機器人瓦力仿真設計【含三維圖紙、說明書文檔】

機器人瓦力仿真設計【含三維圖紙、說明書文檔】,含三維圖紙、說明書文檔,機器人,仿真,設計,三維,圖紙,說明書,仿單,文檔 機電工程學院 機電一體化系統(tǒng)設計 課程設計 設計題目： 機器人瓦力仿真設計 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 號： 20100663117 姓 名： XXX 指導老師： XXX - 2 - 課程設計任務書 一、題目：機器人瓦力仿真設計 二、研究內(nèi)容與目標： 本設計主要的研究內(nèi)容是 1. 機器人瓦力的 proe 建模 2. 履帶模型仿真的可行性 3. 瓦力機器人的整體運動仿真 目標： 實現(xiàn)機器人瓦力的整體 proe 建模，以及部分零件的運動仿真 三、研究方法： 上網(wǎng)查找資料，數(shù)據(jù)，以及查閱相關書籍。建模實踐分析。 四、主要參考文獻： 1 鄒慶華。數(shù)控新技術(shù)動向研究?？萍紕?chuàng)新導報，2009，（31）：89-91. 2 艾興 肖詩綱著.切削用量簡明手冊M.北京：機械工業(yè)出版社， 2005.10,150 3 陳宏均著.實用機械加工工藝手冊M.北京：機械工業(yè)出版社， 1996.12，167258 4 楊勝群。VERICUT7.0 中文版數(shù)控加工仿真技術(shù).北京：清華大學出版 社，2010. 5 張衛(wèi)衛(wèi)，李建生。數(shù)控仿真技術(shù)分析及發(fā)展趨勢。心聲，2010:85-87. 6 王先奎。機械制造工藝學.北京：機械工業(yè)出版社，2006. 7 熊毅，王哲，唐建生。數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢J。 制造技術(shù)與機床，2011,12。 - 3 - 目錄 機器人瓦力仿真設計 ...........................................................................- 4 - 第一章 緒論 ..........................................................................................- 5 - 1.1 機器人 WALLE 設計理念 .............................................................................................- 5 - 1.2 機器人發(fā)展史現(xiàn)狀 ........................................................................................................- 5 - 第二章 PRO/E 的簡要說明 ..................................................................- 8 - 2.1Pro/E 簡介 ....................................................................................................................- 8 - 2. 2 Pro/ENGINEER 概述 .................................................................................................- 8 - 第三章 機器人瓦力零部件設計 ........................................................- 10 - 3.1 瓦力身體主體建模 .......................................................................................................