术的普及，爬山机器人可以实现高清晰视频传输、图像识别、避障控制和故障诊断等操作。

同时，机器人配置多种传感器和无线通讯系统，包括环境感知、电声、气象和跟踪等，以便在不同环境下自主作业和远程监控。

4. 爬山机器人通信控制在通信控制方面，爬山机器人需要实现远程控制和数据传输。

采用5G技术可以通过高速率带宽进行远程数据传输，特别是在高海拔的山区中，5G技术得以更好地发挥其优势。

此外，爬山机器人还可以实现与其他机器人进行智能合作，达成更加高效的工作。

三、爬山机器人的应用前景爬山机器人可以用于攀登高山、探险、地震预警、电力巡视等多种领域。

爬杆机器人

一设计题目：爬杆机器人为代替人高空作业，设计出爬上和爬下干装的机器人。

1.1设计目的目前全国日益加快的现代化建设步伐，除了2008年8月在北京举办的奥运会、2010年将要在上海举办的世博会之外，随着我国国民经济的飞速增长、人民生活水平日益提高，城镇中随之矗立起无数的高层城市建筑，各类集实用性与美观性一体的市政、商业工程诸如电线杆、路灯杆、大桥斜拉钢索、广告牌立柱等（图1-1），它们通常5~30米，有的甚至高达百米，壁面多采用油漆、电镀、玻璃钢结构等，由于常年裸露在大气之中，风沙长年累月的积累会形成灰尘层，该污染影响城市的美观，同时空气中混合的酸性物质也会对这些城市建筑特别是金属杆件造成损坏，加快它们的生锈，并缩短它们的使用寿命，需要定期进行壁面维护工作。

为保持清洁，许多国际性城市如厦门、深圳、香港等地规定，每年至少清洗数次。

目前传统的清洗技术主要分为人工清洗（化学药剂清洗）和高压水枪清洗等方法。

其中人工清洗是由清洁工人搭乘吊篮进行高空作业来完成，工人的工作环境恶劣，具有很大程度上的危险性，工作效率也很低，耗资巨大。

化学药剂中所用的去污剂具有很强的毒副作用会对人造成潜在的危害，并易造成环境的二次污染；高压水枪清洗耗能比较大、成本高，且对周边环境有很大的影响。

在利用高压水进行清洗时，它的周边不能有车辆、行人通过，且不能有过近的建筑物。

其它高空作业诸如：各种杆状城市建筑的油漆、喷涂料、检查、维护，电力系统架设电缆、瓷瓶清洁等工作主要由人工和大型设备来完成，但它们都集中表现出效率低、劳动强度大、耗能高、二次污染严重等问题。

