机械原理课程设计说明书-爬杆机器人
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。
爬杆机器人说明书
目录设计任务书 1 摘要 5 引言 6 第一章总体方案设计 6 第二章结构设计 7 2.1动力缸的选择 7 2.1.1爬杆气缸（伸缩缸）的选择 7 2.1.2 夹紧缸的选择 7 2.2 杆夹持机构的设计 8 2.2.1导向机构的设计 8 2.2.2夹紧缸连接板的设计 9 2.2.3 夹紧块设计 9 2.3 其他部分设计 10 2.3.1伸缩缸连接板的设计 10 2.3.2固定电磁阀的连接板的设计 10 2.3.3 电磁阀的选用 11 2.3.4传感器的选用 11 第三章控制系统设计 14 3.1气动原理图的设计 14 3.2 PLC控制系统的硬件设计 16 3.3 PLC控制系统的程序设计 183.3.1 顺序控制设计法的基本思路 18 3.3.2 用顺序控制设计法编程 19 结论23致谢24 参考文献25附录A 英文翻译附录B综述附录C 调研报告附录D 装配图及主要零件图附录E PLC程序江苏大学毕业设计(论文)任务书机械工程学院机电0701班班级白清文学生设计(论文)题目小型气动爬杆机器人设计课题来源江苏大学工业中心起讫日期2011 年03月14日至2011年06 月24 日共15 周指导教师(签名)系(教研室)主任(签名)毕业设计(论文)进度计划:引言小型气动爬杆机器人属于机电气结合类的综合实验及训练装置。
根据设计任务，这个爬杆机器人应该能模拟人的运动，通过“机械手”、“机械脚”的抓放动作和身体伸缩动作，实现沿杆方向的前后双向移动，运动速度可调而爬杆高度或距离可以控制。
整个设计过程就是做出一个完整的“爬杆机器人”的操作实验台而设计出图、购料、加工、组装、调试完成的过程。
这个实验台最初的设计目的也是从一个实用目的出发的，工业机械手的效用是代替人从事繁重的工作和危险的工作，所以，爬杆机器人最初的设计思想也是想到人有一些危险或难以到达的地方需要探测或勘察时，可以用爬杆机器人代替，另外，这个爬杆机器人也有一定的额外负重，这些因素在设计时都应考虑。
爬行机器人课程设计
爬行机器人课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习爬行机器人的设计和制作，让学生掌握基础的机械原理和电子技术，培养学生的创新思维和动手能力。
具体目标如下：1.了解爬行机器人的基本原理和结构。
2.掌握简单的机械制图知识。
3.学习基本的电子电路知识。
4.能够使用常用机械工具和电子仪器。
5.能够读懂简单的机械制图和电子电路图。
6.能够设计和制作一个简单的爬行机器人。
情感态度价值观目标：1.培养学生对科学的兴趣和好奇心。
2.培养学生团队合作和解决问题的能力。
3.培养学生爱护工具和设备，安全第一的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括爬行机器人的基本原理、机械结构设计、电子电路设计等。
具体安排如下：1.第一章：爬行机器人的基本原理，介绍爬行机器人的定义、分类和应用。
2.第二章：机械结构设计，介绍机械制图知识，如何设计和绘制爬行机器人的机械结构。
3.第三章：电子电路设计，介绍基本的电子电路知识，如何设计和制作爬行机器人的电子电路。
三、教学方法为了提高教学效果，我们将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：用于讲解基本原理和理论知识。
2.讨论法：用于讨论爬行机器人的设计和制作过程中的问题。
3.案例分析法：通过分析成功的爬行机器人案例，帮助学生理解和掌握知识。
4.实验法：通过动手制作和测试爬行机器人，培养学生的实践能力。
四、教学资源为了支持教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用《爬行机器人设计与制作》作为主要教材。
2.参考书：提供相关的机械制图和电子电路参考书籍。
3.多媒体资料：制作相关的教学PPT和视频资料。
4.实验设备：准备必要的实验设备和工具，如显微镜、电路测试仪等。
五、教学评估本课程的评估方式将包括平时表现、作业、考试等多个方面，以全面、客观、公正地评估学生的学习成果。
1.平时表现：包括课堂参与度、小组讨论表现等，占总成绩的30%。
2.作业：包括课后练习和小项目，占总成绩的20%。
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。
