一种爬楼机器人
全国3D大赛作品助老助残爬楼梯机器人说明书
全国3D大赛作品助老助残爬楼梯机器人说明书一、产品概述全国3D大赛作品——助老助残爬楼梯机器人，是一款专为老年人和残障人士设计的辅助设备。
本产品设计目的在于提供一种能够方便、安全、高效地帮助他们上下楼梯的解决方案。
通过精密的机械设计和先进的控制系统，本产品能够有效地提升使用者的上下楼梯能力，减轻他们的负担，提高生活质量。
二、产品特点1、安全性：本产品设计首要考虑的是使用者的安全。
采用稳定的机械结构和防滑材料，确保在使用过程中不会发生意外。
同时，设有紧急停止按钮，可在必要时立即停止机器运行。
2、易用性：操作简单，使用者只需轻轻推动控制杆，即可轻松上下楼梯。
同时，设有语音提示功能，引导使用者进行操作。
3、适应性：本产品设计考虑了不同使用者的需求，可以通过调节座椅和脚踏板的位置来适应不同身高和使用者需求。
4、节能性：采用高效电机和节能设计，保证机器在运行过程中的能源消耗最小化。
三、使用方法1、开启：按下开启按钮，机器人将自动识别楼梯并开始运行。
2、操作：推动控制杆来控制机器人的上下移动。
向上推动控制杆，机器人将向上爬楼梯；向下推动控制杆，机器人将向下爬楼梯。
3、停止：在任何时候，按下紧急停止按钮，机器人将立即停止运行。
4、关闭：在完成使用后，按下关闭按钮，机器人将自动返回待机状态。
四、注意事项1、使用前请仔细阅读本说明书，了解机器人的操作方法和注意事项。
2、请在安全环境下使用本产品，避免在潮湿、高温或极寒环境中使用。
3、请勿让儿童或未经训练的人使用本产品，避免发生意外。
4、使用过程中，如遇任何问题或故障，请立即停止使用，并售后服务。
5、在使用结束后，请关闭机器人，以节约能源并延长机器寿命。
五、售后服务我们提供全面的售后服务，包括产品咨询、使用指导、维修保养等。
在使用过程中遇到任何问题，您可以随时我们的客服团队，我们将尽快为您解决问题。
同时，我们也提供定期的保养服务，以确保您的机器始终处于良好的工作状态。
爬楼机器人原理
爬楼机器人原理一、引言在我们日常生活中，我们经常需要上下楼梯。
对于一些人来说，由于身体的原因或者是卫生间在楼下，爬楼梯就成了很大的问题。
我们需要一种能够解决这些问题的技术，这就是爬楼机器人。
爬楼机器人是一种能够在楼梯上爬行的机器人，它可以帮助一些身体不便或者是需要进出楼房的人们快速便捷地上下楼梯。
本文将会介绍爬楼机器人的原理及其实现过程。
1、结构爬楼机器人的结构主要分为两部分：底部和机构。
底部主要包括车轮和轮桥，车轮用来提供动力，轮桥用来连接底部和机构。
机构部分包括腿和身体。
身体上附有摄像头、计算机和音频输出设备等。
2、动力系统爬楼机器人的动力系统主要由电池和电机构成。
电池是提供电力的核心，它为机器人提供了所需的电力。
电机用来将电能转换为运动能量，它的转动使轮子动起来。
3、稳定系统由于爬楼机器人在楼梯上动作比较复杂，因此需要一个稳定的系统来保持机器人的平衡。
稳定系统主要由三部分组成：伺服系统、调节系统和传感器。
伺服系统主要是为了控制机器人的方向和速度，确保其在楼梯上运动的平稳；调节系统主要用于在不同的楼梯中进行自适应调节，以保证机器人的平衡性；传感器主要用于捕捉和反馈机器人的重心变化，以及楼梯的结构。
4、导航系统爬楼机器人的导航系统主要包括定位和路径规划。
定位是机器人能够在楼梯上确切地识别自己的位置。
路径规划是为了使机器人能够在不同的楼梯中找到自己的路线，以便行进。
定位和路径规划通常是通过计算机视觉和深度学习技术来实现的。
5、人机交互系统人机交互系统主要是机器人和人类进行交互的过程。
这个系统包括语音识别，多媒体输入和输出设备，并且能够将人类的需求反馈给机器人，使机器人能够快速响应。
三、爬楼机器人的实现过程1、硬件实现可以使用一些常见的硬件平台来实现爬楼机器人，如基于树莓派的机器人平台。
树莓派作为控制中心，连接了传感器、电机以及导航设备等，通过编程来实现导航、平衡等功能。
摄像头可以用于界面的交互，将人脸识别和语音识别与机器人的智能化交互结合起来。
爬壁机器人原理
爬壁机器人原理
爬壁机器人是一种能够在垂直表面上移动的机器人，它通常被设计用于执行检查、维护、清洁等任务，特别是在需要攀爬高楼大厦或其他垂直结构的环境中。
以下是一般爬壁机器人的原理和设计考虑因素：
吸附力或附着力：爬壁机器人通常使用吸盘、气动吸附、磁性或其他附着技术来在垂直表面上产生足够的附着力。
这确保了机器人能够紧密粘附在墙面上，防止它在运动中脱落。
传动系统：为了在垂直表面上移动，爬壁机器人必须具备适当的传动系统。
常见的传动系统包括轮子、履带、腿部或其他可移动的机构。
这些系统需要具备足够的灵活性和稳定性，以适应不同表面的特性。
感知和导航系统：为了在爬行过程中避免障碍物或调整移动路径，爬壁机器人通常配备了各种感知和导航系统。
这可能包括摄像头、激光传感器、超声波传感器等，以帮助机器人感知周围环境并作出相应的决策。
电源和能源：爬壁机器人需要稳定的电源来驱动其各个部件，以及足够的能源供应，以确保在执行任务时具备足够的工作时间。
一些设计中可能包括可充电电池或连接到外部电源的能源系统。
结构和材料：由于爬壁机器人需要在垂直表面上移动，其结构和材料必须具备足够的强度、轻量性和耐久性。
这可能涉及使用高强度的合金材料或先进的复合材料。
安全性考虑：在设计爬壁机器人时，必须考虑到安全性，特别是在高度或危险环境中的应用。