随着机器人技术的出现和发展以及人们自我安全保护意识的增强，迫切希望能用机器人代替人工进行这些高空危险作业，从而把人从危险、恶劣、繁重的劳动环境中解脱出来。

1.2设计条件攀爬对象为直径150毫米左右的等直径杆（学有余力的同学可以考虑攀爬对象为变截面杆，如电线杆）。

可以用电动机，液压站，气压站其中的任意一种做动力源，但要分析其应用场合和优缺点。

爬杆机器人设计

爬杆机器人班级：自动化08-1姓名：***学号：目录1.设计题目……………………………………………１设计目(de)………………………………………………１设计题目简介…………………………………………１设计条件及设计要求…………………………………１2.运动方案设计……………………………………２机械预期(de)功能要求…………………………………２功能原理设计…………………………………………２运动规律设计…………………………………………３2.3.1工艺动作分解……………………………………………３2.3.2运动方案选择……………………………………………５2.3.3执行机构形式设计………………………………………６2.3.4运动和动力分析…………………………………………７2.3.5执行系统运动简图………………………………………８3.计算内容……………………………………………８4.应用前景 (10)5.个人小结 (11)6.参考资料 (12)附录 (13)１.设计题目１.１设计目(de)机械设计是根据使用要求对机械(de)工作原理、结构、运动方式、力和能量(de)传递方式、各个零件(de)材料和形状尺寸以及润滑方式等进行构思、分析和计算,并将其转化为制造依据(de)工作过程.机械设计是机械产品生产(de)第一步,是决定机械产品性能(de)最主要环节,整个过程蕴涵着创新和发明.为了综合运用机械原理课程(de)理论知识,分析和解决与本课程有关(de)实际问题,使所学知识进一步巩固和加深,我们参加了此次(de)机械原理课程设计.１.２设计题目简介我们此次做(de)课程设计名为爬杆机器人.该机器人模仿虫蠕动(de)形式向上爬行,其爬行运用简单(de)曲柄滑块机构.其中电机与曲柄固接,驱动装置运动.曲柄与连杆铰接,其另一端分别铰接一自锁套（即上下两个自锁套）,它们是实现上爬(de)关键结构.当自锁套有向下运动(de)趋势时,由力(de)传递传到自锁套,球、锥管与圆杆之间形成可靠(de)自锁,阻止构件向下运动,而使其运动(de)方向始终向上（运动示意见右图）.１.３设计条件及设计要求首先确定机器人运动(de)机构原理及所爬行管道(de)有关数据,制定多套运动方案.再查阅相关资料,通过精确(de)计算和运用相关应用软件（例如CAXA,Solidworks,ADAMS等造型、分析软件）进行运动模拟,对设计题目进行创新设计和运动仿真,最后在多方面(de)考虑下确定一套方案并完成整套课程设计说明书及相关(de)软件分析图表和文件并由三维动画模拟出该机器人(de)运动.２.运动方案设计该机器人模仿(de)动作是沿杆向上爬行,整个机构为曲柄滑块机构,而且我们目前所设计机器人爬行(de)杆是圆杆.２.１机械预期(de)功能要求通过电机(de)驱动和减速,给予曲柄一个绕定轴旋转(de)主动力,在该力(de)驱使下带动连杆及相应(de)自锁装置,由两个自锁套(de)先后自锁和曲柄连杆机构带动机器人向上爬行.２.２功能原理设计通常情况下,一部(de)机器需要通过电机带动一系列复杂(de)机构使其正常运转,这其中涉及到很多简单且基本(de)机械机构.当然,也可以直接通过电机带动整部机器(de)运转,这完全取决于机器所需完成(de)工作以及设计该机器时所面临(de)种种实际情况.针对该爬杆机器人,我们小组通过讨论提出了两套设计方案,分别是：由曲柄滑块机构带动和由气压元件直接驱动.首先,让我们来看一下曲柄滑块机构是如何工作(de).在平面连杆机构中,能绕定轴或定点作整周回转(de)构件被称为曲柄.而通过改变平面四杆机构中构件(de)形状和运动尺寸能将其演化为不同(de)机构形式,就曲柄滑块机构而言,它是通过增加铰链四杆机构中摇杆(de)长度至无穷大而演变过来(de).改机构实际上是由一曲柄一端铰接在机架上,另一端铰接一连杆,连杆(de)另一端联结一滑块,在曲柄为主动件运动时带动连杆,连杆又带动滑块,使其在平面某一范围内做直线往复运动（图１）.