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。
机械原理课设设计说明书一种仿生爬杆机构的设计
编号：课程设计说明书题目：一种仿生爬杆机构的设计院（系）：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：宾春华、黄国洪、贾红亮学号：070011020二、1二、14指导教师：匡兵职称：副教授2020年1月20 日目录一、设计背景和目的 (2)二、设计要求和数据 (2)三、设计方案比较及选择 (3)1、设计方案比较 (3)（1）设计方案1 (3)（2）设计方案2 (3)（3）设计方案3 (4)（4）设计方案4 (4)（5）设计方案5 (4)（6）设计方案比较 (4)四、整体设计 (5)1、电机选择 (5)2、系统运动循环图 (5)3、机构运动简图 (6)五、设计计算 (7)一、抓手的设计 (7)二、凸轮的设计 (9)3、上升机构的设计 (10)4、轴及推杆的设计 (11)五、齿轮的设计 (12)六、机构整体时刻配合 (14)7、机构效率 (14)六、机构的改良 (14)七、总结 (14)八、参考文献 (15)九、附录 (16)一、设计背景和目的随着现代生活中高空作业不断增加，如路灯杆、悬索桥钢索、杆状城市建筑的清洗、油漆、喷涂料、检查、保护、电力系统架设电缆、瓷瓶清洁等。
目前的清洗、保护工作要紧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、二次污染重等问题。
市场上少量利用的气动蠕行式爬行器，其上升和下降运动的实现由气压操纵，需要气源和气动操纵系统能量损耗大，而且一样伴有较大的噪声。
因为连接了大量的支持设备，气动蠕行式爬行器的体积和活动范围都受到限制，而且设备本钱较高。
而有些爬杆机构采纳几个原动件或利用复杂的电子操纵，这尽管增加了机械的灵活性，但从另一方面来讲，这即增加了爬杆机构的本钱，又增加了机构不靠得住性的隐患。
在此咱们设计一种利用电动机为原动件的仿生爬杆机构，利用电这种清洁和简便的能源，实现随时随地爬杆，以知足日趋增加的高空作业要求，同时也能够为消防、监控等带来新的思路。
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。
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。
爬杆机器人说明书范文
爬杆机器人说明书机械创新设计说明书设计名称：爬杆机器人的设计设计人：姜鸿学号：班级：11机制本一班井冈山大学机电学院/11/23第一章背景概述蠕行式仿生变直径杆爬行机器人的研究报告现代生活中，高空作业不断增加，如路灯杆、悬索桥索、杆状城市建筑的清洗、油漆、喷涂料、检查、维护、电力系统架设电缆、瓷瓶清洁等。
当前的清洗、维护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。
市场上少量使用的气动蠕行式爬行器，其上升和下降运动的实现由气压控制，需要气源和气动控制系统，能量损耗大，而且一般伴有较大的噪声。
因为连接了大量的支持设备，气动蠕行爬行器的体积和活动范围都受到限制，而且设备成本较高。
第二章运动原理—仿生设计在设计移动机器人系统时，首先应考虑机器人的用途，因为不同的用途，移动机器人的移动机构是不同的。
~ J'l-，还应考虑机器人的工作环境、耐久性、稳定性、机动性、可控性、复杂性、外型尺寸及制作费用等。
作为杆件爬行机器人，根据现有的技术方案，有很多种移动方式可供选择。
各种移动方案的比较见表1所示。
表1 爬行机器人移动方案的比较蠕动式承载能力大，运动平稳，控运动速度慢，结构复杂。
制简便，适应能力强。
我们所要设计的这种爬行机器人，它的工作对象为各种型号的城市杆状建筑，要求承载能力大、接触面积小、速度适中，适应能力强，能越障碍物。
经过比较各种方案，笔者设计了一种尺蠖式蠕动爬行结构形式，这是一种新颖的变直径杆仿生爬行机构设计方案，该方案能基本满足我们设定的工作状况。
该机器人是模仿人的爬树动作而设的。
人爬树时，两脚夹紧树杆，两腿一蹬，两手抱住树杆，人向上移，然后两手抱紧树杆，收腿提脚上移，一步步向上爬行。
该机器人的爬行动作原理示意如图1所示。
既然是仿生尺蠖式蠕动，那么在本机器人的设计中，将以实现机器人躯干的伸缩为往复运动的主要动作为目标。
往复运动的实现有很多种常见的机构有：不完全齿轮齿条双侧停歇机构、曲柄连杆机构、圆柱齿轮齿条机构、螺旋丝杆机构等。
爬楼梯机器人说明书
