毕业设计之爬楼机器人传动设计
爬楼梯机器人设计
爬楼梯机器人设计摘要机器人是一门涉及计算机科学、机械、电子、自动控制、人工智能等多个方面的科学。
步行者机器人是一台在四连杆机构的基础上而设计出来的爬楼梯机器人。
它最大的特点是能够始终保持自身重心，实现爬上楼梯的目的，动作稳定，优美。
虽然该作品结构较为简单，但是其中采用了模块化设计，使其可以随时更新、升级（这是现今机电一体化工程中鲜有的设计方法）；使机器不仅能适应不同的楼梯，更可以在不同情况的路面上发挥其作用。
其中利用的仿生学原理使该机器人即使在路况不是很好的情况下也可以稳定的进行工作。
1、进行了较完善和全面的方案设计而后分析论证。
重点分析讨论了其中具有代表性的三个方案。
并从中选取一个作为设计方案。
2、对于机器人运动方式，系统设计及其驱动要求进行了认真仔细的分析，对比和计算校核。
3、针对已定方案的设计计算，进行了实际制作从而验证了机构的可行性。
关键词：机器人爬行台阶目 录前 言 (1)第一章机械的功能原理设计1．1 实现功能 (2)1．2 原理设计 (2)第二章运动方案设计分析2．1 方案设计 (3)2．1．1 方案一 (3)2．1．2 方案二 (3)2．1．3 方案三 (3)2．2 方案的对比和分析 (4)第三章零件的选定与基本计算3．1 材料选取与电机选取 (4)3．2 驱动系统技术参数的计算 (5)3．2．1 功率的计算 (5)3．2．2 死点位置的计算与处理 (6)第四章 制作与改进4．1 制作过程遇到的问题及改进方案 (7)4．2 调试及改进结果 (7)4．3机械运动方案图 (9)第五章总结5．1总结和设计制作感受 (10)参考文献及相关网址 (11)前言在一个学期的《机械原理》课程学习中，我们学到了有关机械原理的基本概念、基本理论和基本方法。
老师授课深入浅出，很适合我们学习专业课的认识规律，便于我们理解和掌握，在整个课程的学习中取得了良好的效果和成绩。
通过一个学期的学习，我们有了基本的机构分析方面的能力，包括机构结构分析、运动分析、力分析和动力学分析。
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。
摆臂式爬楼机器人设计
摆臂式爬楼机器人设计摘要摆臂式爬楼机器人是一种能够在多种特殊地形上进行作业的移动式机器人。
它属于作业机器人的一种，可以将人从危险的工作中解脱出来，是当前机器人领域研究的热点之一。
本文通过对国内外各种类型爬楼机器人现状进行了系统的分析与比较，论述了爬楼机器人的运动方式、控制系统等。
首先介绍了国内外爬楼机器人研究现状，阐明本课题研究的目的、意义。
然后进一步介绍了本爬楼机器人总体结构。
本文在此基础上，设计了抓扶手支架机械手，着重阐述了爬楼机器人夹持机械手主要问题及其解决方法，并对关键部件进行设计和分析。
关键词: 爬楼机器人履带机械手AbstractThe wall climbing robot of hook claw is a climbing robot can worked at height on the vertical wall of mobile service robots. It belongs to a robot of limit, Will work from the dangerous freed, currently, it is one of the hotspots where the field of robotics research. Based on the current situation at home and abroad to conduct various types of wall-climbing robot system for analysis and comparison, discusses the wall climbing robot of hook claw’s mode, adsorption and control systems. Firstly, it is introduce that Research to the climbing robot at home and abroad, clarify the purpose of the research, significance. And then further describes the overall structure of the wall-climbing robot, meanwhile it is also asked to design reasonable and efficient of crawling device, and in this basis, it is focused on the main problems and solutions for climbing robot control system, the robot's control system must be simple, safe, reliable, efficient, and convenient.Keywords: wall-climbing robot; hook claw; rough wall; Development毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
毕业设计(论文)平面爬壁机器人运动机构设计(全套图纸三维)