其次是气动(de)原理.该运动原理与上述(de)曲柄滑块机构相比,在保留两滑块作为自锁装置(de)前提下,省略了联结两滑块(de)传动装置,转而用两个汽缸直接带动两个滑块(de)上下移动.这样(de)设计更直接也更简洁,至于两者到底哪个更合理呢２.３运动规律设计２.３.１工艺动作分解首先,我们基于曲柄滑块机构(de)启示,想到了在曲柄与连杆(de)两端分别铰接上两个滑块（即作为自锁套）,使两个滑块分别作为机架交替上升,从而实现爬杆动作.其中上滑块与曲柄相连,相应(de)连杆接下滑块.当机构具有向下运动(de)趋势时,下自锁套因受到自锁机构(de)限制而固定不动,把其受到(de)向下(de)力转化为向上(de)动力,推动机构反而向上运动.于是,我们就把电机与曲柄固接作为驱动装,连杆作为传动,两滑块作为自锁装置.该爬杆机器人(de)设计装配图如图２：那上下自锁套又是怎样自锁(de)呢我们做成了如图３所示(de)形状（主视、俯视）：我们设计了两个如图３所示(de)构件,两者用铰链铰接,能使其自如地打开或收拢,再在它们套住圆杆之后用销钉在铰支端对边销住,这样方便装配和安装到圆杆上,也方便我们在调试过程中不断调整内部结构(de)具体尺寸.可这仅仅只是一个滑块,那要怎样才能实现它所要起到(de)自锁作用呢其实很简单,想想为什么当初要把一个原本简简单单(de)矩形滑块做成如我们上图示(de)这样(de)形状：套住圆杆(de)两端多出了两个梯形状(de)“耳朵”,而且这“耳朵”还是中空(de).玄机就在于此,我们在这中空(de)空间里分别放置两个小球,此小球(de)直径小于梯形底边而大于梯形顶边（l梯顶<d球<l梯底）.言外之意,此小球是能够卡在这梯形(de)空间里(de).这样也就形成了真正意义上(de)自锁.若电机固接(de)曲柄是逆时针转动.1）曲柄在底端转至顶端(de)过程中,经力(de)分析,下自锁套受到向上(de)拉力,自锁套内(de)两小球因重力掉至梯形底部,d球<l梯底,它将无阻碍地由连杆往上拉；与此同时,上自锁套受(de)却是往下(de)拉力,与上面(de)相反,其具有向下运动(de)趋势,内部(de)小球脱离自锁套(de)底部,又因d球>l梯顶,那么小球就被卡在了梯形空间中,此时由于小球(de)被固定而使整个自锁套看作是一个机架铰接曲柄一般.（见左下图）2）曲柄由顶端向底端逆时针转动时,上下滑块(de)受力情况恰与第一种情况相反,下自锁套因受力自锁而被固定,此时上自锁套仍向上运动,在曲柄过最底端时又出现了第一种情况.于是,两滑块周而复始交替向上爬.（见中下图）在气动方面,由于没有联结用(de)传动机构,因而直接由气动元件带动两自锁套往上移动.我们选用两个汽缸作为主要(de)气动元件,利用作用力与反作用力(de)原理,由其带动上下两个自锁套分别自锁,达到机器人爬杆(de)最终目(de).（见右上图）２.３.２运动方案选择上面所设计(de)爬杆过程都是在理想(de)情况下,很多实际因素都没有考虑进去：如摩擦力(de)大小（即管壁与小球接触面(de)摩擦系数）,在曲柄过上下两滑块极限位置时,自锁套内由于小球在内部运动(de)关系,自锁套所要进行(de)向下运动(de)位移,以及上下自锁套、曲柄和连杆(de)质量,还有电机(de)功率、转动速度,汽缸(de)推程大小、自重,所需气包(de)容量及连接方式等等.现在我们结合两者(de)利弊,着重分析一下各自(de)优缺点.就采用汽缸驱动而言,它形式简单、结构简便,从机械设计角度而言讲究尽量采用基本机构,设计(de)机构要简单、可靠.而汽缸则融会了上述(de)优点,它由驱动机构直接带动两个自锁滑块,避免了两者间(de)连接机构,精简了构件之间(de)连接.此外,该机构具有环保等特点,它利用空气作为动力源,无污染、运动时无噪音,而且运行速度快,可以在短时间内使机器人爬到杆(de)顶端,它还能够随身携带气包作为动力源,可以做到无线操作.就采用曲柄滑块结构而言,它属于平面连杆机构,具有结构简单、制造方便、运动副为低副,能承受较大载荷；但平衡困难,不易用于高速.我们设计(de)机构是由电机经减速直接驱动(de),和利用气动原理相比它多了一套传动和连接机构,但该机构运用(de)原理简单,设计合理,而且它不仅能在自杆上爬行,更能在弯曲(de)管道外爬行,具体(de)示意图见下.