气动爬杆机器人_毕业设计说明书.docx

随着科学技术以及互联网技术的不断发展，机器人在我们的生活中使用的越来越多。在实际条件下，有时会出现一些有易燃易爆气体的管道发生破损，再或者进行救援时，有时候会因为在狭窄的井口，山洞口用人工去完成施救工作是很危险的，因此，我们有必要去设计一种针对上述情况去帮助我们解决问题的气动爬杆机器人。本文的主要目的就是设计一种气动爬杆机器人，用于完成有易燃、易爆危险气体，以及在狭小洞口、井口环境下的侦查、探测和救援等任务。此文首先结合上面的实际问题提出几种设计方案，然后对这几种方案进行分析与比较，最终选择一种最好的方案来进行设计。最终方案后，对气动机器人的组成部件的基本结构进行设计，根据各部件的结构设计，最终对机器人进行整体设计，然后计算出气动爬杆机器人的工作参数等。完成上述工作后，还要对气动爬杆机器人的部分零件进行了CAE仿真分析，来确定设计后的气动爬杆机器人是否存在问题若存在问题并对气动爬杆机器人的结构进行修改，直到能满足设计要求。而且在论文最后部分对毕业设计进行了总结，附上参考文献等。此篇论文所设计的气动爬杆机器人爬杆方式不仅吸引人们的眼球，而且具有很好的安全性能，对于上述所遇到的情况有很强的适应性，有很好的应用前景。关键词：气动爬杆机器人，工作参数、设计检验PneumaticpoleclimbingrobotdesignandmanufactureAbstractWiththecontinuousdevelopmentofscienceandtechnologyandInternettechnology,robotsareusedmoreandmoreinourlives.Therearealsomoreandmoreexamplesofpeopleusingrobotstosolvedangerousproblems.UnderactualConditions5Sometimestherearepipelineswithflammableandexplosivegasesthataredamaged,orwhenrescuesarecarriedout,sometimesitisverydangeroustousemanuallabortocompletetherescueworkatthenarrowwellheadandcaveentrance.Therefore,itisnecessaryforustodesignapneumaticrod-climbingrobotthatcanhelpussolvetheproblemaccordingtotheabovesituation.Themainpurposeofthisarticleistodesignapneumaticrod-climbingrobot,whichisusedtocompletethetasksofdetection,detection,andrescueinflammableandexplosivedangerousgases,aswellasintheenvironmentofnarrowholesandwellheads.Thisarticlefirstputsforwardseveraldesignschemesincombinationwiththeactualproblemsabove,thenanalyzesandcomparestheseseveralschemes,andfinallychoosesoneofthebestschemesfordesign.Afterdeterminingthefinalplan,determinethevariouscomponentsofthepneumaticrobotandthemainfunctionsofeachcomponent,thendesignthebasicstructureofeachcomponent,andfinallydesigntheoverallstructureoftherobotaccordingtothestructuraldesignofeachcomponent,andthencalculatethepneumaticcrawlerTheworkingparametersoftherodrobot.Afterthecompletionoftheabovework,CAEsimulationanalysisofsomepartsofthepneumaticclimbingrodrobotisalsorequiredtodeterminewhetherthedesignedpneumaticclimbingrodrobothasanyproblems.Ifthereareproblems,andmodifythestructureofthepneumaticclimbingrodrobotuntilitcanmeettherequirementsDesignrequirements.Inthelastpartofthethesis,thegraduationdesignissummarized,andreferencesareattachedThepneumaticrod-climbingrobotdesignedinthispapernotonlyattractspeople'sattention,butalsohasverygoodsafetyperformance.lthasastrongadaptabilitytothesituationsencounteredaboveandhasagoodapplicationprospect.Keywords:Pneumaticclimbingrobot,workingparameters,绪论11.1 弓I言11.2 国内外研究现状以及发展趋势21.3 研究目的及内容32方案设计运动分析及选择42.1 总体方案设计及分析42.2 爬杆机器人的运动原理分析52.3 方案172.4 方案2 72.5方案3 82.6方案比较以及最终方案的选择83结构设计113.1 总体结构分析及设计113.2 夹紧部件设计及分析173.3 导向部件设计及分析243.4 爬升部件设计及分析263.5 位置检测部件及分析273.6 .6气动爬杆机器人最终的尺寸及材料选择304仿真与分析304.1下夹紧机构上安装板305总结34356致谢7参考文献361.