平面爬壁机器人运动机构设计摘要平面爬壁机器人有着广泛的用途，特别是它可以在一些危险环境下进行作业，易于实现自动化，改善劳动条件、节省人力、提高效率，并可免去搭脚手架。
其运动机构当前机器人研究的主要方向之一，研究人员在原有的基础上追求更高的移动速度、更优的移动和吸附方式、更轻巧的内部结构、更灵敏的反应和自我调节等。
为此，本论文研究了一种平面爬壁机器人的运动机构设计。
本研究的主要思路是将机器人设计成为一个吸附机构，使其吸附在垂直墙壁上，在吸附机构下面安装有行走装置，使机器人能自由地在垂直墙面运动。
本研究主要通过原理研究、方案对比选择、机构三维模型、论文撰写实现研究成果展示。
本论文的主要工作如下：全套图纸，加153893706首先，在深入分析当前机器人的研究情况下，查找资料研究爬壁机器人运动原理，在已有的研究基础上发挥想象力，对比各种方案，确定爬壁机器人总体框架的设计，主要是吸附和移动方案的设计。
其次，通过各种吸附方案的对比和机构复杂程度等，确定吸附方案并进行设计；同时通过各种移动方案的对比和其应用场合等，确定移动方案并进行设计。
再次，绘制方案、相关零部件的原理图、草图，并提供备选方案，利用Solid works 建立有关机构的零部件的三维模型、装配模型仿真。
最后，将设计成果以模拟仿真资料和图纸的方式展示，并总结本设计的优缺点以及用到的技术。
关键词：爬壁机器人；运动机构；吸附机构；移动机构；模型The Kinematic Design of Mechanism for PlaneWall- climbing RobotAbstractThe plane wall-climbing robots are broad-spectrum in life and production, especially in some dangerous environment. It’s easy for them to achieve automation, change working conditions, reduce manpower and increase efficiency. A t the same time they relieve of building false work. As a result, this discourse introduces the process of kinematic design of mechanism for this kind robot.The main idea of this design is to design a robot which adsorb on wall, so that it walk vertically. It bring forth mainly in data research, project selection contrast,three-dimensional model, Simulation and thesis.Firstly, do some research of principle of wall-climbing robot, and compare with different program to choose the overall frame work.Secondly, compare with different ways of adsorbing to choose the best way, and also the same to the moving program. Make sure that they are suit with each other.Thirdly, draw program, the relevant parts schematics and sketches, and to provide options. Use Solidworks set up three-dimensional model of the components and simulation of the assembly model.At last, bring forth the results of the simulation data and drawings. Sum up the advantages and disadvantages of this design and the technology used.Keyword: wall- climbing robot; kinematical design; adsorb; move; model目录1绪论 (1)1.1平面爬壁机器人的研究背景和研究意义 (1)1.1.1 研究背景 (1)1.1.2研究意义 (2)1.2 平面爬壁机器人的研究内容和发展方向 (2)1.2.1 研究内容 (2)1.2.2发展方向 (4)1.3 国内外研究概况 (4)1.4 本文的主要研究内容 (6)1.5小结 (6)2 平面爬壁机器人的总体框架设计和拟定 (7)2.1研究方法和步骤 (7)2.2总体框架设计和适用环境设定 (7)2.2.1总体框架 (7)2.2.2适用环境设定 (8)2.3方案分析 (8)2.4拟定方案 (10)2.5小结 (10)3 吸附方案设计 (11)3.1方案原理 (11)3.1.1附着方式分类 (11)3.1.2 本文采用的吸附方案 (12)3.2结构设计和分析 (13)3.2.1吸盘设计 (13)3.2.2吸盘提升和复位机构 (13)3.3 部分理论计算 (14)3.3.1附着力学分析 (14)3.3.2简化附着模型 (15)3.4影响附着稳定性的因素 (16)3.5小结 (16)4移动方案设计 (17)4.1方案原理 (17)4.2结构设计和分析 (18)4.2.1动力传递结构 (18)4.2.2导向结构 (18)4.2.3变向结构 (19)4.2.4安装结构 (20)4.2.5支撑结构 (21)4.3部分理论数据 (21)4.4小结 (22)5 系统实例 (22)5.1零件和总装工程图 (22)5.2三维装配模型 (23)5.3其他一些关键部件的设计实例图 (24)5.4装配仿真演示 (26)6 结论 (27)6.1本文的主要研究结论 (27)6.2平面爬壁机器人的关键技术 (27)致谢.................................................... 错误!未定义书签。
机械系统设计课程论文爬楼机器人设计
2012机械系统设计课程论文爬楼机器人设计一、设计要求设计一台能够转向和平地上行走的爬楼机器人，要求机器人从四个方位都能攀爬楼梯，在攀爬过程中机器人要保持水平姿态。
从机械系统观念出发，提出不少于二套设计设计方案，并进行必要的方案评价和技术论证。
二、设计背景与意义在城市里, 楼梯是人造环境中最常见的障碍，也是最难跨越的障碍之一。
因此, 机器人的爬梯能力是移动机器人的重要越障性能指标。
通过加载不同的仪器设备，机器人可广泛用于危险环境探查、救灾、助残、搬运等作业, 其应用价值巨大[1][2]。
三、爬楼机器人研究现状总结目前国内外现有的爬楼梯装置和专利，按爬楼梯功能实现的原理主要分为履带式、轮组式、步行式爬楼梯装置[3]。
(l)履带式履带式爬楼梯装置的原理类似于履带装甲运兵车或坦克，其原理简单，技术也比较成熟。
履带式结构传动效率比较高，行走时重心波动很小，运动非常平稳，且使用地形范围较广，在一些不规则的楼梯上也能使用。
它除了具备爬楼梯功能外，也能作为普通的电动轮椅使用。
但是这类装置仍存在很多不足之处:重量大、运动不够灵活、爬楼时在楼梯边缘造成巨大的压力，对楼梯有一定的损坏；且平地使用所受阻力较大，而且转弯不方便，这些问题限制了其在日常生活中的推广使用。
(2)轮组式轮组式爬楼梯装置按轮组中使用小轮的个数可分为两轮组式、三轮组式以及四轮组式。
单轮组式结构稳定性较差，在爬楼过程中需要有人协助才能保证重心的稳定；而双轮组式虽能实现自主爬楼，但由于其体积庞大且偏重，影响了它的使用范围。
轮组式爬楼梯装置的活动范围广，运动灵活，但是上下楼梯时平稳性不高，重心起伏较大，会使乘坐者感到不适。
此外，轮组式爬楼梯装置体积较大，很难在普通住宅楼梯上使用。
(3)步行式早期的爬楼梯装置一般都采用步行式，其爬楼梯执行机构由铰链杆件机构组成。
上楼时先将负重抬高，再水平向前移动，如此重复这两个过程直至爬完一段楼梯。
步行式爬楼梯装置模仿人类爬楼的动作，外观可视为足式机器人，采用多条机械腿交替升降、支撑座椅爬楼的原理。
半自动负重爬楼器设计-传动系统方案设计与仿真设计
半自动负重爬楼器设计-传动系统方案设计与仿真设计摘要目前科学技术的发展给人们带来了便利，但仍有部分群体和行业没有享受到机械制造所创造的幸福感。
因此要在前人的基础上进行完善和创新，进一步提升半自动负重爬楼器的科学技术水平。
首先，开头是对半自动负重爬楼器结构的简单概述；然后就是分析爬楼器传动结构计算方法，并进行选择；接着根据这些设计准则和计算方法的进行爬楼器结构的设计；最后就是检查整体结构的设计是否满足要求。
在设计过程当中，主要是运用机械制造、工程力学、齿轮传动等方面的文献资料，进行一定的计算和校核。
然后通过AutoCAD、Unigraphics NX以及Solidworks等软件，完成设计产品的二维图纸、三维建模等的绘制，同时进行动态仿真。
目前，半自动负重爬楼器向长距离，高速度，低摩擦的方向发展，在设计中，该半自动负重爬楼器结构的研制与应用，与市场先进水平相比，可以说是各有优劣。
在市场上的半自动负重爬楼器结构的制造中存在着许多问题，例如产品功能单一、保护措施不完善、结构强度不合格等。
其中最大的劣势是体积太大，在狭窄楼梯使用不方便。
而体积小巧，则可以增添许多便利。
关键词：半自动负重爬楼器结构；传动结构；动态仿真；体积小巧Design of Semi-automatic Weight-bearing Climber - Design of Transmission System Scheme and Simulation DesignAbstractAt present, the development of science and technology has brought convenience to people, but some groups and industries still do not enjoy the happiness created by mechanical manufacturing. Therefore, it is necessary to improve and innovate on the basis of predecessors, and further improve the scientific and technological level of semi-automatic load-bearing climbing equipment. First, it begins with a brief overview of the semi-automatic