足式行走机器人课程设计
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130101010222
学 生
姓 名
李旭军
颜天喜
刘 鹤
林银福
专业（班级）
机控13-2班
设计
题目
足式行走机器人
设计
技术
参数
1.完成所设计机器人的零件图、装配图；
2. 完成元件选型，计算所需成本；
3. 计算机器人参数，验证可行性。
设
计
要
求
1.机器人驱动系统为气动控制系统，将采用气源、电源拖线运行方式。气源压力5bar，电源电压24V。
四、元件选择与结构设计
4.1气缸的选择
根据原理图进行气缸的选择，实验室提供的单杆气缸型号有CDJ2D10-15，CDJ2D10-30，CDJ2D10-45，CDJ2D10-60，双杆气缸型号有TN-10*15-S,TN-10*35-S。
水平气缸的活塞杆要承受一定径向力，而且水平缸的行程应选较大的，综合考虑选择双杆气缸TN-10*35-S,行程为35mm。
根据实验室提供的材料选择SMC的磁性开关D-A93.
五、气动系统和电控系统的设计
5.1气动回路的设计
任何复杂的气动控制回路都是由一些特定功能的基本回路和常用回路组成，但不论它如何复杂，一般都应该包括几个部分，如供气部分、启动部分、控制部分、导气部分和工作部分等。
1、供气部分采用实验室提供的供气气源。
4、要求机器人整体平面尺寸不超过250mm*250mm。自行完成整机设计、选型、加工、集成及调试。
三、总体方案设计
根据设计要求，我们设计的方案是六足气动机器Biblioteka Baidu，每一个足用两个缸控制，水平杆实现移动，垂直缸实现对身体的支撑，每三个缸一组，分别用一个阀控制，示意图如图1所示。
机器人身体分为两层，A、C缸和上面一层固联，B、D缸和下面一层固联，两层之间用螺栓、螺母和轴承联接，使上下两层可以相对转动以实现转弯，转弯用与下板固联的单杆气缸控制，原理图如图2所示。
传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。
工
作
量
1．完成机器人设计主要零件图和装配图；
2．完成气动回路图和电控系统；
3．完成设计说明书。
4．实物的组装和调试
工作
计划
第12周 机构方案设计论证气动电气系统设计
第13周 选型图纸报告
第14周 机构加工制作
第15周 元件组装答辩
第16周 电气气动系统调试
第17周 功能轨迹调试答辩比赛
参考
资料
[1]吴振顺主编. 气压传动与控制[M]哈尔滨工业大学出版社.2009.
[2]吴晓明主编.现代实用气动技术.[M]机械工业出版社.2012.
指导教师签字
基层教学单位主任签字
燕山大学课程设计评审意见表
指导教师评语：
成绩：
指导教师：
年月日
答辩小组评语：
成绩：
评阅人：
年月日
课程设计总成绩：
答辩小组成员签字：
年月日
一、项目
当今随着气动技术及机器人技术的发展，气动机器人的应用领域也越来越广泛。其工作可靠、体积小、动作灵活等优点使其在一些特殊的应用场合，如壁面爬行机器人的研究方面颇受欢迎，壁面爬行机器人要完成在与水平面成一定角度的各种壁面上移动，它主要完成两个任务：一是吸附，二是移动。本文设计的气动爬行机器人主要研究设计机器人的爬行功能，通过对其机械结构及控制系统设计，实现步距式爬行功能，同时可实现前进、倒退和转向等功能。
二、设计要求
1、机器人驱动系统为气动控制系统，将采用气源、电源拖线运行方式。气源压力5bar，电源电压24V。
2、利用手持有线控制器实现机器人的转向、前进、后退控制、地面步态行走。电气控制采用继电器控制方式。禁止采用轮式。
3、要求机器人能实现3kg负重状态下按预定轨迹行走要求。注：验收用预定轨迹转弯半径大于等于1m。
垂直缸要承受自身重力和外负载，且考虑到行走的平稳，选择双杆缸，考虑到运动的快速性，选择较小行程的型号为TN-10*15-S的气缸。实验台提供的气源压强最大为0.5Mpa，取气缸的机械效率为0.7，则气缸能承受最大的力为
受到尺寸要求和机械结构的限制，左右转弯的角度不宜太大，且转弯不需要特别大的力，选择短行程的单杆气缸CDJ2D10-15。
4.2换向阀的选择
实验室提供的换向阀的型号有4V110-M5-B，4V120-M5-B，4V130C-M5-B，4V130E-M5-B，根据控制要求可以选择两位五通双控阀和中位闭气的三位五通双控阀，考虑成本，选择4V120-M5-B两位双控阀。
4.3机械结构设计
结构的三维图如下所示
4.4传感器的选择
燕山大学
课程设计说明书
题目：足式行走机器人课程设计
学院（系）：机械工程学院
年级专业：2013级机控二班
学生姓名：李旭军、刘鹤、
颜天喜、林银福
指导教师：刘劲军
燕山大学课程设计（论文）任务书
院（系）：机械工程学院 基层教学单位：
学 号
130101010369
130101010395
130101010401
2.利用手持有线控制器实现机器人的转向、前进、后退控制、地面行走、自动循迹。电气控制采用PLC控制方式。
3.要求机器人能实现3kg负重状态下按预定轨迹行走要求。注：验收用预定轨迹转弯半径大于等于1m。
4.要求机器人整体平面尺寸不超过 250mm*250mm，自行完成整机设计、选型、加工、集成及调试。
学 生
姓 名
李旭军
颜天喜
刘 鹤
林银福
专业（班级）
机控13-2班
设计
题目
足式行走机器人
设计
技术
参数
1.完成所设计机器人的零件图、装配图；
2. 完成元件选型，计算所需成本；
3. 计算机器人参数，验证可行性。
设
计
要
求
1.机器人驱动系统为气动控制系统，将采用气源、电源拖线运行方式。气源压力5bar，电源电压24V。
四、元件选择与结构设计
4.1气缸的选择
根据原理图进行气缸的选择，实验室提供的单杆气缸型号有CDJ2D10-15，CDJ2D10-30，CDJ2D10-45，CDJ2D10-60，双杆气缸型号有TN-10*15-S,TN-10*35-S。
水平气缸的活塞杆要承受一定径向力，而且水平缸的行程应选较大的，综合考虑选择双杆气缸TN-10*35-S,行程为35mm。
根据实验室提供的材料选择SMC的磁性开关D-A93.
