毕业设计、爬杆机器人机械结构设计
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
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。
爬杆机器人
爬杆机器人
一．设计背景
现在大多数高压电线杆是不容易检测器损坏程度的。
于是我们设计了一种爬行机器人，可以沿电力电线自主行走、跨越障碍，装上携带的传感仪器可以对杆塔、导线及避雷线、绝缘子、线路金具、线路通道等实施接近检测。
二．方案构思
爬杆机器人这要分为两个动作，一是加紧，二是向上的爬升或下降。
我们通过两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。
三．整体的结构
1.总装图
爬行机器人分为两个部分，分别为上下手臂和中间的上升机构
2.机械的手臂
我们设计的机械手臂采用的是曲柄滑块机构，通过电机带动齿轮转动，齿轮和滑块之间用丝杠螺母连接从而使滑块运动，当滑块向上移动时，杆子将向内移动，最终实现两个手臂的夹持。
松开时，齿轮反转，滑块向下移动，杆子向外，实现松开。
3.上升装置
上升的装置，我们还是采用了丝杠螺母机构，丝杠用电机通过齿轮带动，正转时，上手臂上升，反转时下手臂上升。
下降时，就反之。
4.运动流程
5.运动过程的各个阶段
1、上手臂A和下手臂B位置离的较近
2.下手臂B夹紧不动，丝杠转动使A上升
3、上手臂A夹紧，丝杠反转使下手臂B上升
这样就实现了向上爬行。
四、电机选择
我们的爬杆机器人一共有3个电机，分别是控制手臂的两个和上升或下降部分的电机，由于每个电机都需要正反转，且运动要能控制，所以，控制部分我们选用了单片机来控制。
由于我们的爬杆机器人是全封闭的，电机控制方面的用电问题是个麻烦，经过讨论，我们决定用干电池来提供电。
五．渲染图。
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 。
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。
爬壁机器人结构设计任务书
[2]郭盛,方跃法.并联机器人机构综合方法比较研究[J].北京交通大学学报,2007,31(1):41-45.
[3]张青梅，刘晓辉，等.火电厂冲灰水管结垢及对策[J].电力环境保护，2004，1(9): 68-72.
通过本次毕业设计，对以后的产品设计有了一定认识，为即将走上工作岗位打好基础。论文题目与企业生产紧密集合，具有一定的实践意义。
3、课题主要内容及要求：
毕业设计内容应中心突出、内容充实、数据可靠、结构层次分明；论文格式符合要求规范，图表清晰，文字流畅，论文中的图或表要统一标上图号与图题。本题目运用所学的材料力学、机械原理、机械设计、机电控制等知识，参考文献资料进行爬壁机器人的机构设计，用来替代人类进行危险领域的攀行作业。
4、课题主要进程安排：
第1-2周 进行相关调研，了解产品，确定设计方案。
第 3-4 周 进行相关设计计算。
第 5-6周 确定爬壁机器人各部件尺寸。
第 7-8周 设计并绘制机器人各部件三维图以及工程图。
第9-10周 绘制机器人装配图以及仿真。
第11-14周 撰写毕业论文。
第15-16周 准备答辩。
5、参考文献：
[4]杨清梅，王立权，等.一种新型排水管道清灰机器人研究[J].机床与液压，2006 ,3(8): 64-66.
[5]蔡自兴.机器人学的发展趋势和发展战略[J].机器人技术，2001(4)
[6]金茂青，曲忠萍，张桂华.国外工业机器人发展势态分析[J].机器人技术与应用，2001
6Байду номын сангаас课题成果要求：
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。
机械开题报告爬杆作业机器人设计
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。
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。
爬壁式机器人-毕业论文-毕业设计