- 10 - 3.2 機器人瓦力的驅(qū)動履帶建模 .......................................................................................- 12 - 第四章 機器人瓦力的裝配 ................................................................- 15 - 4.1 機器人瓦力的手部裝配 ..............................................................................................- 15 - 4.2 機器人瓦力的頭部裝配 ..............................................................................................- 16 - 4.3 瓦力機器人的履帶裝配 ...............................................................................................- 16 - 第五章 機器人瓦力的運動仿真 .......................................................- 18 - 5.1 定義帶傳動 ..................................................................................................................- 18 - 5.2 定義伺服電機 ..............................................................................................................- 18 - 總結(jié) .....................................................................................................- 20 - 致謝 .....................................................................................................- 21 - 參考文獻 .............................................................................................- 22 - - 4 - 機器人瓦力仿真設計 三明學院機電工程學院 姓名：xxx 摘要 本文通過 Pro/E 三維建模，以機器人瓦力為原型，進行運動仿真， 機器人瓦力是一個具有六自由度機械手的履帶式機器人，滿足在惡劣的路面環(huán) 境下進行作業(yè)的需要。 瓦力的頭部具有高度靈活性，所以我畫了 5 個關節(jié)，對頭部進行約束， 保證頭部的靈活性，手臂部分則是由 3 個可伸縮的關節(jié)組成，并保持了 6 個自 由度，手指部分由兩個指節(jié)構(gòu)成，有 3 個手指，一個手指與另外兩個手指相對， 可夾取物體，在瓦力的視頻資料中，瓦力主要靠另外兩個指節(jié)工作的，所以另 外兩個指節(jié)會相對粗大些，其次是身體主體部分，瓦力的四肢與頭部是可以放 進身體內(nèi)部的，但是出于建?？尚行孕枰?，并沒有實現(xiàn)這一功能。瓦力是通過 履帶運行的，履帶是由兩個大的驅(qū)動輪和兩個小的從動輪組成，從動輪還起到 定位和調(diào)節(jié)履帶的功能。 對于所設計產(chǎn)品的一些展望則是，機器人以其極強的適應性和高效率逐 漸取代人力的一些繁重工作。也可以到達一些人類自身身體因素到達不了的深 海，高空，或是太空進行作業(yè)。隨著機械工業(yè)的智能化發(fā)展，機器人將具有自 主判斷能力，決策能力，執(zhí)行能力。而這次課程設計的原型就是工業(yè)高度發(fā)達 之后的智能機器人 WALLE，稱之為智能生命體也不為過。