load-bearing crawler structure; then it analyzes the calculation method of the drive structure of the crawler and selects it; then it designs the structure of the crawler according to these design criteria and calculation methods; and finally, it checks whether the overall structure design meets the requirements. In the process of design, mechanical manufacturing and engineering mechanics are mainly used and gear transmission and other aspects of the literature data, for a certain calculation and check. Then through the software such as AutoCAD、Unigraphics NX and Solidworks, the two-dimensional drawings and three-dimensional modeling of the design products are drawn, and dynamic simulation is carried out at the same time. At present, the semi-automatic load-bearing floor-climber develops towards long distance, high speed and low friction. In the design, the semi-automatic load-bearing floor-climber structure isdeveloped and applied. There are many problems in the manufacture of semi-automatic load-bearing floor-climber structure in the market, such as product work can be single, the protection measures are not perfect, and the structural strength is not qualified. One of the biggest disadvantages is that the volume is too large to use in narrow stairs inconvenient. And small size, can add a lot of convenience.Keywords: Semi-automatic load-bearing crawler structure; transmission structure; dynamic simulation; compact size目录1 前言 (2)1.1本设计的目的、意义及应达到的技术要求 (3)1.2本设计在国内外的发展概况及存在的问题 (4)1.3本设计应解决的主要问题 (6)2传动机构的总体设计 (6)2.1总体方案 (6)2.2传动机构原理 (7)2.3设计过程 (8)2.3.1爬楼支杆设计过程 (8)2.3.2轴承的选择 (13)2.3.3电动机的选择 (13)3二维图及三维图 (14)4动态仿真过程 (17)5结论 (20)参考文献 (21)谢辞 ................................................................................................................................. 错误!未定义书签。
摆臂式爬楼机器人毕业设计
摘要摆臂式爬楼机器人是一种能够在多种特殊地形上进行作业的移动式机器人。
它属于作业机器人的一种，可以将人从危险的工作中解脱出来，是当前机器人领域研究的热点之一。
本文通过对国内外各种类型爬楼机器人现状进行了系统的分析与比较，论述了爬楼机器人的运动方式、控制系统等。
首先介绍了国内外爬楼机器人研究现状，阐明本课题研究的目的、意义。
然后进一步介绍了本爬楼机器人总体结构。
本文在此基础上，设计了抓扶手支架机械手，着重阐述了爬楼机器人夹持机械手主要问题及其解决方法，并对关键部件进行设计和分析。