高等教育自学考试毕业设计（论文）题目爬壁式机器人设计专业班级姓名指导教师所属助学单位2011年 12 月 2 日目录前言 (2)第一章 (3)总体结构 (3)1.1机械结构 (3)1.2控制系统硬件 (4)1.3传感导引系统 (9)第二章 (14)2.1爬壁机器人磁吸附原理 (14)2.2磁吸附技术简介 (14)2.3.电磁铁吸力及选材 (14)第三章 (16)3.1一种新型磁轮单元 (16)3.2磁轮分析 (16)第四章爬壁机器人的力学分析 (18)4.1爬壁机器人静力学分析 (18)4.2爬壁机器人动力学分析 (19)结论 (21)参考文献 (21)致谢 (21)摘要爬壁机器人,是极限作业机器人的一个分支,它的突出特点是可以在垂直墙壁表面或者天花板上移动作业爬壁机器人能吸附于壁面而不下滑,实现的方法主要有两种:负压吸附与磁吸附介绍一种新型爬壁机器人，它以超声串列法自动扫查和检测在役化工容器筒壁对接环焊的危害性缺陷。
本文将着重介绍了它的机械结构及位置调整运动控制算法。
这种机器人采用磁轮吸附和小车式行走，利用磁带导航，光纤传感器检测，具有结构紧凑、导航性能好、位置调整方法可行和定位精度高等特点。
本文将介绍的爬壁机器人为超声串列自动扫查机器人是以某炼油厂加氢反应器为具体的应用对象，用来以超声串列法自动扫查和检测筒壁对接环焊缝的危害缺陷而研制的，并按JB4730-94《压力容器无损检测》的要求，用超声串列法检测。
超声串列法要求一发、一收探头中心声束保持在一个与焊缝中心线相垂直的平面内，收发探头相对于串列基准线须保持等距、反相、匀速移动。
由于采用手动检测，操作难度大，重复性差，可比性差而难以实施。
对于这种用在圆形筒壁上在役检测的机器人，丹麦的force公司研制了多用途模块磁轮扫描仪AMS-9、AMS-10等系列磁轮爬壁机器人，日本的Osaka Gas Co。
Ltd公司研制了磁轮爬壁检测机器人，但是售价昂贵。
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:。
毕业论文(设计)基于solidworks 爬行机器人爬行机构的模型建立及运动仿真
毕业设计任务书1．设计的主要任务及目标（1）通过使用solidworks软件的机械系统虚拟设计和运动仿真的基本方法，综合运用solidworks的参数化、变量化建模技术以及自上向下的设计思路，完成爬行机器人爬行机构各个零件的虚拟建模并形成装配体，最后进行简单的动画演示。
（2）对运动机构进行仿真分析。
2．设计的基本要求和内容（1）参考资料设计爬行机器人的爬行机构。
（2）使用solidworks软件对爬行机构各个零件实体建模。
（3）使用solidworks软件插入爬行机构的零部件组装成装配体。
（4）对装配体进行动画设计。
（5）对装配体进行仿真分析。
3．主要参考文献[1]刁彦飞.仿蜘蛛爬行机构设计探索[J].《应用科技》.2004年03期[2]倪宁.四足仿生爬行机器人研制[D].南京航空航天大学.2011.12[3]郗向儒.基于SolidWorks的运动仿真研究[D].西安理工大学。
2004.5[4]蒋宗礼,赵钦,肖华,王蕊 .高性能并行爬行器[D].北京工业大学.2006.124．进度安排设计（论文）各阶段名称起止日期1 确定具体选题,开题报告2014.3.01~2014.3.072 收集掌握相关资料2014.3.08~2014.4.203 通过solidworks完成爬行机构的设计2014.4.21~2014.5.214 编写并完善论文2014.5.22~2014.6.015 准备并答辩2014.6.2~2014.6.20基于Solidworks 爬行机器人爬行机构的模型建立及运动仿真摘要：爬行机器人是一种基于仿生学原理研制开发的新型足式机器人。
它采用类拟生物的爬行机构进行运动,自动化程度高，具有丰富的动力学特性。
此外，爬行机器人相比其它机器人具有更多的优点：它可以较易地跨过比较大的障碍（如沟、坎等），对凹凸不平的地形的适应能力更强；因此，爬行机器人的研究已成为机器人学中一个引人注目的研究领域。
本次设计通过使用solidworks软件的机械系统虚拟设计和运动仿真的基本方法，综合运用solidworks的参数化、变量化建模技术以及自上向下的设计思路，完成爬行机器人爬行机构各个零件的虚拟建模并形成装配体，最后进行简单的动画演示。
水泥杆攀爬机器人机械结构设计
９５ ５０￣ ：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。
毕业设计之爬楼机器人传动设计
工业机械手的执行系统主要以下机械部分组成：
手部 是机械手直接握持工件或工具的部分。
臂部 是机械手用来支持腕部与手部实现较大的运动范围的部件。
立柱 支承手臂并带动它升降、摆动和移动的机构。
机座 是机械手用来支撑臂部，并安装驱动装置及其他装置的部分。
4、手部形式
夹持式
夹持式手部的结构与人手类似，是工业机械广泛应用的一种手部形式。它主要由手指、传动机构、驱动机构组成。其又可分为内撑式、外夹式和内外夹持式，区别在于夹持工件的部位不同，手爪动作方向相反。
图1轮组机构示意图
2.