那是機器人發(fā)展的高 級形態(tài)。 最后想說的是，這次的建模比較困難，一個要考慮尺寸的合理性，還有整 體的協(xié)調(diào)性，同時還要保證四肢和關節(jié)的一些自由度。所以耗時比較久，但是 最終還是完成了。 關鍵詞： 瓦力 Pro/E 仿真 機械手 - 5 - 第一章 緒論 1.1 機器人 WALLE 設計理念 機器人在現(xiàn)今科技發(fā)展時代，正在逐漸走入人們生活，工作，生產(chǎn)中，如 工業(yè)機器人，機械手，高度智能化的假肢等等。它們正在以其高效、智能、強 適應能力承擔著越來越多的工作。一些高度智能化的產(chǎn)品甚至能夠?qū)κ挛镞M行 模擬、仿真、演算，而這些很多都是人腦和人類本身無法做到的。 這次設計理念主要目的是設計高智能化，同時能適應惡劣環(huán)境的機器人。要 有靈活的四肢，開闊的視野，能在崎嶇的路面行走，可以進行抗震救援工作， 可以作為登月車，承受極高的溫差，手臂可以伸縮旋轉(zhuǎn)，對一些標本進行采樣 分析，要有較好的視野頭部可以伸縮，旋轉(zhuǎn)，可以進行勘探，偵查，記錄等工 作。 1.2 機器人發(fā)展史現(xiàn)狀 在設計過程中，我查閱了有關于機器人工作的一些資料，視頻，文獻了解 現(xiàn)在機器人機器人發(fā)展現(xiàn)狀，機器人技術(shù)是現(xiàn)代科學與技術(shù)交叉和綜合的體現(xiàn)， 先進機器人的發(fā)展代表著國家綜合科技實力和水平，因此目前許多國家都已經(jīng) 把機器人技術(shù)列入本國 21 世紀高科技發(fā)展計劃隨著機器人應用領域的不斷擴大， 機器人已從傳統(tǒng)的制造業(yè)進入人類的工作和生活領域，另外，隨著需求范圍的 擴大，機器人結(jié)構(gòu)和形態(tài)的發(fā)展呈現(xiàn)多樣化。高端系統(tǒng)具有明顯的仿生和智能 特征，其性能不斷提高，功能不斷擴展和完善；各種機器人系統(tǒng)正逐步向具有 更高智能和更密切與人類社會融洽的方向發(fā)展。 機器人的起源要追溯到 3000 多年前。 “機器人”是存在于多種語言和文字 的新造詞，它體現(xiàn)了人類長期以來的一種愿望，即創(chuàng)造出一種像人一樣的機器 或人造人，以便能夠代替人去進行各種工作。 直到四十多年前， “機器人”才作為專業(yè)術(shù)語加以引用，1920 年，原捷克 斯洛伐克劇作家卡雷爾凱培克在他的科幻情節(jié)劇羅薩姆的萬能機器人中， 第一次提出了“機器人” （Robot）這個名詞，被當成了機器人一詞的起源。 在捷克語中，Robot 這個詞是指一個賦役的努力。 20 世紀初期，機器人已躁動于人類社會和經(jīng)濟的母胎之中，人們含有幾分 - 6 - 不安地期待著它的誕生。他們不知道即將問世的機器人將是個寵兒，還是個怪 物。針對人類社會對即將問世的機器人的不安，美國著名科學幻想小說家阿西 莫夫于 1950 年在他的小說我是機器人中，首先使用了機器人學 （Robotics）這個詞來描述與機器人有關的科學，并提出了有名的“機器人三 守則” 機器人必須不危害人類，也不允許他眼看人將受害而袖手旁觀； 機器人必須絕對服從于人類，除非這種服從有害于人類； 機器人必須保護自身不受傷害，除非為了保護人類或者是人類命令它做出 犧牲。 這三條守則，給機器人社會賦以新的倫理性，并使機器人概念通俗化更易 于為人類社會所接受。至今，它仍為機器人研究人員、設計制造廠家和用戶， 提供了十分有意義的指導方針。是可編程機器人（如圖 1.2.1） 。這類機器人一 般可以根據(jù)操作員所編的程序，完成一些簡單的重復性操作。這一代機器人從 20 世紀 60 年代后半期開始投入使用，目前他在工業(yè)界得到了廣泛應用。第二 代是感知機器人（如圖 1.2.2） ，即自適應機器人，它是在第一代機器人的基礎 上發(fā)展起來的，具有不同程度的“感知”能力。這類機器人在工業(yè)界已有應用。 第三代機器人將具有識別、推理、規(guī)劃和學習等智能機制，它可以把感知和行 動智能化結(jié)合起來，因此能在非特定的環(huán)境下作業(yè)，故稱之為智能機器人（如 圖 1.2.3） 。