防止机器人脱离表面、防止外部物体受到机器人运动的影响，以及制定应对机器人故障的安全措施都是重要的考虑因素。
这些原理和设计考虑因素使得爬壁机器人能够在垂直表面上安全、高效地执行各种任务。
爬楼机器人
摘要摆臂式爬楼机器人是一种能够在多种特殊地形上进行作业的移动式机器人。
它属于作业机器人的一种，可以将人从危险的工作中解脱出来，是当前机器人领域研究的热点之一。
本文通过对国内外各种类型爬楼机器人现状进行了系统的分析与比较，论述了爬楼机器人的运动方式、控制系统等。
首先介绍了国内外爬楼机器人研究现状，阐明本课题研究的目的、意义。
然后进一步介绍了本爬楼机器人总体结构。
本文在此基础上，设计了抓扶手支架机械手，着重阐述了爬楼机器人夹持机械手主要问题及其解决方法，并对关键部件进行设计和分析。
关键词: 爬楼机器人履带机械手AbstractThe wall climbing robot of hook claw is a climbing robot can worked at height on the vertical wall of mobile service robots. It belongs to a robot of limit, Will work from the dangerous freed, currently, it is one of the hotspots where the field of robotics research. Based on the current situation at home and abroad to conduct various types of wall-climbing robot system for analysis and comparison, discusses the wall climbing robot of hook claw’s mode, adsorption and control systems. Firstly, it is introduce that Research to the climbing robot at home and abroad, clarify the purpose of the research, significance. And then further describes the overall structure of the wall-climbing robot, meanwhile it is also asked to design reasonable and efficient of crawling device, and in this basis, it is focused on the main problems and solutions for climbing robot control system, the robot's control system must be simple, safe, reliable, efficient, and convenient.Keywords: wall-climbing robot; hook claw; rough wall; Development目录摘要 (I)Abstract (II)目录 ....................................................................................................................... I II 第1章绪论 (1)1.1 本文研究的目的及意义 (1)1.2 国内外爬壁机器人的发展现状和趋势 (2)1.3 爬楼机器人的相关技术 (3)1.4 研究内容及研究方法 (4)1.4.1 研究内容 (4)1.4.2 研究方法 (4)第2章摆臂式爬楼机器人系统方案构成与设计 (5)2.1 机器人系统方案 (5)2.1.1 机器人移动载体机构设计 (5)2.1.2 行走模块 (5)2.2 机器人履带的选择 (6)2.2.1 车体模块选择 (7)2.2.2 动力装置的设计 (8)2.3 爬楼机器人的控制系统 (8)2.3.1 系统控制 (9)2.3.2 系统控制总体结构 (9)2.4 本章小结 (10)第3章机器人履带和气动机械手设计 (11)3.1 履带式机械行驶原理 (11)3.1.1 行驶原理 (11)3.1.2 履带的基本结构和参数 (12)3.2 机械手手部的设计计算 (13)3.2.1 手部设计基本要求 (18)3.2.2 选择手抓的类型及夹紧装置................................ 错误!未定义书签。
爬楼梯机器人说明书
爬楼梯机器人说明书简介：该项目涉及一种用于搬运重物上下楼梯的机器人，实现上下楼的智能化，该机器人机械系统设计较为巧妙，控制方式灵活，具有较高的技术水平。
可适用于各种工厂、住宅楼的货物搬运。
同时，对载物台稍加人性化设计，便可实现载人上下楼，解决老人和残疾人上下楼问题，具有较大的社会价值和经济价值。
详细介绍：该项目涉及一种用于搬运重物上下楼梯的机器人。
通过倾角传感器控制平衡；通过红外测距传感器增强环境适应性；载物台做水平、竖直运动，重心变化平稳；腿与框架螺栓联接，便于拆卸存放；结构设计合理，体积小，质量轻，便于市场推广。
可适用于各种工厂、住宅楼的货物搬运。