综上所述,我们小组经讨论决定：选取“曲柄滑块机构”作为该爬杆机器人(de)最终运动方案.２.３.３执行机构形式设计针对上述(de)种种实际情况,我们小组在设计此爬杆机器人(de)时候就全面考虑了各方面(de)因素,从而确定各构件(de)尺寸与制造构件(de)材料.祥见下表机构名称构件尺寸所选材料选用理由曲柄滑块曲柄60mm（轴距）2mm铝板价格便宜、材质轻便、成型后具有时效强化性连杆2mm铝板价格便宜、材质轻便、成型后具有时150（轴距）效强化性锥管（4个）2mm铝板价格便宜、材质轻便、成型后具有时效强化性自锁机构圆球（4个）Φ50mm成品橡胶球取材方便、具有高韧性、材质轻盈上述构件全部采用钣金造型,然后由焊接连接,使其加工制造简单,易保证较高配合精度.可是这样一个爬杆机构是一个封闭(de)机构,那怎样才能把机器人安装到所要爬(de)管壁上呢由此,我们设计(de)自锁套就多了一个连接装置,我们在两个形状对称(de)锥管对接处装上铰链,就像在ADAMS里给两构件用一个铰链连接,然后在屏幕上显示(de)那种铰链装置一样,这样自锁套就能开合,自如地包拢住爬杆,然后在自锁零件(de)对面接口处插上一个联结销,完整(de)一个自锁套就套在了圆杆上.联结销(de)形状见图4.对于此类机构,一定(de)摩擦力也是保证自锁发生作用(de)关键.因此对各构件(de)材料也是有相当(de)要求.经过筛选,我们决定曲柄、连杆与锥管用铝板来制造,小球(de)材料则用橡胶.橡胶(de)表面比较粗糙,且弹性性能较好,那么小球在自锁套作用时能卡得比较牢靠,不会发生自转等打滑现象,使整个机构下滑而影响上爬(de)效果.在自锁套需解锁时,由于橡胶具有很高(de)韧性,它能立刻恢复原来(de)形状,不会因无法恢复形变而使下一步上爬动作失效.２.３.4运动和动力分析在我们设定了曲柄与连杆(de)长度后,每一步机构各构件(de)上升位移便也能自然而然地计算出来了.当曲柄逆时针由最底端转至最顶端时,下滑块上升2倍曲柄(de)长度位移,即120mm.同样,曲柄逆时针由最顶端转动到底端时,上滑块也走过120mm（自锁套在自锁时(de)下滑距离不计）.下面我们就该机构运动一周(de)情况列表作一下分析（此时曲柄处于顶端）：当然,这样(de)机构绝非完美无缺(de).首先,我们设计(de)自锁套(de)形状还无法适应此机构爬各种杆.若所要爬(de)杆直径大小稍有变化,随着它(de)变动自锁套也必须相应地改变它外伸包拢杆部分(de)形状大小.但是,我们设计(de)自锁套可以根据不同需要换取不同大小、材质(de)小球.上文中我们还提到了软件(de)运用,特别是ADAMS运动分析软件.我们使用该软件对爬杆机器人进行造型,并在连接处添加了一定(de)转动副和移动副,并固定了机架,在这个基础上,我们使用软件中(de)各种插件对我们(de)爬杆机器人进行了运动模拟和运动分析.下面就是我们所截取各构件(de)速度位移图.图5——曲柄位移速度图图6——连杆位移速度图图7——锥管（上）位移速度图２.３.5执行系统运动简图自由度F(de)计算：n=3 Pl=4 Ph=0F=3n-(2Pl+Ph)=3×3-(2×4-0)=13.计算内容解析法设计铰链四杆机构：实现两连架杆对应位置(de)铰链四杆机构设计：a ×cos （φ0+φ）+b ×cos δ=d+c ×cos （Ψ0+Ψ） a ×sin （φ0+φ）+b ×cos δ=d+c ×sin （Ψ0+Ψ）将上式移项后平方相加,消去δ得：-b 2+d 2+c 2+a 2+2cd ×cos （Ψ0+Ψ）-2ad ×cos （φ0+φ）=2ac ×cos[（φ0+φ）-（Ψ0+Ψ）]令R 1=（a 2-b 2+c 2+d 2）/2ac R 2=d/c R 3=d/c 则：下自锁套自锁,上滑上自锁套自锁,下滑R 1+R 2 cos （Ψ0+Ψ）-R 3 cos （φ0+φ）=cos[（φ0+φ）-（Ψ0+Ψ）] 将给定(de)五个对应位置代入：R 1+R 2 cos Ψ0-R 3 cos φ0=cos[φ0-Ψ0]R 1+R 2 cos （Ψ0+Ψ1）-R 3 cos （φ0+φ1）=cos[（φ0+φ1）-（Ψ0+Ψ1）] R 1+R 2 cos （Ψ0+Ψ2）-R 3 cos （φ0+φ2）=cos[（φ0+φ2）-（Ψ0+Ψ2）] R 1+R 2 cos （Ψ0+Ψ3）-R 3 cos （φ0+φ3）=cos[（φ0+φ3）-（Ψ0+Ψ3）] R 1+R 2 cos （Ψ0+Ψ4）-R 3 cos （φ0+φ4）=cos[（φ0+φ4）-（Ψ0+Ψ4）]求出R 1、R 2、R 3、Ψ0、φ0若已知Ψ0、φ0,则只需三对对应位置.