“登月车”模型玩具的相关机构设计

机械设计制造及其自动化论文，论文编号:JX1284  论文字数:27644.页数:75

摘    要
 月面巡视探测器简称月球车，是探月工程探测器系统的重要组成部分。 月球车是多学科、高技术集成的复杂系统工程，涉及到机器人技术、无人驾驶技术、材料科学、信息技术、先进制造技术、工艺技术等多个领域，对提升中国的自主创新能力，带动相关产业发展，推进月球探测、火星探测工程将产生深远影响。
 “登月车”机器人模型玩具模仿登月车的功能和任务，运用到工业机器人设计的理念和知识。产品具有良好的社会效益和经济效益，不仅能鼓舞广大青少年探索宇宙的兴趣和爱好，同时也是对机器人知识的一种很好的普及。
 本设计要求对“登月车”机器人模型玩具进行详细的设计、计算、校核、选型，以实现玩具厂家指定的功能，并整理成书面报告；要求绘制“登月车”模型玩具的整车装配图或结构图；要求独立绘制车体部分装配图或部分组成部件的元件图；要求独立设计“登月车”模型玩具的电子控制系统，并绘制相应的电路图，编制相应的控制程序。
关键词： 工业机器人  控制系统  虚拟技术  登月车

Abstract
This design  simulates the basic action and  the basic function of the moon-robot ,with the thinking of the design , according to major knowledge I give a concept to settle the problem in a proper way and synthesizely make use of a the principle knowledge to creative a new  design for moon-robot , and complete drawings of parts , including the  principle  conceive of mechnical structure, the design of single chip control system;3 D conjecture assemble; imitating the real sport; the analysis and realizing of the key technique; designing Chien's diagram of primarily structural; design calculation and elucidation ; sub-footing of this design.
Design request of the moon-robot: calculating in the way of laying up the machine arm of moon-robot, its length is smaller or same as 300mm,the width is smaller or same as 300 mm, the height is smaller or same as 300 mm; the motivation  can adopt the multiform prime power supply, Disallow to use the direct force of manpower to move the moon-robot，its power supply should for the safe power supply。The key of the  moon-robot’s main technique problem is:totightly  cliping and turning over of the  holding and clipping machinery; unning-machinery  turns the direction , runs and goes across the  obstacle; Heating up the machine hand ;PRO/ E conjecture design with 3 D conjecture assemble.

Key  words：  industry robot  control system  virtual assembly design   Lunar landing vehicle

目录
摘    要 I
Abstract II
第一章  绪论 1
1.1  选题的目的和意义 1
1.2  机器人 3
1.2.1  20世纪的伟大发明 3
1.2.2  机器人定义 4
1.2.4  我国登月车需要解决的主要关键技术 6
1.3  研究的主要内容 7
1.4  设计要求 7
第二章  产品设计思路－虚拟设计技术 9
2.1  虚拟制造 9
2.2  虚拟设计与制造环境的总体结构 9
2．3 系统开发中的关键技术 10
2．4 原型系统的开发 11
2.4  虚拟设计的常用软件 12
2.5  本设计采用的软件－Pro/Engineer 12
第三章  登月车原理方案构思和拟定 13
3.1  整体方案及结构设计 13
3.2  机械结构 15
3.2.1  实现翻越障碍的机械结构 15
3.2.2  实现插小旗、抓取木块及实现木块翻面的机械结构 15
3.3  母车和子车行走部分方案设计 17
3.3.1  子车行走部分方案设计 17
3.3.2  母车行走机构方案设计 20
第四章  控制系统设计 21
4.1  子车控制系统设计 21
4.1.1  子车上的行走部分控制电路设计方案 21
4.1.2  子车的机械臂转动部分及机械手开合部分电路设计方案 21
4.1.3  子车变速控制两种方案的比较 22
4.1.4  方案一：改变电枢回路外串电阻值，控制电机运动速率 22
4.1.5  方案二：晶体管脉宽调制（PWM）系统 24
4.2  单片机模拟PWM控制信号设计 29
4.2.1  理论方案 29
4.2.2  单片机资源的分配 30
4.3  母车控制系统设计 31
第五章  登月车机械部分计算说明书 32
5.1  设计的原始数据 32
5.2  子车的行走部分设计计算 32
5.2.1  基于PROE的子车重量计算。 32
5.2.2  子车部分行走电机的选择 34
5.2.3  子车最大行走速度计算 35
5.2.4  子车最大爬坡能力计算 36
5.2.5    子车机械臂转轴驱动电机选择 36
5.3  子车上的机械手设计计算 37
5.3.1  丝杠传动及其螺母的计算 37
5.3.2  活动抓手的插旗槽计算 37
5.3.3  丝杠螺母极限位置的确定 39
5.3.4  机械抓受力分析和驱动电机功率的选择 41
5.4  母车设计计算 42
5.4.1  基于PROE的母车重量计算。 42
5.4.2  母车部分行走电机的选择 43
5.4.3  母车最大行走速度计算 44
5.4.4  母车上的曲柄连杆组合机构设计 44
5.4.5    搭桥斜面设计计算 45
5.4.6  斜面转轴驱动电机的选择 47
第六章  登月车控制部分编程流程与计算 47
6.1  子车编程部分流程与计算 47
6.1.1  硬件资源分配 47
6.1.2  键盘扫描接线图 49
6.1.3  定时器的计算 49
6.2.2  键盘扫描接线图 52
设计总结 53
致谢 54
参考文献 55
附录1：程序流程图 57