关键词: 爬楼机器人履带机械手AbstractThe wall climbing robot of hook claw is a climbing robot can worked at height on the vertical wall of mobile service robots. It belongs to a robot of limit, Will work from the dangerous freed, currently, it is one of the hotspots where the field of robotics research. Based on the current situation at home and abroad to conduct various types of wall-climbing robot system for analysis and comparison, discusses the wall climbing robot of hook claw’s mode, adsorpt ion and control systems. Firstly, it is introduce that Research to the climbing robot at home and abroad, clarify the purpose of the research, significance. And then further describes the overall structure of the wall-climbing robot, meanwhile it is also asked to design reasonable and efficient of crawling device, and in this basis, it is focused on the main problems and solutions for climbing robot control system, the robot's control system must be simple, safe, reliable, efficient, and convenient.Keywords: wall-climbing robot; hook claw; rough wall; Development毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
爬楼车毕业设计论文
爬楼车毕业设计论文在大学生活中，毕业设计是每个学生都要面对的一道坎。
对于我来说，我选择了一个有趣而又具有挑战性的主题——爬楼车。
这个主题不仅与我的专业相关，还可以让我探索新的技术和创新思维。
在这篇文章中，我将分享我在爬楼车毕业设计论文中的一些心得和经验。
首先，我想解释一下什么是爬楼车。
爬楼车是一种能够爬上楼梯的机器人，它可以帮助人们搬运重物或者在没有电梯的地方上下楼。
这个主题的选择源于我对机器人技术的兴趣，同时也考虑到了现实生活中的需求。
在我的毕业设计中，我首先进行了相关的文献研究和市场调查。
通过阅读大量的论文和文章，我了解到爬楼车的设计需要考虑到多个因素，包括机器人的稳定性、移动性以及搬运能力等。
同时，我还调查了市场上已有的爬楼车产品，以了解他们的设计理念和技术特点。
接下来，我开始进行爬楼车的设计与制作。
在设计阶段，我采用了CAD软件进行三维建模，以便更好地展示我的设计想法。
我将机器人的主体部分设计为一个稳定的底座，上面安装有多个电动脚轮，以实现爬楼梯的功能。
此外，我还加入了一些传感器和控制模块，以提高机器人的智能化水平。
在制作阶段，我遇到了一些挑战。
首先是材料的选择，我选择了轻量化的材料，以确保机器人的移动性能。
其次是电路的设计和组装，我需要确保电路板的稳定性和可靠性。
最后是程序的编写，我使用了C++语言和Arduino开发板，以实现机器人的自主导航和运动控制。
经过几个月的努力，我成功地完成了我的爬楼车毕业设计。
在展示和答辩中，我的设计得到了导师和同学们的认可和赞赏。
他们对我的创新思维和技术实现表示了肯定，并提出了一些建设性的意见和建议。
通过这个毕业设计的过程，我不仅学到了很多专业知识和技能，还培养了解决问题和团队合作的能力。
我学会了如何进行科学研究和实验，如何分析和解决实际问题。
同时，我也深刻体会到了创新的重要性和挑战。
未来，我希望能够继续深入研究和开发爬楼车技术，将其应用于实际生活中。
我相信，随着科技的不断进步和创新的不断涌现，爬楼车将成为人们生活中不可或缺的一部分。
03052007089+王锐+爬楼机器人运动学、动力学分析及遥控装置的设计
二、构思符合要求的越野小车
滚翻式
缺点：控制复杂 转换环节太多
端举式
缺点：越障高度有限 行进与越障转换慢
背跃式
缺点：速度慢 重心高，不稳定
三、最优方案
行星轮式
行星齿轮功能图：
行星轮式 当在平地行进时，动 齿轮通过惰轮驱动顶端齿 轮，顶端齿轮与其连接的 车轮一起转动，从而带动 小车前进。 当小车遇上台阶时， 由于台阶与车轮的摩擦 力，行星轮的齿轮系都 被锁住，无法转动，这 时整个行星轮板在中心 齿轮的驱动下，变成一 个类轮机构转动，. 星型轮的模型仿真 2. 带变速箱的双联电机的模型 3. 整车运动的模型仿真
行星轮模型整体主视图如下：
行星轮内部结构图：
带变速箱的双联电机的模型
传动齿轮组
整车模型仿真俯视图:
汇报完毕 不足之处请各位教员 批评指正 谢谢！
四、机械设计分为以下三个部分
（一） 带变速箱的双联电机设计 （二）星型轮的设计 （三）车体底盘和车轮的设计
（一）、带变速器的双联电机设计
1. 选择合适的微电机{
转矩 转速 小车速度
2. 设计减速器齿轮传动{ 电机转速 3. 设计各个传动零部件{ 4. 校核齿轮和轴{
强度校核 疲劳校核 轴的设计 齿轮的设计
爬楼梯机器人运动学、动力 学分析
指导教员：李玉亮 胡立明 汇 报 人：王锐 学 号：03052007089 同组成员: 张鑫
设计内容
1. 分析爬楼梯机器人原理 2. 构思符合要求的爬楼梯机器人 3. 选择最优设计方案 4. 机械设计 5. 模型仿真
一、分析爬楼梯机器人原理