一般,先取d=1,然后根据R 1、R 2、R 3、求出在d=1情况下各构件相对d(de)长度a、b、c,至于各构件(de)实际长度,可根据机构(de)使用条件按比例放大后得到所需值.若将图1中摇杆(de)长度增至无穷大,则B点(de)曲线导轨将变成直线导轨,铰链四杆机构就演化成我们这爬杆机器人所运用(de)曲柄滑块机构（如图3）.对于曲柄滑块(de)解析式来说,相较于它(de)“前身”——铰链四杆机构(de)要简单许多：滑块(de)行程B1B2为曲柄半径r2(de)两倍,两端点B1和B2称为滑块(de)极限位置,它是以O2为中心而分别以长度r3-r2和r3+r2为半径作圆弧求得(de).我们这个爬杆机器人,由于它还运用了自锁原理,故当曲柄转到与杆成一直线时,运动(de)滑块就将相应地换一次,若电机为逆时针转动（即曲柄为逆时针,见图4）：a）当A→B时,下滑块向上滑动位移是2r2,即等于曲柄长度(de)2倍,为120mm,（S1=2r2=2×60=120mm）b）当B→A时,上滑块向上滑动(de)位移也是2r2,即S2=2r2=2×60=120mm.这样：当电机转过一周时上下两滑块相互配合地走过S=S1+S2=120+120=240mm.４.应用前景该机器人运用了简单(de)曲柄滑块机构,原动力采用电机作为驱动,两者在选材上都很方便,而且我们在设计时选用了材质较为轻盈(de)铝材作为结构材料,减轻了该机器人(de)重量,使其更大效率(de)发挥电机(de)功率,提高了机器人(de)爬行速度.此外,该爬杆机器人(de)设计方便了操作人员安装到圆杆上和调试,对于在调试过程中遇到(de)问题也可以根据当时(de)情况做出及时、相应(de)修改.而且,我们设计(de)机器人不仅能在直杆外爬行,更能适应不同弯曲度(de)圆杆对我们机器人(de)挑战,正是由于曲柄滑块机构(de)合理应用,我们(de)机器人才可以在提高机械运动效率(de)前提下克服不同弯曲度(de)圆杆,使其像爬直杆一样爬行过弯曲(de)管道.５.个人小结通过这学期(de)学习我认识到：机器人教学综合性较强,它将有关机械、电子、计算机等技术与各学科有机地融合在一起.我们通过动手实践获取知识,针对项目课题进行研究、策划、设计、组装和测试.以小组为单位,使用积木、传感器、马达及齿轮等组件设计自己(de)机器人,并为机器人编写程序,让它完成自己想让它做(de)事情,将课堂上(de)理论知识有效地运用到实践中.学生进一步学会用理论联系实际,不断地去发现问题、解决问题,从单纯(de)理论学习升华到了具体(de)实践操作,从而培养了我们(de)综合实践能力.机器人教学不仅提高了我们(de)动手能力,还培养了我们(de)创新能力.在教学中,老师可提出一些新(de)课题,组织学生一起探讨、研究,活动(de)主题显得新颖、有趣.尤为重要(de)是其问题解决方案是开放性(de),学生可以分组学习、研究,得到不同(de)解决方案,用不同(de)方法达到同一个目标.因而智能机器人活动能激发学生充分发挥想象力、创造力,有利于培养我们(de)开放性思维.我们通过主动探索、动手实践,亲身体验抽象(de)理论如何变成了触手可及(de)答案,享受成功(de)兴奋.通过学习,我深感到自己肩上责任重大,科技教育对于祖国未来发展(de)重要性促使我国不得不加快科技教育(de)步伐,而且科技教育也是实施素质教育使我们得到全面发展(de)最好教学手段.以后我们会结合自身(de)条件,更加努力学习,掌握过硬(de)专业技术,尽最大努力为国家添砖加瓦６.参考资料［1］罗洪量主编,机械原理课程设计指导书（第二版）,北京：高等教育出版社,1986年.［2］JJ.杰克（美）主编,机械与机构(de)设计原理（第一版）,北京：机械工业出版社,1985年.［3］王玉新主编,机构创新设计方法学（第一版）,天津：天津大学出版社,1996年.［4］孙恒、陈作模主编,机械原理（第六版）,北京：高等教育出版社,2001.。