绪论.引言随着科学技术以及互联网技术的不断发展，人民生活水平的不断提高。过去，在实际生活中，有时会出现一些有易燃易爆气体的管道发生破损，或者进行救援时，有时候会因为在狭窄的井口，山洞口用人工去完成施救工作是很危险的，而且使用人工效率低下，劳动强度很大。但是，现在随着机器人技术的不断成熟和发展以及人们对自我保护意识的增强，迫切需要这些机器人来帮助我们去完成这些高危的工作，从而把人从危险，恶劣的劳动环境中解救出来。因此，本课题准备从上述情况出发，设计一种新型的、结构简单、经济实用，操作简单的满足人们需求的气动爬杆机器人。1.2 国内外研究现状以及发展趋势众所周知，机器人技术是人类新世纪的伟大发明之一，机器人设计与制造结合了计算机科学、控制论、机构学、信息科学和传感技术等多学科综合性高科技技术，它是一种模仿人类操作，高速运行，重复操作的自动化设备，机器人技术的出现与不断发展，不仅使传统的工业生产和科学研究发生根本性的变化，而且将对人类的社会生产生活产生深远的影响。机器人行业已逐渐成为现代应用最广泛，发展迅速的高科技产业之一。国内不仅如此，在国外也是如此，机器人的大量出现，大大解放了人们的双手，也成为了高技术领域的一个重要分支，将成为21世纪各国争夺的经济技术制高点。在机器人领域中，气动爬杆机器人是使用较为广泛的一种，首先，气动技术作为现代传动和控制的重要技术，有非常广阔的应用前景，过去几年来，我们的工业生产效率之所以上升的明显，正是因为气动技术，机器人技术的不断完善和发展。在过去多年的发展历程中，气动技术已经被证明是实现自动化技术的有效方式之一，气动装置有着结构简单，安装拆卸方便，维修方便的优点，使用起来也非常安全。而且气动装置还有防火，防水的作用，由于空气流动损失小，压缩空气可集中供应，因此非常适合爬杆机器人的工作情形。虽然气动爬杆机器人能满足基本爬杆的需求，但是还存在一些问题，比如，第一、气动爬杆机器人的本体部分不能做到纯气动，在整体设计中加入了传感器等电气装置。在易燃易爆的危险其他环境下，容易产生危险，导致气动爬杆机器人的安全性欠佳。第二、气动爬杆机器人的承载能力较小，有些甚至不具备负载能力，整体结构较为简单，能够起到的作用有限，还需要我们不断的去改进，升级。因此，需要我们提出更全新的方案去解决上面存在的问题。1.3 研究目的及内容本课题研究的目的就是让学生了解机器人和气动技术的知识，在设计过程中也会应用到在大学四年里所学到的一些绘图方法，设计思路，机械设计，机械原理等课程的内容，从而进一步掌握机械设计的原则和方法，零部件的设计与绘制，毕业论文的撰写等等，这样有助于解决学生以后在公司或者工厂工作所遇到的问题，同样也可以增强学生独立思考的能力。本文研究的主要内容就是设计一种气动爬杆机器人，用于解决我们生活中所遇到的一些人工不容易解决的问题，机器人的本体部分将采用纯气动控制，使其具有良好的承载能力，设计完成后对主要零部件进行仿真分析，并提出一些改进措施。在进行设计时，首先要满足对产品功能和服务的需求，并坚持标准化，系列化，通用化的原则，尽可能的简化零件的大小，减小产品的体积和规模，同时也要满足加工工艺的需求以及尺寸的需求。此气动爬杆机器人的优势是具有良好的安全性能，当出现高空断气时，不会有高空坠落的危险，而且在完成一些较为简单的任务时，机器人可以以较大的步距，快速移动；在任务较为复杂时，机器人也可以以较小的步距移动，来满足任务的需要，从而保证安全，且具有良好的负载能力，保证了气动爬杆机器人有充分的扩展性。2.1 总体方案设计及分析考虑到上述所述的气动爬杆机器人的工作环境，为了保证气动爬杆机器人的安全性，爬杆机器人的本体部分应避免的电气装置的使用，避免由于电气装置产生火花而导致燃爆气体，而且还要考虑到气动爬杆机器人在完成一些复杂任务时需要携带一些装置，这就要求气动爬杆机器人需要有一定的负载能力。此课题所设计的机器人的运动方式是蠕动爬行，是一种周期性的运动，相比较其他的运动方式，蠕动式具有承载能力大，运动平稳，控制简便，适应能力强的优点。此气动爬杆机器人的本体部分主要由3个机械单元组成，分为上、下夹紧结构和传动机构，其中传动机构处于中间位置，分别与上、下夹紧结构相互连接。上、下夹紧结构的作用就是负责把物体夹紧，躯干部分负责把物体推动和转移。对于气动爬杆机器人的驱动方式，大致可以分为三种：液压驱动、气压驱动、电气驱动。这三种驱动方式的主要特点是：液压驱动一般采用油液驱动，可以产生很大的驱动力，但是体积较大，而且在进行工作时还会发生漏油等问题，维护保养比较麻烦，不适宜用于制作气动爬杆机器人。电气驱动则是利用电机旋转产生的转矩，带动机器人的运动，虽然采用电气驱动有异域控制，运动精度高，响应快的优点，但是采用电气驱动，使得气动爬杆机器人的运动速度较慢，而且运动距离较短，因此不适宜用在气动爬杆机器人的制作中。相比较前两种方式气压驱动的压力一般为0.5MPa左右，而且具有响应速度快，结构简单，经济适用的优点，因此选用气压驱动来设计这款气动爬杆机器人。2.2 气动爬杆机器人的运动原理气动爬杆机器人的运动原理分析：