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2008亚太机器人大赛手动机器人设计ManualRobotDesignforAsian-PacificRobotContest2008机械与电子控制工程学院毕设答辩李振华04221091机械工程及自动化1.设计任务说明1.1课题任务：针对2008年亚太机器人大赛的主题与规则设计并制作一台手动机器人。1.2手动机器人的比赛任务：在3分钟的比赛时间内，夺取尽可能多的陶罐和奶酪放入篮区。陶罐和奶酪少女岛高485篮区：500X250矩形框比赛场地全景图共有8个少女岛每队有2个篮区木栅栏2.功能需求1.提升功能：少女岛与篮区有485的高度差；2.夹持功能：要能把陶罐、奶酪夹起和放下；3.走行功能：机器人要能在场地上移动。3.结构方案设计3.1.方案一机构组成主夹持机构次夹持机构提升机构翻转提升机构走行系统伸缩机构设计思路：主夹持机构布置在机器人的侧面，采用贴着木栅栏行进的方式，以减少转弯和姿态调整的时间。问题分析：1.结构复杂；2.动作繁琐；3.贴着木栅栏行进的效用不高。拾取散落的陶罐或奶酪实现次夹持机构小距离提升为主夹持机构提供垂直于车体行进方向的自由度3.结构方案设计3.2.方案二机构组成主夹持机构次夹持机构提升机构翻转提升机构走行系统设计思路：简洁、高效。1.放弃贴着木栅栏行进的方式；2.主夹持机构前向布置；3.取消伸缩机构。问题分析：翻转提升机构与提升机构功能重复；3.结构方案设计3.3.方案三机构组成主夹持机构次夹持机构提升机构走行系统设计思路：简洁、高效。合并主夹持机构与次夹持机构的提升功能；4.夹持机构设计4.1.方案一：“U”形抬升式特点：1.充分利用了陶罐的“工”字形形状，机构简单，实用；2.能将夹持的陶罐和奶酪同时放置与篮区，减少了手动操作手的负担。不足：1.对机器人的姿态微调性能要求高；2.对操作手的操作要求高。此机构被自动机器人采纳为破坏机构自动机器人破坏对方篮区4.夹持机构设计4.2.方案二：单侧开合式奶酪动态稳定性分析特点：允许定位误差大，对操作手的操作和机器人的姿态微调性能要求低。护球杆的必要性？4.夹持机构设计4.2.方案二：单侧开合式舵机选型计算：实验测得夹持机构工作时最大的负载转矩是11.2kg*cm；综合价格和性能因素选择了MG—945型舵机，工作电压为6V时的输出转矩是13kg*cm。5.提升机构设计优缺点分析：1.动滑轮结构：对电机的输出转矩要求低，但是速度慢；2.三导杆结构：结构刚性和稳定性好，但是对零件加工精度和安装精度要求很高；3.舵机驱动：采用改装后的GWS-S666型舵机驱动，重量轻，自锁性能好，但是转速比较低79.2r/min；5.1.方案一：实验表明：这一方案对3根导杆的平行度和相对位置精度要求太高，其性能不能满足设计要求。5.提升机构设计5.2.方案二：特点：1.普通直流电机驱动，提升速度快；2.采用电磁制动器解决了电机自锁力量不够的问题；3.两导杆形式降低了对零件加工和装配精度的要求；4.采用钢丝绳解决了两导杆形式的结构刚性和稳定性不好的问题；5.提升机构设计5.3.详细设计根据提升机构的性能要求：1.全行程550mm提升时间不超过2s；2.总提升重量=3.92kg。通过计算，选择电机型号为LINIX45ZY24-30，减速箱型号60JB10G832，减速比为12.5：1；同时选择电磁刹车型号为FBD-2-006，动摩擦力矩为5N*m，功率为11W。6.1.组装与改进支撑脚轮6.组装、改进、调试与演练6.1.组装与改进折叠状态展开状态6.组装、改进、调试与演练6.组装、改进、调试与演练6.2.调试与演练7.总结一.各项性能指标均满足设计要求：1.直线走行速度最高达3.5m/s；2.夹持机构开合速度达到300度/s；3.提升机构提升速度达到1.5m/s；4.总重量为12.6kg。二.本设计从最初的方案制定到现在调试备赛，历时近8个月，在这期间，我共建立了手动机器人的5套三维实体模型，进行了5项机构试验，手工制作了近百个零部件，绘制了36件机加工零件图纸、3个部件图和1个总装图，完成了相关的设计计算以及机器人的组装与调试。制作完成的手动机器人取得场上5套陶罐与奶酪的时间在一分钟以内，属于先进水平（印度最快1分06秒）。请老师提问谢谢！