机械开题报告爬杆作业机器人设计

它们通常高5-30米，有的甚至高达百米，会给操作人员带来不便和危险。

具有良好的经济效益和社会效益。

2 文献综述（国内外研究现状与发展趋势）机器人技术是近30年来迅速发展起来的一门综合学科。

尤其是进入80年代以来，机器人技术的进步与其在各个领域的广泛应用，引起了各国专家学者的普遍关注。

许多发达国家均把机器人技术的开发、研究列入国家高新技术发展计划。

移动机器人作为机器人学的一个重要分枝，其研究工作始于20世纪60年代。

移动机器人的最成功应用是自动化生产系统中的物料搬运，用于完成机床之间、机床与自动仓库之间的工件工具传送。

移动机器人的运动灵活性能，大大增加了生产系统的柔性和自动化程度。

现在，移动式机器人的研究开发除上述应用外，还涉及许多其他应用领。

福利方面进行盲人引导，病员护理等。

毕业设计爬杆机器人机械结构设计

毕业设计爬杆机器人机械结构设计
1.机构设计：
机构设计是爬杆机器人的基础，主要包括爬杆机器人的外部结构和内
部结构。

外部结构需要考虑机器人的稳定性和韧性，内部结构需要考虑机
器人的自动控制和运动功能。

2.驱动设计：
驱动设计是爬杆机器人实现运动的关键。

常见的驱动方式包括电机、
液压和气动。

在设计中需要综合考虑驱动性能、功率和成本等因素，选择
适合的驱动方式。

3.传动设计：
传动设计关系到爬杆机器人的运动效率和精度。

常见的传动装置包括
齿轮传动、皮带传动和链传动。

在设计中需要考虑传动装置的可靠性、精
度和噪声等因素，选择适合的传动方式。

4.材料选择：
材料选择是爬杆机器人机械结构设计中重要的一环。

需要选择轻量化、高强度和耐磨性好的材料，以提高机器人的负载能力和使用寿命。

总之，在进行爬杆机器人的机械结构设计时，需要充分考虑机器人的
稳定性、驱动性能、传动效率和材料选择等方面，以实现机器人的正常运
行和高效工作。

开题报告爬杆机器人机械机构设计

开题报告1.对现有的产品及市场进行调研。

2.机器人的总体方案结构的确定。

3.机器人机构设计，要其结构简单、经济、且保证产品的尺寸。

4.机器人的整体及反馈设计。

3.研究方法技术路线：1.查阅相关资料，对爬杆机器人现有产品现状的分析，及发展趋势的了解。

2.对爬杆机器人的机械结构的分析，并对运动机构的设计。

包括总体结构、主运动方案、爬行运动方案等的确定。

3.利用所学的的理论知识进行爬杆机器人机械系统的设计计算。

5.绘制爬杆机构相关的零件图和装配图。

4.研究的总体安排和进度计划:一：总体安排1.选题，2018年3月上旬完成资料的阅读了解工作。

2.2018年3月上旬期间认真查阅文献资料并写出开题报告。

3.2018年3月下旬一5月下旬期间，每周参加毕业设计至少5天。

4.设计期间并进行详细记录，每月总结一次，进行口头答辩。

5.2018年5月中旬完成全部工作，撰写设计说明书6.2018年5月底答辩。

5.主要参考文献：［1］王启义.中国机械设计大典［M］江西：江西科技出版社，2002 ［2］沃森，内格尔编著.C#入门经典［M］北京:清华大学出版社，2008 ［3］高钟毓.机电控制工程［M］北京:清华大学出版社，2011［4］孙桓，陈作模等编著.机械原理［M］北京:高等教育出版社，2006［5］王化祥.自动检测技术［M］北京：化学工业出版社，2009［6］濮良贵,陈国定,吴立言.机械设计［M］北京:高等教育出版社.2013［7］黄坚,郭中醒.实用电机设计计算手册［M］上海科学技术出版社.2010［8］杨文焕,刘喜梅.电机与拖动基础.西安电子科技大学出版社［M］2008［9］海丹,张辉,韩大鹏,郑志强. 一种全方位爬缆机器人的设计与分析［J］.机电工程，2009,26(1)：8-11［10］刘桂珍.爬树机器人机构设计及运动分析［D］.哈尔滨：哈尔滨工程大学,2006 ［11］ Yuang-Shung1ee,Ming-WangCheng.Inte11igentContro1BatteryEqua1izationforSeriesConnected1ith ium-IonBatteryStrings.IEEETransactionsonIndustria1E1ectronics.2008 ［12］ Z.Jiang,R.A.Douga1.Acompactdigita11ycontro11edfue1ce11/battery hybridpowersource.IEEETransactionsonIndustria1E1ectronics.2006指导教师意见:。

爬杆作业机器人设计

摘要在市政工程中，有大量的安装及维修等工作需要爬杆作业。

对于较粗的杆件，人工攀爬和工程车作业都比较方便，但是对于一些直径较细，强度较小的杆件比如路灯杆等，人工攀爬较为困难。

因此本文设计了一爬杆机器人，可以在没有障碍的光杆上爬行，对人工攀爬较难的作业具有较大的现实意义。

本文设计的爬杆机器人由曲柄滑块机构、并联盘形凸轮机构、移动凸轮机构以及上下机械手爪等组成，通过弹簧的预紧力来实现机器人手爪对杆的抱紧，通过曲柄滑块机构、凸轮机构等实现攀爬动作，同时机器人只需一个驱动源就能带动整个机器人的运动，能攀爬变直径的杆，工作简单可靠，运动灵活，可以广泛应用于各种高空作业。

关键字：爬杆机器人，变直径杆，夹紧，攀爬ABSTRACTIn the municipal engineering, there are a large number of installation and repair work needed to climb rod operation, For the coarse bar,artificial climbing and vehicle operation is convenient, artificial climbing is difficultfor for some small diameter low strength member such as a road lamp pole,so this paper designs a pole climbing robot,which can crawl on no obstacle bar,it has great practical significance for artificial climbingThe pole climbing robot consist of songCrank slider mechanism, parallel plate cam mechanism.moving cam mechanism, the robot tight the wallHold by the spring pretightening force.so as to realize Climbing action. at the same time the robot can drive by a robot motion and at the same time all devices were designed perfectl. In this text.its mechanism electric control principle and various features .it can be widely applied to various kinds of high-altitude operation.Key words：pole-climbing robot，variable-diameter pole sepal，pole-climbing1绪论 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11.1研究目的 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11.2国内外研究现状 --------------------------------------------------------------------------------------------- 11.3研究内容 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 31.4设计要求 -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 2爬杆作业机器人总体方案设计 ------------------------------------------------------------------------- 52.1机械方案设计------------------------------------------------------------------------------------------------- 52.2电气控制系统设计------------------------------------------------------------------------------------------ 72.3小结 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8 3机械系统设计------------------------------------------------------------------------------------------------------- 93.1减速机构设计------------------------------------------------------------------------------------------------- 93.2曲柄滑块机构设计-----------------------------------------------------------------------------------------173.3凸轮机构的设计 --------------------------------------------------------------------------------------------233.4机械手爪设计------------------------------------------------------------------------------------------------243.5电动机选择 ---------------------------------------------------------------------------------------------------26 4电气控制 --------------------------------------------------------------------------------------------------------------284.1系统论述 -------------------------------------------------------------------------------------------------------284.2直流电机单元电路设计与分析-----------------------------------------------------------------------294.3直流电机PWM控制系统的实现-----------------------------------------------------------------------36 5结论与展望----------------------------------------------------------------------------------------------------------43 参考文献 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------44 致谢 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------451.1研究目的目前全国日益加快的现代化建设步伐随着我国经济的快速增长、人民生活水平日益不断提高，城镇中随之矗立起无数的高层建筑，各类集实用性与美观性一体的市政、商业工程诸如电灯杆、路灯杆、大桥斜拉钢索、广告牌立柱等，它们的直径通常在5—30米，有的甚至高达百米，壁面多采用油漆、电镀、玻璃铜结构等，由于常年裸露在大气之中，风沙长年累月的积累会因此而形成灰尘层，酸类物质污染从而影响城市的美观，同时空气中混合的酸性物质也会对这些城市建筑特别是金属杆件造成损坏，加快它们的生锈过程，并缩短它们的使用寿命，因此需要定期进行壁面维护工作。