目前，這類機器人處于試驗階段，將向?qū)嵱没较虬l(fā)展。表 1.2.1 是機器人技術(shù)發(fā)展編年表。 圖 1.2.1 第一代機器人 圖 1.2.2 第二代機器人 圖 1.2.3 第三代機器人 表 1.2.1 機器人技術(shù)發(fā)展編年表 年代 領域 事件 1955 理論 Denavit 和 Hartenberg 發(fā)展了其次變換（D-H）變換 1961 工業(yè) 美國專利 2,998,237，George devol 的“編程技術(shù)” ， 傳輸 - 7 - 1961 工業(yè) 第一臺 Unimate 機器人安裝，用于壓鑄 1961 技術(shù) 由傳感器的機械手 MH-1，由 Ernst 在麻省理工學院 發(fā)明 1961 工業(yè) Versatran 圓柱坐標機器人商業(yè)化 年代 領域 事件 1965 理論 L.C.Roberts 將其次變換矩陣應用與機器人 1968 技術(shù) 斯坦福研究院發(fā)明帶視覺的自由計算機控制的行走機 器人 Shakey 1969 技術(shù) V.C.Sheinman 及其助手發(fā)明斯坦福臂 1969 理論 用于行走機器人導向的機器人視覺在斯坦福研究院展 出 1970 技術(shù) ETL 公司發(fā)明帶視覺的自適應機器人 1971 工業(yè) 日本工業(yè)機器人協(xié)會（JIRA）成立 1972 理論 R.P.Paul 用 D-H 矩陣計算軌跡 1972 理論 D.E.Whiney 發(fā)明操作機的協(xié)調(diào)控制方式 1975 工業(yè) 美國機器人研究院成立 1975 工業(yè) Unimate 公司發(fā)布其第一次利潤 1976 技術(shù) 在斯坦福研究院完成用機器人的編程裝配 1978 工業(yè) C.Rose 及其同事成立了機器人智能公司，生產(chǎn)第一 個商業(yè)視覺系統(tǒng) 展望未來，對機器人的需求是多面的。在制造工業(yè)由于多數(shù)工業(yè)產(chǎn)品的商 品壽命逐漸縮短，品種需求加多，這就促使產(chǎn)品的生產(chǎn)就要從傳統(tǒng)的單一品種 成批大量生產(chǎn)逐步向多品種小批量柔性生產(chǎn)過渡。有各種加工裝備、機器人、 物料傳送裝置和自動化倉庫組成的柔性制造系統(tǒng)，以及由計算機統(tǒng)一調(diào)度的更 大規(guī)模的集成制造系統(tǒng)將逐步成為制造工業(yè)的主要生產(chǎn)手段之一。 - 8 - 第二章 Pro/E 的簡要說明 2.1Pro/E 簡介 Pro/Engineer 三維建模軟件是美國參數(shù)公司（ PTC）旗下的 CAD/CAM/CAE 為一體的三維軟件，是參數(shù)化技術(shù)的最早應用者，在現(xiàn)今的三維造型軟件領域 中占有著重要地位，被業(yè)界廣泛認可和推廣，目前主流的三維造型軟件之一， 特別是在我國設計領域中有著重要地位。其應用領域涉及機械、汽車、建筑、 紡織等眾多行業(yè)，該軟件對加速工程和產(chǎn)品開發(fā)，縮短設計制造周期、提高產(chǎn) 品質(zhì)量、降低成本、增強企業(yè)市場競爭能力和創(chuàng)新能力的發(fā)揮起著重要作用。 Pro/Engineer 是第一個提出參數(shù)化設計概念的，而且使用的是全參設計，并且 采用了單一數(shù)據(jù)庫來處理特征相關性的問題。單一數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)使得整體數(shù)據(jù)處 理修改量大大減小，這也是 Pro/Engineer 的一大優(yōu)勢，使設計更為優(yōu)化，縮短 設計過程，使產(chǎn)品能更好的推向市場。 2. 2 Pro/ENGINEER 概述 Pro/E 有 20 多個大模塊，能完成概念設計、零件設計、虛擬裝配、功能模擬、 生產(chǎn)制造等整個產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。 Pro/E 將產(chǎn)品設計分為工業(yè)設計、機械設計、功能模擬、生產(chǎn)制造等幾個方面， 不同階段提供不同功能。 