同时，对载物台稍加人性化设计，便可实现载人上下楼，解决老人和残疾人上下楼问题，具有较大的社会价值和经济价值。
作品设计、发明的目的：设计一种智能化程度高、快速、稳定，同时体积小、质量轻、拆装方便、价格低廉、环境适应性强的楼梯运输机器人，解决载重上下楼梯的自动化问题。
基本思路：上楼时先该机器人本体与平行四边形机构用铰链相连六个车轮的直径均为85 mm。
前轮上安装有二个电动机，一个驱动转向另一个驱动小车的前进和后退。
中间轮和后轮上各安装有一个电动机驱动小车前进和后退，四个电动机具有相同的功率。
利用平行四边形变形特点改变与主体相连平行四边形机构的角度可使前车轮、中间车轮分别抬起和落下来实现自适应在楼梯面的爬行。
爬楼梯运动分析经试验在驱动力允许条件下该机器可爬楼梯台阶的高度为40 mm。
爬楼梯过程：首先整车向前运动直到前轮接触台阶，然后前轮越过台阶，这时前车轮机构向上抬起，然后在中间轮和后轮电动机驱动力的作用下前两个轮子越过台阶而中间轮和后轮与台阶始终保持接触当中间两个轮子越过台阶时安装在主体机构上的后车轮在电动机作用下同时爬楼梯台阶楼道、墙面自动吸尘器。
楼道、墙面自动吸尘器本体采用平行四边形机构实现上下楼梯功能爬行速度快、平稳可靠。
转向机构采用传统差速机构增加红外线位置扫描系统实现智能化。
攀登者机器人说明书
攀登者机器人说明书一、产品概述攀登者机器人是一款专门设计用于攀登高空或陡峭山峰的机器人。
它的主要功能是帮助人类攀登那些难以到达的地方，以便进行任务执行或探索。
二、产品特点1. 强大的爬升能力：攀登者机器人配备了强大的爬升系统，能够在陡峭的山壁或高楼大厦上自由攀爬，为用户提供安全可靠的攀登体验。
2. 精准的定位系统：机器人采用先进的定位技术，能够准确判断自身位置，并根据用户指令进行移动和导航。
3. 多功能机械臂：攀登者机器人配备了多功能机械臂，可以完成一系列复杂的动作，如抓取、拖拽等，以满足用户在攀登过程中的各种需求。
4. 高强度材料：攀登者机器人采用高强度材料制造，能够承受极端环境下的恶劣气候和复杂地形的挑战，确保用户的安全。
5. 智能避障系统：机器人配备了智能避障系统，能够识别前方障碍物并自动避让，确保攀登过程中的安全。
三、使用方法1. 准备工作：在使用攀登者机器人之前，需要确保机器人已经充电并处于正常工作状态。
同时，用户需要佩戴好安全装备，以防万一。
2. 设置目的地：用户可以通过控制台或手机应用程序设置机器人的目的地，并根据需要设定攀登的速度和高度限制。
3. 开始攀登：一切准备就绪后，用户可以启动机器人，它会自动开始攀登。
在攀登过程中，用户可以通过控制台或手机应用程序对机器人进行远程控制。
4. 完成任务：一旦机器人到达目的地，用户可以通过机械臂完成任务，如搜集数据、拍摄照片等。
完成任务后，用户可以选择继续攀登或返回起点。
四、注意事项1. 在使用攀登者机器人时，用户要时刻保持警惕，注意周围环境的变化，避免发生意外。
2. 严禁在恶劣的天气条件下使用机器人，如大风、暴雨等。
3. 用户在攀登过程中要合理安排体力和时间，避免过度疲劳。
4. 在攀登过程中，用户要注意保护机器人，避免碰撞或损坏。
5. 请勿将攀登者机器人用于非法活动或违反道德规范的行为，以免触犯法律。
五、维护保养1. 定期检查机器人的电池和电源线是否正常工作，如有损坏或老化应及时更换。
771 一种爬梯机械人的设计
一种爬梯机械人的设计[摘要]在日常生活和生产中经常要将重物搬上楼梯，传统的方法基本是靠人力搬运完成， 有时由于重物太重或人手不足而无法搬运，本课题就是为克服这个难题而设计的。
本论 文主要对爬楼机器人星型轮的传动机构及控制系统进行详细设计。
首先介绍了国内外爬 楼机器人研究现状，阐明本课题研究的目的、意义。
然后进一步介绍了本爬楼机器人总 体结构。
在深入分析爬楼机构及其攀爬对象的基础上，设计了相对优势较明显的轮组结 构爬楼机器人。
对机器人小车的运动学模型进行分析，论证小车实现任意曲线运动所包 含的自转、直线前进、圆弧前进三个基本运动单元的可行性。
引入虚拟样机技术，通过 Pro/Engineer三维建模并进行模拟运动仿真。
文章最后研究设计了在各种环境下，以单 片机 C8051F310 为核心的爬楼控制系统。
在控制系统中，采用超声波传感器的对称排 列，获取了自主上楼梯所必须地两个关键参数θ和 q；对驱动大功率电机的电路进行 分析，设计了更适合大功率，更安全的电机驱动电路，直流马达配合高功率MOSFETⅡ型 驱动器。
关键词：爬楼机器人；三星轮； MOSFET驱动电路；单片机 C8051F310AbstractMoving weight from up and down is required in our daily activities and productivities, and it was done by hand. While it is too heavy or short –handed to finished in some times. This thesis is designed to overcome the obstacles and it gives a detailed designing on transmission device and control system of starlike wheel of stairclimbing robot. Firstly ,it introduced a current situation of stairclimbing robot at home and abroad, clarified the purposes and meanings, introduced a overall structure of stairclimbing robot. After deeply analysis the stairclimbing frame and the object, designed a wheelsets stairclimbing robot with more advantages than others . Analyzed the kinematics model of the robot car,and demonstrate the available of achieving any curve movement with the rotation, straight forward, and arc forward . Robot can achieve track controlling based on speed matching. With the aid of virtual prototyping technology, through the 3D software of Solid Works, the dynamic analysis of the stairclimbing robot is carried out in ADAMS. At last, the thesis design the controller system with the core of C8051F310 based on rule environment ， In the control system, with the help of arranged ultrasonic sensors, get the two key parameters θ and q which import for climbing staircase Analyzed the circuit of highpower motor driving, design a more suitable circuit than IC L298N.Which is dc generator with highly efficient driving MOSFETⅡ.Key words：Stairclimbing robot；Three–star wheels；MOSFET driving circuit；Single chip microcomputer C8051F310II目录[摘要]‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐I Abstract‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐II 第一章 引言‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐1 1.1 课题研究的目的和意义 ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐1 1.2 移动机器人的发展概况 ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐1 1.3 爬楼梯机器人目前的研究状况‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐4 1.4 论文研究的主要内容‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐6 第二章 爬楼机器人的总体设计‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐8 2.1 爬楼机器人的设计要求 ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐8 2.2 爬楼机器人的总体方案 ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐8 第三章 爬楼机器人传动、轮组及转向机构设计‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 11 3.1爬楼梯机器人小车的执行电机选择‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 113.1.1技术指标‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 113.1.2电机选型‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 11 3.2爬楼机器人的机构设计‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 133.2.1 机器人小车传动机构设计‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 