爬楼梯说明书爬楼梯说明书
第一章：引言
1.1 介绍爬楼梯的用途和功能
1.2 概述的特点和优势
1.3 目标读者和使用范围
第二章：技术规格
2.1 的外观尺寸和重量
2.2 电池容量和续航时间
2.3 最大承载重量和运行速度
2.4 系统和控制要求
第三章：安装和设置
3.1 安装的步骤和要求
3.2 设置的基本参数
3.3 连接到网络和APP
第四章：操作指南
4.1 启动并进行自检
4.2 控制的运动和方向
4.3 停止的运行和紧急情况处理
第五章：故障排除
5.1 常见故障及解决方法
5.2 联系维修人员和售后服务
第六章：保养和维护
6.1 的日常清洁和维护
6.2 更换零部件和维修注意事项
6.3 储存的要求
第七章：安全注意事项
7.1 使用时需要注意的事项
7.2 防止伤害和事故预防
第八章：常见问题解答
8.1 解答用户经常遇到的问题和疑问8.2 提供相关和资源供用户查询
第九章：附件
9.1 附上的安装图纸和线路图
9.2 附上的使用手册和APP
法律名词及注释：
●：指程序控制的自动机械设备，具有和自主决策能力。
●续航时间：能够连续工作的时间，通常指的是电池的使用时间。
●最大承载重量：能够承载的最大重量，超过此重量可能会导致损坏或发生事故。
●自检：在启动时自动进行的测试和检查，以确保其正常运行。
本文档涉及附件：
●安装图纸和线路图
●使用手册和APP。
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摘要：随着科技的不断进步，机器人技术在现代生产和生活中的应用越来越广泛。
爬杆机器人作为一种具有重要应用价值的特种机器人，可以在高空或垂直杆上进行工作，具有很强的适应性和灵活性。
本文以一种爬杆机器人为对象，对其机械结构进行设计，并对其性能进行测试和评估。
1.引言爬杆机器人是一种具有特殊工作功能的机器人，它通过利用杆状结构的特点，在高空或垂直杆上进行工作。
由于其能够适应复杂环境和完成特殊任务的能力，爬杆机器人在电力、石油、航空等行业中有着重要的应用价值。
因此，对爬杆机器人的研究和开发具有重要的意义。
爬杆机器人的机械结构设计主要包括杆状结构、传动机构和控制系统。
其中，杆状结构的设计需要考虑机器人的稳定性和抓握能力，传动机构的设计需要考虑机器人的运动实现和负载能力，控制系统的设计需要考虑机器人的控制精度和稳定性。
2.1杆状结构设计杆状结构是爬杆机器人的基础，它需要满足机器人稳定性和抓握能力的要求。
为了提高机器人的稳定性，可以采用多杆并联机构，通过增加支撑点来增强机器人的平衡能力。
为了提高机器人的抓握能力，可以在杆状结构上安装抓握装置，通过具有摩擦力的材料来增加机器人的抓握力。
此外，杆状结构的材料选择也需要考虑机器人的负载能力和重量要求。
2.2传动机构设计传动机构是爬杆机器人实现运动的关键部分，其设计需要考虑机器人的运动实现和负载能力。
一般采用电机和减速器组成的传动装置来实现机器人的运动控制，通过调整电机的转速和减速器的传动比，可以实现机器人在杆状结构上的爬升和下降。
为了提高机器人的负载能力，可以采用带有增力装置的传动机构，通过增大输出力矩来提高机器人的负载能力。
2.3控制系统设计控制系统是爬杆机器人实现运动和抓握的关键部分，其设计需要考虑机器人的控制精度和稳定性。
一般采用微控制器和传感器组成的控制装置来实现机器人的运动控制和抓握控制。
通过合理选择传感器和编写控制程序，可以实现机器人对杆状结构的位置和姿态的感知，实现对机器人的运动和抓握的精确控制。
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机械原理课程设计设计说明书设计题目：爬杆机器人汽车与交通工程学院—学院—车辆0806 _______ 班设计者：—王佳_______指导老师：王劲松目录1. 设计题目 (1)1.1设计目的 (1)1.2设计题目简介 (1)1.3设计条件及设计要求 (1)2. 运动方案设计 (2)2.1机械预期的功能要求 (2)2.2功能原理设计 (2)2.3运动规律设计 (3)2.3.1工艺动作分解 (3)2.3.2运动方案选择 (5)2.3.3执行机构形式设计 (6)2.3.4运动和动力分析 (7)2.3.5执行系统运动简图 (8)3. 计算内容 (8)4. 应用前景 (10)5. 个人小结 (11)6. 参考资料 (12)附录 (13). 设计题目1.1设计目的机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的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的工作过程。