本次課程設計主要使用其基本模塊中的： 參數(shù)化零件設計和基本曲面設計 基礎裝配設計 運動仿真功能模擬 工程圖設計 設計是多個功能模塊綜合使用的過程，Pro/E 采用 CAD 方面的先進理論與技 術(shù)，主要特點有： 3D 實體模型 單一數(shù)據(jù)庫 以特征為單位 參數(shù)式設計 Pro/E 通用產(chǎn)品設計過程： - 9 - 1、 概念模型的建立：工業(yè)設計、外觀設計等。 2、 零件設計與裝配：零件三維模型的建立與裝配。 3、 零件的數(shù)控加工或三維模型轉(zhuǎn)工程圖。 專用產(chǎn)品設計： 1、 模具設計：金屬模具、塑料模具等。 2、 結(jié)構(gòu)分析：有限元分析、運動學分析等。 3、 鈑金設計等。 下圖是 Pro/E5.0 的基本界面 - 10 - 第三章 機器人瓦力零部件設計 3.1 瓦力身體主體建模 瓦力的主體零件大部分為規(guī)則體，這也大大降低了建模的難度，瓦力的軀 干我是采用 200 立方規(guī)格進行建模，圖 3.1.1 為建模完成后的身體主體模型建模 過程如下： 圖 3.1.1 1.打開 Pro/E5.0 新建零件實體，進入零件設計窗口，點擊拉伸 -放置-定義， 任選一個平面進行草繪，進入草繪界面，選中矩形框，繪制一個 200*200 的矩 形，點擊左下角的，退出草繪，設定拉伸長度為 200，居中拉伸。點擊確定， 得到一個 200*200*200 的六面體 2.對六面體進行拉伸，去除材料，去除如圖 3.1.2 中的紅色區(qū)域，選中任 意平面，進行拉伸，沿著右邊的邊繪制一個直角梯形，另一條直角邊對應最上 邊，梯形的上底和下底長度分別為 75 和 125，繪制好后，退出草繪界面，拉伸 -去除材料，拉伸厚度為 2 完成退出拉伸。 圖 3.1.2 3.拉伸出圖 3.1.2 中的灰色圓，點擊拉伸-放置-定義選中第二步拉伸后的 平面，點擊繪制圓心圓點繪圓，繪制一個直徑 40 的圓，圓心距左中心線 76， 距下邊中心線 8。完成草繪單擊，退出草繪界面。設置拉伸距離為 5 然后對 拉伸后的圓柱倒圓角，半徑為 2。 - 11 - 4.拉伸出圖 3.1.3 中的紅色區(qū)域，點擊拉伸-放置-定義，以第二步的梯形 短邊為參照，繪制 76*138,矩形，下邊距離中心線 35，完成，退出草繪，去除 材料，拉伸深度為 4。 圖 3.1.3 圖 3.1.4 5.繼續(xù)去除材料，點擊拉伸-放置-定義，以正方體的面為草繪平面，以左 邊為參照，繪制 66*50 的矩形，距離長邊與左邊重合，短邊距離上邊 9。完成 退出草繪，去除材料，拉伸深度為 6。 6.拉伸-放置-定義，拉伸出圖 3.1.4 右上角灰色區(qū)域，進入草繪界面，以 右邊為參照，繪制 76*48 的矩形，上邊距離正方體 9。完成。拉伸，去除材料， 拉伸深度為 18。 7.拉伸，以上面為草繪平面，草繪尺寸如圖 3.1.5 所示，完成。點擊選項， 設置側(cè)一值為 9，側(cè) 2 值為 3，完成。 圖 3.1.5 圖 3.1.6 8.對正面左下角進行拉伸，草繪尺寸如圖 3.1.6 所示，選中正面進行草繪， 繪制好草繪圖后，點擊退出。點擊選項設置側(cè)一值為 3，側(cè)二值為 13。完成， 退出。 9.重復拉伸操作，草繪尺寸如圖 3.1.7 所示，以右邊平面為草繪平面，拉 伸，去除材料，拉伸厚度為 10。 10.按住 shift 鍵，鼠標點擊選中模型樹中步驟 2 到步驟 9 所有拉伸實體， - 12 - 圖 3.1.7 右擊，選擇組命令，將步驟 2 到步驟 9 所有步驟合并為組。然后點擊鏡像命令， 再選中中心基準面，將右邊的所有拉伸造型鏡像到左邊，點擊退出。 11.在正面偏下刻上 walle 五個字母。 12.選中地面進行拉伸，拉伸草繪為 174*174 的正方形，去除材料，拉伸厚 度為 100。 綜上，瓦力的軀干部分建模就完成了。 3.2 機器人瓦力的驅(qū)動履帶建模 履帶的建模比較有難度，因為履帶是不規(guī)則體。而這里建模采用的是骨架 折彎命令，下面是履帶的具體建模過程： 1.點擊新建，選擇零件實體建模，進入零件建模窗口，點擊拉伸，進入草 繪界面，繪制如圖 3.2.1 所示的草繪，繪制好之后退出，設定拉伸深度為 6。 