爬杆机器人理论方案设计说明书

爬杆机器人理论方案设计说明书文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-MG129]【经典资料，ＷＯＲＤ文档，可编辑修改】++ 爬杆机器人理论方案设计说明书学校名称：中国计量学院学生队长：学生队员：指导教师：联系方式：二0 0五年一月目录一．方案构思---------------------------------------------1二．机械部分---------------------------------------------3三. 电控部分---------------------------------------------17四．设计小结---------------------------------------------19一方案构思我们通过三个手臂来抓紧杆件再通过手臂上的电机来实现机器人的爬升和下降。

原理上两个就能实现,但三个手臂是一作联结,二可起稳定作用。

手臂上升下降是通过齿轮齿条来实现的。

二．机械部分1．机器人的整体装配图如下：图1我们是通过三个手臂爬杆的，上手臂装在一个齿条的最上端，并且固定，在具体设计时我们可以使上手臂有一定的上下和左右转动范围,具体的设计将驱动杆A的电机转速为n1=48r/min, 上拉杆B的电机转速为n2=50r/min, 驱动杆C的电机转速为n3=n1=48r/min；与A啮合的的齿轮半径为r1=10mm, 拉升杆B的电机的皮带盘的半径为r2=10mm,与C啮合的齿轮半径为r3=10mm,计算步骤：尺寸及其质量机械手质量：1、有机玻璃板架质量（2块）m1=L*w*d*=200*80*mm3*1.4g/cm3=22.4g2、电磁铁质量（2块）m2=d*［(l1+l2)* h-∏*r2］=5*［(40+35)*20-∏*52］mm3*7.6 g/cm3=54g3、弹簧质量（1只） m3=1g4、橡胶皮质量（3只）图11立体图及其尺寸m4=v=*r*Θ*d*h=0.95g/cm3*25*(2*10∏/360)*7*20=0.58g5、滑块质量（1只） m5=30g6、连杆质量（5根）m6=(L1+L2+L3+L4+L5 )hd=7.8g/cm3*(250*20*3)mm=117g7、联结螺栓螺母质量(7只)m7=2g则一个机械手的质量为M1=2*m1+2*m2+m3+3*m4+m5+5*m6+7*m7=2*22.4+2*54+1+3*0.58+30+117+7*2=316.54g联杆质量图12 A杆视图及其尺寸A杆体积Va=V侧+V底铝材（密度2.7 g/cm3） =2*（W1+W2+H1+H2）*L*D+2*（10H1+10W2）*2D =2*(78+58+138+118)*28*1+2*2*（10*138+10*58） =29.792cm3质量Ma=2.7*29.792=80.4384g图13 B杆的视图及尺寸B杆体积Vb整框V1=117*1*(100+45*2+25*2+10*2+15*2+28*2+80)=49842 mm3截空 V2=1*117*80*2=18720 mm3挡板 V3=80*10*1=800mm3则Vb= V1- V2+ V3=49842-18720+800=31922mm3=31.922 cm3质量 Mb=2.7*31.922=86.1894gC杆质量Mc=Ma=80.4384g电机质量：我们共用到4个直流电机，每个电机质量约为35g齿条质量：我们共用到两对齿轮齿条传动每个齿条的质量为 m=LWH=(14*118*6) mm3*7.8g/cm3=77.3136gB杆上我们设计其半径为R=1mm, 长L=60mm,材质为钢转轴的质量 M’=∏R2L=(∏*12*60) mm3*7.8 g/cm3=1.4703g(2只)运动计算1、距离L预定一个动作周期的攀爬距离 S=68mm(一个周期内)2、时间T上升过程 1、杆A的攀爬时间T1=L/V1，V1=2n∏r1/60(mm/s)=n ∏1r1/30(mm/s) ,2、杆B的攀爬，由于齿轮齿条的运动与A杆上升时完全相反，故其上升时间为时间T2=T1=1.36s；3、杆C的的个参数与杆A相同，故其攀爬时间与A相等，即T3=1.36s；由以上各段时间相加就是杆每上升完整的一段距离L所用的时间，即总时间T=T1+T2+T3=1.36+1.36+1.36=4.08S，由此可得爬升的平均速度V=L/T=68/4.3=16.67mm/s。

