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西南科技大学学生实验报告实验课程名称数字化设计与制造开课实验室制造学院实验中心学院制造专业机械班级1304学生姓名白成玉学号20132662开课时间2016至2017学年第1学期总成绩教师签名制造科学与工程学院制《数字化设计与制造》实验报告开课实验室：制造学院实验中心2016年12月16日学院制造学院年级、专业、班机械1304姓名白成玉成绩课程名称数字化设计与制造实验项目名称越障机器人的设计与仿真指导教师臧红彬、杨毅一、实验目的设计一款具有越障性能的机器人，掌握三维数字化设计方法和技术以及虚拟样机技术在机械系统功能仿真上的能力，培养学生创新设计能力和解决复杂工程问题能力。二、实验原理本次设计的越障机器人由三个主要部分组成，攀爬机构、越障机构和支撑机构，运用6轮驱动，实现对高度大于轮子半径的障碍物进行翻越，大大提升适应不同地形的能力。前端的攀爬结构可活动的四杆机构，中间以弹簧作为支撑，在遇到障碍时前端的轮子带动连杆向车体方向的后方以及上方位移，待前端翻过障碍物后在弹簧的作用复原，前轮驱动继续带动越障机构和支撑机构运动。中部的越障机构由两个相同的平行四边形四杆机构与4个轮子组成，四杆机构与车体用可活动销连接（中部），可实现4个轮子遇到障碍后上下移动，连杆与车体可成一定的角度。车体后方支撑结构通过一根固定连杆连接一个后轮，防止翻越障碍后车体倾斜导致的后翻，起到支撑车体的作用。三、使用仪器、材料PROE软件ADAMS软件电脑四、实验步骤一、三维建模部分1.用三维建模软件PROE通过拉伸命令建立车体模型，中间采用矩形去除材料拉伸，得到车体内腔，通过圆形去除材料拉伸得到车体上的销钉孔。2.以车体前平面作为基准建立拉伸得到两个前方的突出的连接销钉孔，用于连接前方的攀爬机构；以后平面基准拉伸出支撑机构，并打销钉孔用于连接轮子，完成车体的建模。3.拉伸出用于攀爬机构、越障机构的连杆，并打好销钉孔。4.拉伸用于连接轮子与连杆的“7”型支撑杆，打孔。5.车轮建模；用圆拉伸出圆柱、轮子内腔、轮孔，在轮子圆柱面外建立基准平面，草绘出轮子花纹的形状，进行拉伸后矩阵12个，每个30°，倒圆角，完成轮子建模。6.将画好的零件图进行装配，各个杆件、轮子与杆件之间采用销连接。二、adams模拟部分1.用实体命令拉伸出位于小车下方的模拟障碍平面，设置好长度、宽度与坡度，并进行固定。2.用实体命令拉伸出小车主体，设置大小以及位置。3.转至xoy平面用命令在车体下方添加两个轮子，轮子与车体之间的支架，并相应进行复制而且命名，避免之后移动混淆。4.转至xoz平面，选中复制的构件选择命令，进行移动至车体的另一侧。5.支架与支架、支架与轮子之间添加转动副，轮子与地面之间添加接触，完成车体越障部分。6.通过构造点与支架创建车体前方的攀爬结构与后方的支撑结构，支撑部分与车体之间采用固定连接。7.给6个轮子添加动力，并设置摩擦参数。8.用模拟命令进行模拟越障。五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)总体图：2.模拟过程记录3.轨迹图4.动力参数5.摩擦参数六、实验结果分析本次设计的越障机器人通过proe三维建模设计、Adams运动模拟能够实现基本的越障功能，由于前方的攀爬部分的结构优化不够，在翻越直角坡度时其杆件无法收缩抬升，不能翻越直角的障碍，导致车体无法攀爬而侧翻，如下图：总体来说设计的越障机器人相比于普通的小车能够适应更加复杂的地形环境，能够胜任更加陡峭的地形翻越，而且在普通的障碍翻越过程中也更加稳定，在实际生活中能应用于泥泞不平的道路运输，具有一定的实用性。七、实验思考及建议在这次设计过程中遇到不少问题，比如在矩阵轮子的花纹时没有添加参考平面不能顺利拉伸出花纹形状；在模拟时添加动力之后车子并不能移动，加大动力也不能改善，后来通过排查是因为没有添加摩擦，在添加了摩擦因数后能顺利运行等等。总体来说还是顺利完成任务，也在期间在老师的指导下学到了不少东西，受益良多。通过本次越障机器人的设计与模拟，熟悉运用了proe三维建模软件与adams模拟软件，对于机器结构优化过程也有一定的练习，明白了机器在模拟运作过程中并不能一帆风顺，要通过不断的调整优化才能得到预想的结果，在运行过程中与理论数据会有一定的出入，只有调整过后方可匹配，顺利运行。