圖 3.2.1 圖 3.2.2 2.點擊拉伸命令，以第一步拉伸實體的上表面為草繪平面，草繪尺寸如圖 3.2.2 所示，草繪完成之后，退出，設置拉伸高度為 3。 3.點擊拉伸命令，以第一步拉伸實體的前表面為草繪平面，以下底面為參 照，繪制兩個矩形，設置拉伸深度為 5。完成，退出。 4.按住 shift 鍵，選中步驟 1 到步驟 3 的所有拉伸實體，右擊，選中組命 令，將步驟 1 到步驟 3 的所有步驟合并為組。 - 13 - 5.鼠標單擊選中組，然后點擊窗口右邊的陣列命令，選擇方向，選中 top 平面，設置長度為 14，陣列總個數(shù)為 40 個。完成，退出。 6.點擊草繪命令，以 right 面為草繪平面，繪制出一個三角形，并倒圓角。 草繪尺寸如圖 3.2.3 所示，完成后退出。 圖 3.2.3 圖 3.2.4 7.點擊插入-高級-骨架折彎-選擇草繪曲線，完成，選中步驟 5 中所繪的骨 架線，然后選中履帶的下面，點擊確定。骨架折彎就完成了，圖 3.2.4 是折彎 命令完成之后的效果圖。 下面是對履帶內(nèi)部的一些驅(qū)動輪進行建模。 首先是對履帶右側(cè)大圓進行建模： 1.新建-零件-實體，新建一個實體，命名自己認識就行了，點擊旋轉(zhuǎn)命令， 設置-定義，任選一個基準面，草繪圖和草繪尺寸如圖 3.2.5 所示。完成后退出 圖 3.2.5 2.選中底面，進行拉伸操作，以步驟一中的小圓為參照，繪制出 10*10 的 草繪圖形，設置拉伸長度為 10，完成。 3.對步驟 2 所拉伸的實體進行陣列，以軸進行陣列，選中步驟一中的旋轉(zhuǎn) 軸，陣列個數(shù)為 4。 4.拉伸，去除材料，使用先前的平面作為草繪平面，圓心距離步驟一中的 旋轉(zhuǎn)軸 20，設置拉伸深度為 16。 5.以先前的平面作為草繪平面，繼續(xù)拉伸操作，以大圓為參照，繪制出 - 14 - 10*6 的草繪圖形，設置拉伸厚度為 5，完成后退出。 6.對步驟 5 中的拉伸實體進行陣列，以步驟一中的軸為陣列軸，設置陣列 個數(shù)為 12.完成退出。 7.以下底面為草繪平面，進行拉伸操作。以第一步旋轉(zhuǎn)軸為參照，繪制出 直徑為 20 的圓，設置拉伸深度為 16，去除材料，完成。大圓的建模就完成了。 對前邊小圓的建模: 1.以圖 3.2.6 所示的草繪尺寸進行旋轉(zhuǎn)操作，得到一個圓形驅(qū)動輪。 圖 3.2.6 圖 3.2.7 2.距離中心圓心進行拉伸操作，圓心距為 16，圓的直徑為 17，拉伸穿透， 去除材料，完成，退出拉伸操作。 3.對步驟 2 的操作進行陣列，以步驟一的旋轉(zhuǎn)軸為陣列軸，設置陣列個數(shù) 為 4。 4.以下底面為拉伸平面，以步驟一的旋轉(zhuǎn)軸為圓心，繪制一個直徑 20 的圓， 設置拉伸深度為 16，去除材料，完成。前邊小圓的建模就完成了。 對上面連個小圓的建模，上面的兩個小圓都是一樣的，所以只要建一次模 就可以了，上面小圓的建模過程與前邊小圓的建模過程基本一致，不同的是上 邊的小驅(qū)動輪直徑為 30，內(nèi)部拉伸去除的直徑為 18，這里就不再贅述。 到此，驅(qū)動履帶部分就完成建模了，圖 3.2.7 是驅(qū)動履帶的裝配圖。 - 15 - 第四章 機器人瓦力的裝配 4.1 機器人瓦力的手部裝配 1.點擊新建-組件，進入裝配界面，點擊右下角的裝配命令，選擇瓦力的軀 干，單擊鼠標中鍵，導入瓦力軀干到 proe 裝配界面，點擊鼠標中鍵，確定，完 成定義。 2.點擊裝配，導入手臂的裝配體 1108-6.asm，點擊放置，選中如圖 4.1.1 所示的兩個平面，約束類型為配對，偏移選擇重合。 點擊新建約束，選擇如圖 4.1.2 所示的兩個平面，約束類型選擇配對，偏 移選擇重合。 點擊新建約束，選擇如圖 4.1.3 所示的兩個平面，約束類型選擇配對，偏 移選擇重合。 此時，約束狀態(tài)會顯示完全約束，機器人瓦力右手的裝配就完成了。 圖 4.1.1 圖 4.1.2 圖 4.1.3 圖 4.2.1 圖中顯示的是右手的裝配，左手的裝配和右手的基本相同，只是將相應的 約束平面進行倒轉(zhuǎn)，使右手和左手相對，也可以選擇鏡像操作，將右手的裝配 體進行鏡像裝配。 - 16 - 4.2 機器人瓦力的頭部裝配 打開 4.1 中的裝配體，然后點擊裝配，導入瓦力頭部裝配體，約束平面如 圖 4.2.1、4.2.2、4.2.3 所示的三個平面，第二個平面匹配時要注意使用偏移 命令，設定偏移距離為 62，約束完成后，狀態(tài)欄會顯示完全約束。 圖 4.2.2 圖 4.2.3 此時瓦力的頭部裝配就完成了。 4.3 瓦力機器人的履帶裝配 1.打開 pro/E 新建組件，點擊裝配，選擇 1107-8.prt 點擊鼠標中鍵確定， 界面跳轉(zhuǎn)，回到裝配窗口，點擊鼠標中鍵確定。完成瓦力履帶主體的定義 2.點擊裝配命令，點擊選中履帶零件 1108-1.prt 點擊鼠標中鍵確定，界面 跳轉(zhuǎn)到裝配窗口，點中在小窗口顯示元件，將另一個窗口關閉，此時界面中只 有小窗口有顯示履帶零件，而主窗口里沒有顯示。選中如圖 4.3.1 所示的兩個 紅色基準面 1108-1：front.f3 和 1107-8：front.f3 進行約束，約束類型為對 齊，然后設置偏移距離為 5，使履帶在 1107-8 的 front 基準面下。新建約束， 選中如圖 4.3.2 所示的兩個紅色基準面 1108-1right 和 1107-8top 平面，設置 約束類型為配對，偏移為重合。 圖 4.3.1 圖 4.3.2 - 17 - 新建約束，選中如圖 4.3.2 所示的兩個紅色基準面 1108-1right 和 1107- 8top 平面，設置約束類型為配對，偏移為重合。新建約束。選中如圖 4.2.3 所 示的兩個紅色基準面 1108-1top 和 1107-8right 平面，設置約束類型為對齊， 偏移量設為 90，此時狀態(tài)欄會顯示約束為完全約束。履帶的裝配就完成了。 3.點擊裝配，選中文件夾中的 1107-9.prt 打開后驅(qū)動輪，選中驅(qū)動輪中的 1107-9:A-20 與 1107-8：A-6 兩個軸，進行對齊約束，然后點擊 1107-8 的曲面 F18 和 1107-9 的曲面 F36 進行配對約束，此時狀態(tài)欄顯示完全約束，后驅(qū)動輪 裝配完成。 4.點擊裝配，選中文件夾中的 1107-11.prt 打開前驅(qū)動輪，選中驅(qū)動輪中 的 1107-11:A-6 與 1107-8：A-7 兩個軸，進行對齊約束，然后點擊 1107-8 的曲 面 F18 和 1107-11 的曲面 F13 進行配對約束，此時狀態(tài)欄顯示完全約束，前驅(qū) 動輪裝配完成。 5.裝配上面的從動輪 1107-10.prt，點選 1107-10 的軸 A-1 和 1107-8 的軸 A-16 對齊約束，然后點擊 1107-10 的曲面 F12 和 1107-8 的曲面 F27,進行配對 約束。狀態(tài)為完全約束，從動輪裝配完成，中間的定位輪和從動輪的裝配基本 一致，這里就不特別說明。 履帶的裝配完成后的裝配體如圖 3.2.7 所示。 圖 4.3.2 圖 4.3.3 下面是將履帶安到總裝配體上： 1.打開總裝配體 1108-1.asm，點擊裝配，打開履帶裝配體 1108-4.asm，鼠 標選中 1107-8：right 基準面和 1022-1：right 基準面進行對齊約束。 2.點選 1107-8：F22 曲面和 1022-1：F5 進行配對約束，設定偏移值為 30。 3.選中 1107-8：F21 曲面和 1022-1：F75 進行配對約束，偏移設置為重合， 此時瓦力機器人的履帶就裝配完成了。另一邊的轉(zhuǎn)配步驟與先前介紹的裝配步 驟基本一致，這里不再重復。 裝配好瓦力頭部，再將兩邊的手臂和履帶裝配完成之后，瓦力機器人主體 - 18 - 就完全裝配好了，圖 4.3.3 是瓦力的總裝配圖。 第五章 機器人瓦力的運動仿真 5.1 定義帶傳動 首先打開瓦力的總裝配體模型，點擊菜單欄上的應用程序命令，選中機構(gòu)， 進入機構(gòu)界面。選中如圖 5.1.1 中的 1108-1.prt 右擊選擇隱藏，然后點擊右邊 工具欄中的傳送帶命令，按住 ctrl 不放，鼠標點選 1107-9、1107-10、1107- 11*2 四個驅(qū)動輪，完成傳送帶定義。 另外一邊的帶傳動定義步驟一樣，然后點選中 1108-1.prt 右擊取消隱藏。 帶傳動定義完成了。 