(1)轮组单元的结构设计
轮组的结构尺寸范围根据楼梯的踏步高a和踏步宽b两个参数来确定。《建筑楼梯模数协调标准》规定楼梯踏步高度不宜大于210mm，并不宜小于140mm;楼梯踏步宽度，应采用220, 240, 260, 280, 300, 320mm;楼梯踏步高与宽的关系式:2a + b <_ 600 ( a一踏步高b一踏步宽)。
根据以上条件可知:bmin =220, a min =140, a max =190mm;
如图2.4所示，有以下关系
L=
取b＝ ，a＝ 则r＋x 220
得到 ＝184.4mm
同理取得b＝ ，a＝ ，有 ＝134.4m
轮组结构的最大值r可通过a和b得到，如图2.5所示
＝ ，得到 ＝130.4
根据Ｒ以及ｒ的范围，取恰当的值，可以得到轮组结构转臂宽 ，如图２.６所示
（4） 定位精度高，载重发生变化是不回影响精度；
（5） 易于实行数控，可与开环或闭环数控机械配合使用。
缺点：机械手的作业范围较小。
2、液压传动机械手是以压缩液体的压力来驱动执行机构运动的机械手。
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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]。
2009年1月由山东建筑大学和山东莱钢股份公司炼钢厂共同研制出一种基于气动元件的爬杆机器人。该机器人应用四只两种类型的气缸实现机器人的爬杆作业，机器人本体应用红外遥控驱动的单片机控制。该机器人载重可达10kg，可广泛替代人工应用到市政爬杆作业中。
而机器人学是一门高度交叉的前沿学科，是典型的的机电一体化技术系统。它涉及机械学﹑电子工程学﹑计算机科学与工程﹑人工智能﹑生物学﹑人类学﹑社会等众多领域。
在机器人技术快速发展的今天，不管是作为一名现代工程师，还是理工科大学学生，都有必要学习，掌握一些机器人学方面的知识，特别是机械专业的学生，机器人技术可以说是一门必修课。
而现在，机器人在人们生活的各个领域都起着举足轻重的作用，在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有它们的身影，并且起着重要用途。总的来说它把人从大量的烦琐的重复的危险的劳动中解放出来节省出人的脑力物力人力干别的创新之类的事情。繁琐的，精密的，重复的甚至是危险的工作则都可以交给机器人来完成。
在机器人用众多的种类中，爬杆机器人（Pole-Climbing Robot）是一类应用几率较高的机器人，随着人们生活水平的升高与科技的发展，需要进行高空作业的工程逐渐增多，如高楼建筑，清洗，救护亦或是高空电力系统的电缆架设及维修等，都需要爬杆机器人来代替人来完成。因为这些高空作业不仅给工人们带来很大工作上的不便与困难，更重要的是也有很大的安全隐患，尤其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。应用带升降机的工程车进行作业，作业成本较高，而且对于狭窄的胡同，工程车难以进入，造成作业困难，为了改善工作人员的工作条件，我们设计出一种能爬杆(绳)的机器人。该装置能按照人们预设的动作，代替人完成各种高空作业。因此，爬杆机器人的研制一直是研究的热点。
本科毕业设计（论文）开题报告书
题目：爬杆机器人机械结构设计
指导教师：
专业班级：
学号：
姓 名：
日期：2009年
一、选题的目的、意义
1.1、课题研究背景
机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般说来，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统。”
[9]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
[10]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
[11]沈孝芹，张蔚波，张凤琴，于复生，宿孝庆.气动爬杆机器人的研制[J].机电产品开发与创新，2009，22（1）：23-24
1.3、本课题研究目的及意义
目的：完成一种爬竿机器人机械结构设计
意义：1、构实现，其结构相对简单；
2、利用相关课程，机械原理、机械设计等，对此机械结构进行设计及计算。
3、此次的毕业设计，是对我四年所学知识的一个认证与考查，此外对所学知识将有进一步加深理解。
3、机构的装配图
五、主要参考文献
[1]芮延年.机器人技术及其应用[J].化学工业.2008.5
[2]蒲良贵.纪名刚.机械设计[J].高等教育.2006.5
[3]孙恒.陈作模.葛文杰.机械原理[J].2006.5
[4]大连理工大学工程画教研室.机械制图[J]高等教育2003.8
[5]BAGHANIA, AHMADABAD M N. Kinematics Modeling of a Wheel Based Pole Climbing Robot(UT–PCR)[C]//Proceeding of the IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2005: 2009 - 2014.
爬竿机器人的出现将为高空作业提供了方便。并且使工人们工作时的危险系数降到最低，只需观察并操作爬杆机器人工作过程即可，通常该种机器人的爬行方式有直线连续爬升、夹紧蠕动爬升、螺旋攀援爬升和吸附爬升等。而本文中就将设计一种直线连续爬升的爬杆机器人的机械结构设计。
1.2、爬竿机器人发展状况
2004年年底苏州大学学生成功研制出能模仿人爬行动作的机器人。这种机器人在研制上涉及的领域包括计算机、通信、自动控制、机械、气动等，具有很强的使用价值。
[7]杨存智.爬杆(绳)机器人的研制[ J ].机电一体化, 2003,9 (4) : 59 - 61.
[8]HAYASHI I, IWATSUKIN, IWASH INA S Development of In-pipe Operation Robots[C]//Proceeding of 5 th International Symposium on Micro Machine and Human Science,1994: 35 - 39