这种机器人实现越野主要体现在爬上一定 高度的楼梯． 由分析研究得出以下结论： 在相同重量和台阶高度及摩擦系数的条件 小车的车轮直径较大的， 下，小车的车轮直径较大的，比较容易爬上台 阶。
自动爬楼小车毕业论文
自动爬楼小车毕业论文自动爬楼小车毕业论文摘要：自动爬楼小车是一种能够自主进行楼梯上下行的机器人，具有广泛的应用前景。
本文主要研究了自动爬楼小车的工作原理、设计方案及其控制算法。
通过对其机械结构、传感器系统、动力系统和控制系统的优化设计，实现了安全、稳定、高效的自动爬楼过程。
通过实验验证了该小车的性能优势，并对未来的研究方向进行了展望。
关键词：自动爬楼小车；楼梯爬升；机械结构；控制算法；性能优化引言：随着科技的不断发展，机器人技术在多个领域都取得了巨大的进步，自动爬楼小车作为其中的一个重要创新，具有重要的应用价值。
传统的楼梯爬升方式往往需要人力操作，效率低且存在安全隐患，而自动爬楼小车能够通过自主导航和控制算法，实现自动爬升过程，具有显著的应用潜力。
因此，对自动爬楼小车的研究与开发具有重要的意义。
一、自动爬楼小车的工作原理自动爬楼小车主要由机械结构、传感器系统、动力系统和控制系统组成。
其工作原理是通过传感器系统感知楼梯的形状和距离，并通过控制系统计算最佳行进策略，再由动力系统驱动机械结构完成楼梯爬升过程。
二、自动爬楼小车的设计方案2.1 机械结构设计机械结构设计是自动爬楼小车的关键部分，它需要具备足够的稳定性和承重能力。
通过采用铝合金材料和模块化设计，提高了机械结构的强度和稳定性。
同时，为了适应不同楼梯的形状和高度，机械结构设计了可调节的抓握装置和脚踏装置。
2.2 传感器系统设计传感器系统是自动爬楼小车的感知器官，它需要准确地感知楼梯的形状和距离。
通过采用多种传感器，如红外传感器、超声波传感器和视觉传感器，实现了对楼梯的全方位感知。
2.3 动力系统设计动力系统是自动爬楼小车的动力来源，它需要提供足够的动力输出，使得小车能够稳定爬升楼梯。
通过采用直流电机和齿轮传动机构，提高了动力系统的效率和可靠性。
2.4 控制系统设计控制系统是自动爬楼小车的大脑，它需要准确地控制机械结构和动力系统，实现自动爬升的目标。
爬楼车毕业设计说明书
前言近年来随着计算机技术蓬勃发展，计算和数据传送速度大幅度提高。
以此硬件为基础，许多智能算法得以在短时间内实现，智能机器人正变得越来越聪明。
随着现实生活中对机器人技术应用的发展，使得机器人成为战胜自然和虚拟障碍的必需品。
在很多危险场所，如战场、核生化灾害地、恐怖爆炸地等需要愈来愈多的移动机器人搭载机械手等设备代替人去执行任务。
众所周知机器人自主爬楼梯是移动机器人完成危险环境探查、侦察、救灾等任务需要具备的基本智能行为之一。
目前，主要有腿式、履带式、轮式爬楼车移动机器人，腿式的如四足和六足机器人，尽管这些机器人能够爬楼梯和穿越障碍，但由于腿部的运动，它们不能在平坦的表面上平滑运动；履带式移动机器人以其强大的地形适应性而倍受青睐，其所受的摩擦力均匀分布在履带上，而轮式小车的摩擦力只是集中在轮胎与地面的接触面上，就抓地力而言它们是一样的，但在小车转弯或者爬坡时，履带式小车所受的摩擦力分布不会像轮式小车那样发生剧变，所以就表现出更好的操控性，但是转弯时，履带的磨损、履带开模难度大等都成为其应用的瓶颈；轮式移动机器人克服了履带式的这些缺点，在满足一定地形适应性的前提下，可以充分发挥移动机器人移动灵活、控制简单等优点。
一般来说，轮式移动机器人对地形的适应性大小与轮子的数量成正比，但随着轮子数量的增加，又带来了机器人体积庞大、重量重等缺点。
爬楼轮式行驶系统均采用各轮独立驱动,自主工作的方式,同时各轮均采用弹性悬挂方式,故工作起来方便灵巧,同心性和转向性均较好。
刚性轮具有较高的机械可靠性,较好的转向性和环境适应性,但其行驶稳定性和耐磨损性均较差。
充气轮虽然具有较好的行驶稳定性和越障能力,但其环境适应能力差,故不能应用到爬楼车中。
金属弹性轮的爬坡性能、耐磨损性、环境适应性以及机械可靠性、越障能力均较好,但其转向性能较差。
椭圆轮、半球轮和无毂轮的爬坡和越障性能及耐磨损性能均较好,但其行驶稳定性较差,机械可靠性最低。
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。
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。
爬壁机器人的设计
爬壁机器人的设计爬壁机器人是一种能够在墙壁、天花板或其他垂直表面上移动和操作的机器人。
它通常具有一些独特的设计特点和功能，以便能够在垂直表面上保持稳定和安全的移动。
以下是一个设计爬壁机器人的详细说明，共计1200字以上。
一、机器人结构设计1.轮胎设计：机器人通常配备具有高摩擦力的轮胎，以确保在垂直表面上有良好的附着力。
轮胎材料可以选择具有优异摩擦性能的橡胶材料，比如硅胶，以确保机器人可以牢固地粘附于表面上。
2.传动系统：机器人的传动系统应确保它能够在垂直表面上稳定地移动。
可以采用齿轮传动或链传动等机构，这样可以保证机器人的动力传递效率以及稳定性。
3.重心调节：机器人应设计具有可调节重心的机构，以便在不同表面上保持平衡。
这可以通过使用可调节重心的负载托盘或重心偏移机构来实现。
4.机械臂设计：机器人应配备能够在垂直表面上进行操作的机械臂。
机械臂设计应灵活，可以旋转和伸缩，以便机器人能够完成各种任务。
二、传感器和控制系统设计传感器和控制系统是爬壁机器人实现自动化和智能化的关键。