机械设计是机械产品生产的第一步，是决定机械产品性能的最主要环节，整个过程蕴涵着创新和发明。
目的：为了综合运用机械原理课程的理论知识，分析和解决与本课程有关的实际问题，使所学知识进一步巩固和加深。
1 . 2设计题目简介课程设计名为爬杆机器人。
该机器---------人模仿虫蠕动的形式向上爬行，其爬行申」几运用简单的曲柄滑块机构。
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），它们是实现上爬的关园杆键结构。
当自锁套有向下运动的趋势时，由力的传递传到自锁套，球、锥管与圆杆之间形成可靠的自锁，阻止构件向下运动，而使其运动的方向始终向上（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的机构原理及所爬行管道的有关数据，制定多套运动方案。
再查阅相关资料，通过精确的计算，对设计题目进行创新设计和运动仿真，最后在多方面的考虑下确定一套方案并完成整套课程设计说明书。
2.运动方案设计该机器人模仿的动作是沿杆向上爬行，整个机构为曲柄滑块机构，而且目前所设计机器人爬行的杆是圆杆2 . 1机械预期的功能要求通过电机的驱动和减速，给予曲柄一个绕定轴旋转的主动力，在该力的驱使下带动连杆及相应的自锁装置，由两个自锁套的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，一部的机器需要通过电机带动一系列复杂的机构使其正常运转，这其中涉及到很多简单且基本的机械机构。
当然，也可以直接通过电机带动整部机器的运转，这完全取决于机器所需完成的工作以及设计该机器时所面临的种种实际情况。
针对该爬杆机器人，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，来看一下曲柄滑块机构是如何工作的。
在平面连杆机构中，能绕定轴或定点作整周回转的构件被称为曲柄。
而通过改变平面四杆机构中构件的形状和运动尺寸能将其演化为不同的机构形式，就曲柄滑块机构而言，它是通过增加铰链四杆机构中摇杆的长度至无穷大而演变过来的。
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，连杆的另一端联结一滑块，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）。
其次是气动的原理。
该运动原理与上述的曲柄滑块机构相比，在保留两滑块作为自锁装置的前提下，省略了联结两滑块的传动装置，转而用两个汽缸直接带动两个滑块的上下移动。
这样的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的启示，想到了在曲柄与连杆的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，相应的连杆接下滑块。
当机构具有向下运动的趋势时，下自锁套因受到自锁机构的限制而固定不动，把其受到的向下的力转化为向上的动力，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置，连杆作为传动，两滑块作为自锁装置。
该爬杆机器人的设计装配图如图2:那上下自锁套又是怎样自锁的呢？可以做成了如图3所示的形状（主视、俯视）：图3所示的两个构件，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，也方便在调试过程中不断调整内部结构的具体尺可这仅仅只是一个滑块，那要怎样才能实现它所要起到的自锁作用呢？其实很简单，想想为什么当初要把一个原本简简单单的矩形滑块做成如上图示的这样的形状：套住圆杆的两端多出了两个梯形状的“耳朵”，而且这“耳朵”还是中空的。
在这中空的空间里分别放置两个小球，此小球的直径小于梯形底边而大于梯形顶边（I梯顶＜d球＜1梯底）。
言外之意，此小球是能够卡在这梯形的空间里的。
这样也就形成了真正意义上的自锁。
若电机固接的曲柄是逆时针转动。
