第七章
机械创新设计实例
目录7.1机构创新设计实例7.1.1六自由度并联运动平台7.1.2轮腿复合机器人7.2机械创新设计竞赛作品实例7.2.1草方格沙障机器人7.2.2海洋浒苔清理船7.3任务型创新设计实例7.3.1ROBOCON小兔机器人7.3.2物流技术(起重机)创意设计7.4仿生机器人实例7.4.1高层建筑玻璃幕墙清洁机器人7.4.2湿地勘探仿生机械丹顶鹤
7.1机构创新设计实例7.1.1六自由度并联运动平台六自由度并联运动平台的结构通常包含有上平台、下平台、可伸缩驱动杆等部分,上下平台及驱动杆由铰链进行连接。通常将下平台固定在机架上作为静平台,上平台作为动平台,随着六组伸缩杆及铰链的运动实现在空间中六个自由度的运动。
7.1.1六自由度并联运动平台结构形式平台的6条伸缩杆均与相邻伸缩杆通过同一铰链与上下平台进行连接;6-3结构形式平台的6条伸缩杆下半部分使用单独的铰链与下平台进行连接,伸缩杆上半部分则与相邻伸缩杆的上半部分共同使用同一个铰链与上平台连接。6-6结构形式平台的6条伸缩杆互相独立,伸缩杆上端与下端分别通过独立的铰链与上下平台进行连接,受力比较平稳,同时能保证更大的工作空间,平台最多可以实现六个自由度的复合运动。7.1机构创新设计实例
?7.1.2轮腿复合机器人轮腿复合机器人结合了多种可移动机器人的运动方式,大大提高了机器人的环境适应能力。串联结构的机械腿虽然具有结构简单、容易制造的优点,但存在整机承载能力低、越障性能差的缺点。并联结构具有承载能力强、越障性能好、运动精度高的特点,可并联结构应用于轮腿复合机器人的机械腿中,可有效提升整机的运动性能。7.1机构创新设计实例
?7.2.1草方格沙障机器人设计的草方格沙障机器人由行走装置、开沟装置、输草装置和压草装置组成,可实现遥控操作、行走开沟、输草、压草等一系列工作,可通过机械化作业铺设沙障,达到治沙效果,同时节省人力物力,提高治沙效率。7.2机械创新设计竞赛作品实例
7.2.2海洋浒苔清理船设计了一种海洋浒苔清理船,用以替代人工清理,提高工作效率。是用于对收集的浒苔进行脱水处理的装置,利用齿轮传动带动挤压滚筒向内旋转,下方出料口安装两组反向转动的刀片组,可以实现打碎功能,最后将浒苔从出料口排出。7.2机械创新设计竞赛作品实例
7.3任务型创新设计实例7.3.1ROBOCON小兔机器人全国大学生机器人大赛有ROBOCON、RoboMaster、ROBOTAC三大竞技赛项,ROBOCON赛事是亚洲-太平洋广播联盟(ABU)发起的一项国际性大学生机器人赛事,选拔冠军145队代表中国参加亚太大学生机器人大赛(ABUROBOCON)。ABUROBOCON赛事每年推出一个新的主题,由主办国根据本国的历史文化特点制定比赛的内容和规则,参赛者综合运用机械、电子、控制等技术和工具,制作机器人完成规则设置的任务。
7.3.2物流技术(起重机)创意设计中国大学生机械工程创新创意大赛物流技术(起重机)创意赛每年有不同的比赛要求。比赛中应根据实际需求进行物料搬运设备设计和工艺制作,例如2022年参赛内容为设计、制作一台物料搬运机器人,对固定取物区具有特定颜色及形状标识的搬运物品进行识别,通过自主有序的控制方式将物品从取物区按通行规则搬运到堆码区。7.3任务型创新设计实例
7.4仿生机器人实例7.4.1高层建筑玻璃幕墙清洁机器人为了解决人工高空作业所带来的危险系数高、效率低等问题,设计了高层建筑玻璃幕墙清洁机器人。设计仿照蜘蛛的形态,利用多足末端的吸盘,将机器人稳固吸附于玻璃上。机器人包括爬行系统、视觉系统、清洁系统等部分。
7.4.2湿地勘探仿生机械丹顶鹤湿地勘探仿生机械丹顶鹤的头部安装有低功耗、高精度摄像头,能够采集视觉信息并反馈终端;鸟喙部分具有一定的咬合力,可以采集适当的动植物样本;颈部设计为三自由度连杆机构,动力采用舵机输入,并将原动件下移至基座,减少负载和转动惯量;基座要求能够水平面内自由旋转,组成颈部的所有零部件除原动件及标准件之外,其余所有零部件均采用轻量化设计,以减少质量。7.4仿生机器人实例