以下是一些应考虑的传感器和控制系统设计要点：1.触觉传感器：机器人应配备压力传感器或接触传感器，以便能够检测自身与表面的接触力，从而确保机器人在垂直表面上的粘附力和稳定性。
2.惯性测量单元（IMU）：爬壁机器人应搭载IMU，以便测量和监测机器人的姿态、加速度和角速度等信息。
这些数据可以用于实时调整和控制机器人的运动。
3.视觉传感器：机器人可以搭载摄像头或激光传感器等视觉传感器，以便在垂直表面上进行环境感知、障碍物识别和导航等操作。
4.控制算法：机器人的控制系统应配备适当的控制算法，以便能够根据传感器数据实时决策和控制机器人的移动和操作。
这些算法可以基于机器学习、计算机视觉和规划等技术进行设计。
三、电源和能源管理电源和能源管理是机器人设计的重要组成部分。
以下是一些考虑的要点：1.电池容量：机器人应配备高能量密度的电池，以确保足够的工作时间。
智能爬楼轮椅毕业设计
智能爬楼轮椅毕业设计智能爬楼轮椅毕业设计随着社会的进步和人口老龄化的加剧，对于残疾人和行动不便的人来说，移动和独立性是他们生活中最重要的需求之一。
然而，现有的轮椅设计往往无法满足他们的需求，尤其是在面对楼梯等障碍时。
因此，我选择设计一款智能爬楼轮椅作为我的毕业设计。
在设计智能爬楼轮椅之前，我进行了大量的市场调研和用户需求分析。
通过与残疾人和行动不便的人进行深入交流，我了解到他们最希望能够自主地爬楼梯，而不是依赖他人的帮助。
因此，我的设计目标是开发一款能够自动爬楼梯的轮椅，让用户能够更加独立地移动和生活。
首先，我选择了轻量化的材料来制造轮椅的主体结构，以确保其重量不会过重，方便用户携带和使用。
同时，我还在轮椅上安装了多个传感器和摄像头，以便实时监测周围环境和障碍物，确保用户的安全。
为了实现轮椅的爬楼功能，我采用了一种创新的设计思路。
轮椅的底部装配了一套特殊的机械装置，可以根据楼梯的形状和高度自动调整。
当用户需要爬楼时，他们只需按下按钮，轮椅就会根据楼梯的情况自动调整，确保用户平稳地上下楼梯。
为了提高轮椅的稳定性和安全性，我还在轮椅的底部安装了一套智能控制系统。
这个系统可以根据用户的体重和姿势自动调整轮椅的重心，确保用户在爬楼过程中的平衡和安全。
同时，系统还可以通过与用户的智能手机或手表等设备连接，实现远程控制和监测。
除了爬楼功能外，我还为轮椅设计了一些其他的智能功能，以提高用户的生活质量。
例如，轮椅上配备了导航系统和语音识别技术，可以帮助用户找到目的地并提供语音导航。
此外，轮椅还可以连接到互联网，让用户可以随时随地与家人和朋友保持联系，享受社交娱乐。
在设计过程中，我还注重了轮椅的外观设计和人性化细节。
轮椅的外观简洁大方，采用了柔和的色彩和流线型的造型，既符合人体工学原理，又能够展现出现代科技的魅力。
同时，我还为轮椅设计了可拆卸的座椅和扶手，方便用户根据自己的需求进行调整和更换。
总的来说，我的智能爬楼轮椅设计旨在提高残疾人和行动不便的人的生活质量和独立性。
爬楼自行轮椅设计论文
毕业设计（论文）题目：爬楼自行轮椅设计学院：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：二 0 二四年五月目录目录 (2)1 前言 (3)1.1 课题研究原因和意义 (3)1.1.1 课题研究的原因 (3)1.1.2 课题研究的意义 (3)1.2 目前国内外研究状况.................................................................................... 错误!未定义书签。
1.2.1 履带式................................................................................................ 错误!未定义书签。
1.2.2轮组式................................................................................................ 错误!未定义书签。
1.2.3 腿式.................................................................................................... 错误!未定义书签。
1.2.4 复合式................................................................................................ 错误!未定义书签。
1.3 目前研究中所存在问题................................................................................ 错误!未定义书签。
2 总体方案设计.............................................................................................................. 错误!未定义书签。
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。
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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手指应有一定的开闭范围。
