论文总字数：14893字

摘 要

角钢夹持移动机器人是国内外机器人研究的热点话题之一，是一种具有发展前景的特种机器人，它能够代替铁塔工人到铁塔危险的环境中，通过机器人所携带的作业工具检测出损坏和缺陷。本文提出了两种方案，通过对两个方案的对比选择最优的方案。其次，根据方案对角钢夹持移动机器人夹持机构进行设计，主要设计了腕关节，下支架，爪座，夹持器。最后根据同组人员设计的移动机构进行组装完成角钢夹持移动机器人的设计。

关键词：夹持移动机器人；腕关节；夹持器

Design of Angle Steel Clamping Mobile Robot Clamping Mechanism Based on Bionic Principle

Abstract

Angle steel clamping mobile robot is one of the hot topics of robot research at home and abroad. It is a special robot with development prospects. It can replace the tower workers to the dangerous environment of the tower, and detect the damage and defects through the working tools carried by the robot. In this paper, two schemes are proposed, and the best scheme is selected by comparing the two schemes. Secondly, according to the scheme, the clamping mechanism of angle steel clamping mobile robot is designed, mainly including wrist joint, lower bracket, claw base and gripper. Finally, according to the mobile mechanism designed by the same group of people, the angle steel clamping mobile robot is designed.

Keywords;Gripper mobile robot；Wrist； Gripper

目录

第一章 绪论 1

1.1 课题的背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 角钢夹持移动机器人的现状总结 2

第二章 角钢夹持移动机器人的方案选择 3

2.1 角钢夹持移动机器人的设计方案 3

2.1.1设计方案1 3

2.1.2 设计方案2 4

2.2 角钢夹持移动机器人的方案比较 4

第三章 角钢夹持移动机器人——夹持机构的设计 6

3.1 角钢夹持移动机器人夹持机构的零件设计 6

3.1.1 电机的选择 6

3.1.2 蜗轮蜗杆的设计 7

3.1.3 连接轴的设计 7

3.1.4 下支架的设计 8

3.1.5 爪座的设计 8

3.1.6 夹持器的设计 9

3.2 角钢夹持移动机器人腕关节的总装设计 10

3.3 角钢夹持移动机器人夹持器的总装设计 11

3.4 夹持机构的总装图 11

第四章 角钢夹持移动机器人——夹持机构的计算与校核 13

4.1 角钢夹持移动机器人腕关节的电机计算与校核 13

4.2 角钢夹持移动机器人腕关节的蜗轮蜗杆的计算与校核 14

4.3 角钢夹持移动机器人夹持器电机的校核 15

4.4 轴的校核 16

4.5 螺栓的校核 18

第五章 角钢夹持移动机器人的总体结构 19

致谢 21

参考文献 22

第一章 绪论

1.1 课题的背景和意义

随着中国的科技的发展与进步，机器人在各行各业都得到了广泛的应用，尤其是在工业，建筑业，林业，农业等领域，为这些行业的发展做出了巨大的贡献。这些行业一般都具有一定的危险性，例如高空作业，工作环境复杂，工作强度大。由于这些行业有这些危险性，又是高空作业，研究一种会攀爬的机器人来代替操作工人的危险操作有着深远的意义。我们在生活中常常会见到电力铁塔的存在。电力铁塔一般都是用角钢进行架构的，随着电力系统的不断扩建，为了提高电力系统自动化综合能力，针对电力系统检测和维修的机器人逐渐成为热门。比如在恶劣的天气环境如大雪，大风下会对钢材表面造成一定的损伤久而久之会成为重大祸患。以往的人工进行除冰，风险很大，所以机器人的出现大大减轻工人的劳动强度，降低维护成本，创造良好的经济效益。要想实现对电力铁塔的检测和维修，我们就要设计一种机器人能够沿着角钢爬到规定的位置。但角钢的形状比较特殊，他并不像正方体，长方体或者圆柱体的形状一样规则，所以要对机器人的夹持机构进行设计。

上个世纪80年代之前，机器人就已经开始研究，但主要集中在工业领域代替工人进行生产，一些生产线上的机械手就是最典型的产品。这些机械手的应用显著的提高了企业的生产效率和质量。但这些机械手有一些缺点，它们主要集中在定点工作，对特定地点的事件进行处理，相对来说工作地点比较集中，不能对不同地点的事件进行处理。于是80年代之后，人们开始对特种机器人进行研究，特种机器人主要分为两类，一是民用，二是军用，民用主要是用于服务人们的日常生活，比如家用机器人；军用主要是运用于军事，比如无人侦察机。仿生学的学者们将仿生学的原理应用到了机器人领域，促进了仿生机器人的发展，推动了机器人从机械制造定点工作到水下探索，星际探索等多个领域，为人类探索未知世界提供了很好的工具。由于仿生机器人的发展，高空作业领域也将仿生机器人运用到了自己的发展中，用以解决高空中复杂多变的环境。

人类根据蝙蝠超声定位的发明了超声波雷达；根据响尾蛇发明了响尾蛇导弹。现阶段的仿生机器人也主要从动植物身上获得灵感，根据动植物的运动，行为方式和外观结构设计出相关机器人。现在国内外研究机构已研究出相关机器人，这些机器人根据工作环境的不同可以分为四类：1.陆地机器人，它可以在复杂的地面行走，翻越不同的障碍；2.水下机器人，它可以适应不同的水下环境，进行水下作业；3.飞行机器人，顾名思义它可以在空中进行作业；4.太空机器人，它可以探索外太空，探索未知星球环境。随着各种机器人被开发出来，逐渐替代了在危险环境工作的人，或者到达人类无法达到的环境，使人类从危险的环境中解放出来，为人类的发展创造出美好的生活。

1.2 国内外研究现状

近年来，国内研究机构和高校展开了对基于仿生原理的攀爬机器人的研究并取得了一定的研究成果。攀爬机器人作为一种新型机器人，各大研究机构也已经有了相关机器人的样品，而且有些已经应用到实际中用以解决相关问题。

华南理工大学提出了一种仿生攀爬机器人，它是利用了模块化设计思想，由5个模块相互通过串联组成，其中三个模块是摆动转动关节模块，将它们安在了仿生攀爬机器人的中间位置，还有两个模块是回转关节模块，将它们安装在了仿生攀爬机器人的两侧，它的轴线与摆动转动关节模块垂直。还有两个夹持器安装在了机器人的首末两端，形成两个爪子用来攀爬。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：14893字