五、气动系统和电控系统的设计
5.1气动回路的设计
任何复杂的气动控制回路都是由一些特定功能的基本回路和常用回路组成，但不论它如何复杂，一般都应该包括几个部分，如供气部分、启动部分、控制部分、导气部分和工作部分等。
1、供气部分采用实验室提供的供气气源。
4、要求机器人整体平面尺寸不超过250mm*250mm。自行完成整机设计、选型、加工、集成及调试。
三、总体方案设计
根据设计要求，我们设计的方案是六足气动机器Biblioteka Baidu，每一个足用两个缸控制，水平杆实现移动，垂直缸实现对身体的支撑，每三个缸一组，分别用一个阀控制，示意图如图1所示。
机器人身体分为两层，A、C缸和上面一层固联，B、D缸和下面一层固联，两层之间用螺栓、螺母和轴承联接，使上下两层可以相对转动以实现转弯，转弯用与下板固联的单杆气缸控制，原理图如图2所示。
传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。
工
作
量
1．完成机器人设计主要零件图和装配图；
2．完成气动回路图和电控系统；
3．完成设计说明书。
4．实物的组装和调试
工作
计划
第12周 机构方案设计论证气动电气系统设计
第13周 选型图纸报告
第14周 机构加工制作
第15周 元件组装答辩
第16周 电气气动系统调试
第17周 功能轨迹调试答辩比赛
参考
资料
[1]吴振顺主编. 气压传动与控制[M]哈尔滨工业大学出版社.2009.
[2]吴晓明主编.现代实用气动技术.[M]机械工业出版社.2012.
指导教师签字
基层教学单位主任签字
燕山大学课程设计评审意见表
指导教师评语：
成绩：
指导教师：
年月日
答辩小组评语：
成绩：
评阅人：
年月日
课程设计总成绩：
答辩小组成员签字：
年月日
一、项目
当今随着气动技术及机器人技术的发展，气动机器人的应用领域也越来越广泛。其工作可靠、体积小、动作灵活等优点使其在一些特殊的应用场合，如壁面爬行机器人的研究方面颇受欢迎，壁面爬行机器人要完成在与水平面成一定角度的各种壁面上移动，它主要完成两个任务：一是吸附，二是移动。本文设计的气动爬行机器人主要研究设计机器人的爬行功能，通过对其机械结构及控制系统设计，实现步距式爬行功能，同时可实现前进、倒退和转向等功能。
二、设计要求
1、机器人驱动系统为气动控制系统，将采用气源、电源拖线运行方式。气源压力5bar，电源电压24V。
2、利用手持有线控制器实现机器人的转向、前进、后退控制、地面步态行走。电气控制采用继电器控制方式。禁止采用轮式。
3、要求机器人能实现3kg负重状态下按预定轨迹行走要求。注：验收用预定轨迹转弯半径大于等于1m。
垂直缸要承受自身重力和外负载，且考虑到行走的平稳，选择双杆缸，考虑到运动的快速性，选择较小行程的型号为TN-10*15-S的气缸。实验台提供的气源压强最大为0.5Mpa，取气缸的机械效率为0.7，则气缸能承受最大的力为
受到尺寸要求和机械结构的限制，左右转弯的角度不宜太大，且转弯不需要特别大的力，选择短行程的单杆气缸CDJ2D10-15。
4.2换向阀的选择
实验室提供的换向阀的型号有4V110-M5-B，4V120-M5-B，4V130C-M5-B，4V130E-M5-B，根据控制要求可以选择两位五通双控阀和中位闭气的三位五通双控阀，考虑成本，选择4V120-M5-B两位双控阀。
4.3机械结构设计
结构的三维图如下所示
4.4传感器的选择
燕山大学
课程设计说明书
题目：足式行走机器人课程设计
学院（系）：机械工程学院
年级专业：2013级机控二班
学生姓名：李旭军、刘鹤、
颜天喜、林银福
指导教师：刘劲军
燕山大学课程设计（论文）任务书
院（系）：机械工程学院 基层教学单位：
学 号
130101010369
130101010395
130101010401
2.利用手持有线控制器实现机器人的转向、前进、后退控制、地面行走、自动循迹。电气控制采用PLC控制方式。
3.要求机器人能实现3kg负重状态下按预定轨迹行走要求。注：验收用预定轨迹转弯半径大于等于1m。
4.要求机器人整体平面尺寸不超过 250mm*250mm，自行完成整机设计、选型、加工、集成及调试。