手指应具有适当的夹紧力。
要保证工件在手指内的定位精度。
结构紧凑，重量轻，效率高。
通用性和可换性。
5、机械手的手臂结构
本机械手的手臂有三个自由度，即手臂的伸缩、左右回转和降(或俯仰)运动。手臂的回转和升降运动是通过立柱来实现的，立柱的横向移动即为手臂的横移。手臂的各种运动由液压缸来实现。
机电学院CDIO项目教学
一级项目期末报告书
（2012-2013学年第一学期）
项目名称：爬楼梯机器人及机械手分析
报告人：冯江涛
专业班级：10级机制4班
指导教师：周殿春柴宝明
报告日期：2012.1.12
成绩：
一、项目简介：
1．项目内容：爬楼梯机器人。2.项目研究的意义：了解爬楼梯机器人的结构及其运动原理；提升观察能力和动手能力；可以帮助进一步理解“机械原理”课，使其真实可见。3.项目成果预期：真正弄懂爬楼梯机器人的构造，做个模型，会画三维实体图，了解其动力系统。
综合上述条件公式可以得到轮组结构的主要参数（R，r以及t）
所设计出来的轮组是以最小楼梯为基础，并满足最高楼梯尺寸的要求，当在更宽尺寸楼梯
行驶时，一次翻滚发生滑移便接着进行二次翻滚爬行，所以能够自动适应各种规格的楼梯，
具有强适应性。
二、对机械手的相关分析
1、直角坐标式机械手
直角坐标式机械手是适合于工作位置成行排列或与传送带配合使用的一种机械手。它的手臂可作伸缩、左右和上下移动，按直角坐标形式X、Y、Z三个方向的直线进行运动。
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
（3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；
（4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；
（5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；
（6）操纵控制简便，自动化程度高；
（7）容易实现过载保护。
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)。
6、 机械手的系统工作原理及组成
机械手的系统工作原理框图如图1-1所示。
7、机械手的手臂，手夹运动分析
8、执行机构
三、CDIO教学对课程学习的促进
通过进一步学习CDIO，使我更加扎实的掌握了有关CDIO的学习方法，在学习过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
二、工作过程简述
1.认真完成老师分配的任务；2.结合所学课程研究爬楼机器人；3.认真查阅机械手相关资料；4.业余时间学习画图软件，看画图书。
三、CDIO工作成果
1.进一步分析爬楼梯机器人的结构；2.对机械手进去结构功能分析；3.初步了解液压；4.学习PLC。5.了解现代机械设计理论与技术。
四、能力提升
爬楼机器人传动设
1.轮组单元的传动设计及基本原
如图1所示，轮组采用行星轮式结构，包括传动轴，过渡齿轮，中心齿轮，小车轮和驱动齿轮轮组的机械原理:车体重量通过轴承间接承载在四个轮组上，轮组中的所有齿轮都绕转臂上的小轴转动，当电机动力传到传动轴时，轴带动中心齿轮转动，中心齿轮带动过渡齿轮转动，再传给驱动齿轮，由于小车轮与驱动齿轮固连，机器人前进。当车轮组机构运行在平直的路面上时，受两个车轮同时着地的约束限制，转臂不能转动只能随车沿路面平动，此时驱动轮系为定轴轮系，实现机构在平直面上的快速行驶;当小车遇上台阶时，由于台阶与车轮的摩擦力，行星轮的齿轮系都被锁住，无法转动，这时整个行星轮板在中心齿轮的驱动下，变成一个类轮机构转动，从而带动小车爬上台阶。
结合课程教学，学习能力提升，设计能力提升，工程能力提高。
五、学期小结
1.学习要认真对待，一分耕耘，一分收获；2.机器人相关知识博大精深，我们现在所学的知识冰山一角，需更加努力学习；3.今后首先将三维画图工具学好，学会画实体图，装配和仿真；4.建议：小组内讨论，多互动，互相学习，互相帮助。
一、关于爬楼机器人的进一步分析
3、执行机构的组成
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。
其工作范围可以是一个直线运动；两个直线运动或三个直线运动。如在X、Y、Z三个直线运动方向上个具有A、B、C三个回转运动，即构成六个自由度。
直角坐标式机械手的优点：
（1） 产量大，节拍短，能满足高速的要求；
（2） 容易与生产线上的传送带和加工装配机械相配合；
（3） 适于装箱类、多工序复杂的工作，定位容易变更；
通过对CDIO的学习对本学期的机械设计课程设计有很大的帮助，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。
我认为，在这学期的实验中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。
在学习中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！
（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。
液压技术有以下优点:
（1）体积小、重量轻，因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；
（2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速；