1）曲柄在底端转至顶端的过程中，经力的分析，下自锁套受到向上的拉力，自锁套内的两小球因重力掉至梯形底部，d球＜1梯底，它将无阻碍地由连杆往上拉；与此同时，上自锁套受的却是往下的拉力，与上面的相反，其具有向下运动的趋势，内部的小球脱离自锁套的底部，又因d球＞1梯顶，那么小球就被卡在了梯形空间中，此时由于小球的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，上下滑块的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，由于没有联结用的传动机构，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的气动元件，利用作用力与反作用力的原理，由其带动上下两个自锁套分别自锁，达到机器人爬杆的最终目的。
（见右上图）2 .3 . 2运动方案选择上面所设计的爬杆过程都是在理想的情况下，很多实际因素都没有考虑进去：如摩擦力的大小（即管壁与小球接触面的摩擦系数），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的关系，自锁套所要进行的向下运动的位移，以及上下自锁套、曲柄和连杆的质量，还有电机的功率、转动速度，汽缸的推程大小、自重，所需气包的容量及连接方式等等。
现在我们结合两者的利弊，着重分析一下各自的优缺点。
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，设计的机构要简单、可靠。
而汽缸则融会了上述的优点，它由驱动机构直接带动两个自锁滑块，避免了两者间的连接机构，精简了构件之间的连接。
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的顶端，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。
我们设计的机构是由电机经减速直接驱动的，和利用气动原理相比它多了一套传动和连接机构，但该机构运用的原理简单，设计合理，而且它不仅能在自杆上爬行，更能在弯曲的管道外爬行，具体的示意图见下。
综上所述，可以选取“曲柄滑块机构”作为该爬杆机器人的最终运动方案。
2 .3 . 3执行机构形式设计针对上述的种种实际情况，在设计此爬杆机器人的时候全面考虑各方面的因素，从而确定各构件的尺寸与制造构件的材料。
祥见下表曲柄滑块曲柄60m（轴距）2mn铝板价格便宜、材质轻便、成型后具有时效强化性连杆150 （轴距）2mn铝板价格便宜、材质轻便、成型后具有时效强化性锥管（4个）2mn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）① 50mm 成品橡胶球取材方便、具有高韧性、材质轻盈可是这样一个爬杆机构是一个封闭的机构，那怎样才能把机器人安装到所要爬的管壁上呢？由此，设计的自锁套可以多一个连接装置，在两个形状对称的锥管对接处装上铰链，这样自锁套就能开合，自如地包拢住爬杆，然后在自锁零件的对面接口处插上一个联结销，完整的一个自锁套就套在了圆杆上。
联结销的形状见图4。
对于此类机构，一定的摩擦力也是保证自锁发生作用的关键。
因此对各构件的材料也是有相当的要求。
经过筛选，我们决定曲柄、连杆与锥管用铝板来制造，小球的材料则用橡胶。
橡胶的表面比较粗糙，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的效果。
在自锁套需解锁时，由于橡胶具有很高的韧性，它能立刻恢复原来的形状，不会因无法恢复形变而使下一步上爬动作失效。
2 .3 .4运动和动力分析在设定了曲柄与连杆的长度后,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倍曲柄的长度位移，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（自锁套在自锁时的下滑距离不计）。
每一步机构各构件的上升位移便也能自然而F 面就该机构运动一周的情况列表作一下分析（此时曲柄处于顶端）曲柄旋转角（逆时针）上自锁套运动情况下自锁套运动情况0° -90 °向上运动120mm自锁（固定）90° -180 °自锁（固定）向上运动120mm180° -270 °向上运动120mm自锁（固定）当然，这样的机构绝非完美无缺的。
首先，设计的自锁套的形状还无法适应此机构爬各种杆。
若所要爬的杆直径大小稍有变化，随着它的变动自锁套也必须相应地改变它外伸包拢杆部分的形状大小。
还好的是，这儿设计的自锁套可以根据不同需要换取不同大小、材质的小球。
2 .3 .5执行系统运动简图自由度F的计算:F=3n-(2PI+Ph)=3 X 3-(2 X 4-0)=1 3.计算内容1.解析法上自锁套自锁，下滑块向上爬行。
n=3 Pl=4Ph=O4 .应用前景5.个人小结6.参考资料。