水泥杆攀爬机器人机械结构设计

在导轨的下部安装一个电机，将并联盘形凸轮和曲柄安装在有减速机构的输出轴上，连杆与移动凸轮相连得到曲柄，机构的上升和相对运动是由机器人上部通过曲柄连杆机构带动
９５５０￣：０
：—
一
，ｚ
．９４～．ｍ； …传动一效 ’率。为０９８。５。
４００ｍｍ，总质量约５ｋｇ，爬行部分主体结构为２根长约４００ｍｍ的
：
：０．３３６Ｎ．ｍ；传动效率为１
铝合金钢管，作为机架和机器人上部滑动的导轨，同时作为旋转部分的轴，结构紧凑、零件的功能得到了扩展。在导轨和固定支架，分别设置有上部机械手、下部机械手连接臂，两对机械臂以导轨为转动轴，其上装有上部机械抓和下部机械手爪。在上
上移，手臂夹紧，冉收腿，整体上移，往复动作，从而爬升的过程。１５。
设计的爬杆机器人就是仿照人爬杆的原理，其结构组成包括夹３．１．１电机的类型和结构。该电机使用电压为１２Ｖ直流电，
持机构，由上下机械手爪组成，实现对杆的抱紧，通过上、下机其具体尺寸如第一部分所示。
ｉ：一１５
：
５
器人采用一个电机驱动，这样减轻了机器人的自身质量，也可
以使机器人进行爬杆运动，达到预想的要求。
３．１．３计算传动装置的运动和动力参数

毕业设计(论文)爬杆机器人的机械结构设计

毕业设计（论文）--爬杆机器人的机械结构设计爬杆机器人的机械结构设计摘要论文在比较几类爬行机构的优劣的基础上，确定了机器人本体的大致结构。

在此基础上详细阐述了仿生爬行的原理和机器人模块化设计的理念。

根据路灯杆的尺寸数据，设计机器人的三维模型。

机器人建模的过程功能的实现与机械结构的尺寸优化包括以下几个关键点：爬杆机器人设计中的功能机构的协调配合、攀爬手臂夹持重合度的选择、攀爬力的变化与结构参数之间的关系、攀爬力零点的渡过等难点的设计方法和设计准则，为此类爬行机器人的设计提供参考。

关键词：爬杆机器人变直径杆仿生学Mechanical Structure design of Pole-Climbing-RobotAbstractIn the paper，the wormlike imitated pole-climbing robot what the author designed and manufactured is non-intelligence mechanical crawler. Based on compared the merits and demerits of several kind of crawling mechanism，confirmed the general structure of robot body. Based on above-mentioned，expatiated the principle of bionic crawling and the theory of modular designing on robot in detail. Based on the dimension data of poles，we have designed and manufactured the model of robot. The design methods and design guidelines during the course of robot modelingachieve the movement and optimum structural design following several key points： Functional coordination between agencies，choice of climbing arm gripping coincidence，changes of climbing force the relationship between the structural parameters，choice of zero point of climbing force and its transition in pole-climbing robot designing. Provides references forth kind of crawling robot’s designing.Key Words ： pole-climbing robot，variable-diameter pole，bionics 目录1 绪论 11.1 论文研究的目的和意义 11.2 国内外研究现状及存在的主要问题 2机器人的分类 3研究现状 4目前存在的主要问题81.3 研究主要内容和研究对象91.4 本章小结92 爬杆机器人仿生的设计理论研究102.1 仿生机器人概述102.2 总体方案分析112.3 蠕动式仿生爬行方案研究142.4 本章小结153 机器人爬行部分的结构方案163.1 爬行机器人本体结构设计准则16 模块化设计基础理论163.2 机器人结构原理方案分析18夹紧机构方案研究18传动机构方案分析20动力系统方案研究23机器人结构原理及爬行动作原理 243.3 变直径杆爬行问题的解决263.4 安全稳定的工作保障 27夹紧力的保证―弹簧的设计方法研究27 3.4 机器人的结构设计27电机的选型及参数选择 28机器人本体的空间结构设计30抓紧机构尺寸参数的确定33传动机构尺寸参数的确定37上、下凸轮的配合研究413.5 弹簧的设计与校核423.6 本章小结45结语46致谢47参考文献481 绪论1.1 论文研究的目的和意义目前全国日益加快的现代化建设步伐，除了2008年8月在北京举办的奥运会、还有2010年在上海举办的世博会，随着我国国民经济的飞速增长、人民生活水平日益提高，城镇中随之矗立起无数的高层城市建筑，各类集实用性与美观性一体的市政、商业工程诸如电线杆、路灯杆、大桥斜拉钢索、广告牌立柱等如图1.1 ，它们通常5-30m，有的甚至高达百米，壁面多采用油漆、电镀、玻璃钢结构等，由于常年裸露在大气之中，风沙长年累月的积累会形成灰尘层，该污染影响城市的美观，同时空气中混合的酸性物质也会对这些城市建筑特别是金属杆件造成损坏，加快它们的生锈，并缩短它们的使用寿命，需要定期进行壁面维护工作。