圖 5.1.1 圖 5.2.1 5.2 定義伺服電機 由于采用帶傳動定義伺服電機，所以只要在左右兩邊的履帶各定義一個伺 服電機就可以了，鼠標點擊右邊工具欄的伺服電機命令，彈出如圖 5.2.1 所示 的窗口，點選后邊的大驅(qū)動輪，點擊輪廓，范圍選擇速度，初始角不變，模設 為常數(shù)，在 A 旁填寫 90，點擊右下角的確定退出，另一邊的伺服電機定義與此 相同，速度都為 90。 另一邊的伺服電機定義完成后伺服電機的定義部分就完成了 運動仿真的效果圖如圖 5.2.2 所示 - 19 - 圖 5.2.2 至此，本次課程設計全部完成。 - 20 - 總結(jié) 為期一周的課程設計很快過去了，在加班加點的趕設計過程中，漸漸明白 了作為一名設計師的辛苦，對于機械行業(yè)，也就是我們即將步入的領域，這次 的課程設計給我們帶來的啟發(fā)是非常巨大的。 之前也做過課程設計，但是都是有老師和前面一些師兄的指導和幫助，所 以都比較順利，然而這次的課程設計完全是自己動手，大家都是各忙各的，自 己上網(wǎng)查資料，文獻，自己上圖書館借書，畫圖，機器人的尺寸也是自己定的， 由于很多資料都是需要一定費用和代價才可以得到的，所以我在設計的過程中 準備不是那么充分，因此這次三維建模畫出來的瓦力模型與原型有一些出入， 而且，課程設計的時間也不夠完全的完善我的設計，所以像頭部和機械手部分 的仿真沒時間完成。雖然比較匆忙，但是基本上還是完成了任務。 這次的課程設計我覺得除了對于機械手仿真設計的合理性之外，還有一點 很重要的就是傳動機構(gòu)的合理性，因為多加一個關節(jié)，一個軸，所具有的自由 度將大大不同，而 Pro/E 在運動仿真的過程中不會跟你說明這樣是不合理的， 或者會接觸到實體無法運動，而在設計產(chǎn)品完成之后，產(chǎn)品被設計制造出來， 在機構(gòu)運動過程中往往是出現(xiàn)很多虛擬樣機無法模擬的結(jié)構(gòu)和問題。所以，我 在建模的過程中盡量合理化分配尺寸，平均裝配公差將影響降到最低。 對于瓦力的建模之前已經(jīng)有人做過，而且有相應的實體模型在淘寶賣了， 但總覺的與原型相差太大，所以選擇了重新建模，我并沒有按照實體模型建模 而是重新看了一下瓦力原型的資料，給予其足夠的自由度和靈活性，像手部和 頭部，而足部履帶驅(qū)動部分出于時間因素，較為簡化。還有一點就是無法使履 帶傳動，要是使履帶傳動的話，我課程設計的就把履帶給交了，沒時間畫身體 其他部分了。 - 21 - 致謝 首先我覺得該感謝的是 xxx 老師，因為是她教的我們機器人，而我也曾 經(jīng)喜歡過一些能通過機械傳動行走運行的一些機器人和機械手，這也是我選擇 機械這個專業(yè)的原因。另外我想感謝的是我之前看過的一些先進機械產(chǎn)品的設 計者，那些設計給予了我很多啟發(fā)，像一些傳動機構(gòu)，帶傳動，絲桿傳動，四 桿機構(gòu)，機械連桿傳動可以有非常多種的組合，而那些組合形成了各種不同的 設計和滿足了各種運行軌道要求，我覺得這是對我很有幫助的一面。第三個我 想感謝的是學校的圖書館，這里有很多的書，各種各樣的書，我們是學設計的， 我覺的設計需要的不僅僅是扎實的專業(yè)基礎，還需要各種創(chuàng)新思想的碰撞，滿 足各式各樣的需求，這樣我們才能設計出更好的產(chǎn)品。 - 22 - 參考文獻 1 艾興 肖詩綱著.切削用量簡明手冊M.北京：機械工業(yè)出版社， 2005.10,150 2 陳宏均著.實用機械加工工藝手冊M.北京：機械工業(yè)出版社， 1996.12，167258 3 張衛(wèi)衛(wèi)，李建生。數(shù)控仿真技術(shù)分析及發(fā)展趨勢。心聲，2010:85-87. 4 王先奎。機械制造工藝學.北京：機械工業(yè)出版社，2006. 5 張鐵,謝存禧 機器人學M 華南理工大學出版社 2005.1 6 李團結(jié) 機器人技術(shù)M 電子工業(yè)出版社 2009.10 7 張明鵬,張昆,徐家球 機器人工程基礎M 機械工業(yè)出版 1989.3 8 付京遜,RC.岡薩雷斯,C.S.G.李 機器人學M 中國科學技術(shù)出版 社 1989.10 9 蔡自興 機器人學M 清華大學出版社 2009.6 10 任嘉卉,劉念萌 形形色色的機器人M 科學出版社 2005.10