133.2.2传动部件的设计与校核 ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 153.2.3爬楼机器人转向机构设计‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 193.2.4机器人小车结构设计‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 20 3.3爬楼机器人小车三维实体建模 ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 223.3.1 Pro/E软件介绍‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 223.3.2三维实体建模‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 22 3.4 爬楼机器人小车行驶性能分析‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 233.4.1可跨越最大垂直障碍高度‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 233.4.2最小转弯半径‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 24 第四章 爬楼机器人控制系统设计‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 26 4.1 机器人爬楼梯的控制目标‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 26 4.2 机器人的体系结构及系统组成‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 26 4.3控制系统主要硬件的选择‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 284.3.1单片机的选型‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 284.3.2传感器的选择‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 29 4.4机器人控制系统的程序编制‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 31 第五章 总结与展望‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 385.1全文总结‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 38 5.2展望 ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐ 38 致 谢 ‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐III 参考文献‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐IV第一章 引言自盘古开天辟地，人类诞生以来，人们就一直用智慧开辟着完美的生活！进入新的 21世纪，人类除了致力于自身的发展外，还十分关注机器人、外星人和克隆人等问题。
步行者爬楼梯机器人设计资料
摘要机器人是一门涉及计算机科学、机械、电子、自动控制、人工智能等多个方面的科学。
步行者机器人是一台在四连杆机构的基础上而设计出来的爬楼梯机器人。
它最大的特点是能够始终保持自身重心，实现爬上楼梯的目的，动作稳定，优美。
虽然该作品结构较为简单，但是其中采用了模块化设计，使其可以随时更新、升级（这是现今机电一体化工程中鲜有的设计方法）；使机器不仅能适应不同的楼梯，更可以在不同情况的路面上发挥其作用。
其中利用的仿生学原理使该机器人即使在路况不是很好的情况下也可以稳定的进行工作。
1、进行了较完善和全面的方案设计而后分析论证。
重点分析讨论了其中具有代表性的三个方案。
并从中选取一个作为设计方案。
2、对于机器人运动方式，系统设计及其驱动要求进行了认真仔细的分析，对比和计算校核。
3、针对已定方案的设计计算，进行了实际制作从而验证了机构的可行性。
关键词：机器人爬行台阶第一章机械的功能原理设计1．1 实现功能在当今的人类社会中，在楼房已经成为人类进入现代文明的标志之一的同时，各种各样的爬楼梯机器人也随之而出现。
但现有的设计中，用于爬楼梯的机器人普遍成本较高，结构较为复杂，不适合在日常生活中进行广泛的运用。
而在日常生活中，我们又需要一种成本相对较低且加工简便的爬楼梯机器人为我们服务。
所以我们本次作品的设计从低成本出发，使作品在结构上尽量简化，同时又能满足对爬楼梯这一基本功能的实现（如图1），从而为今后功能多元化拓展提供一个良好的运动平台。
图1 实现爬楼梯功能1．2 原理设计步行者号机器人是以链轮作为传动工具。
运动部分采用了平行四连杆机构。
这个机构的稳定性高，不会出现转弯等现象。
其运动半径为189mm，传动轴每旋转一周直线运动距离为378mm。
在走楼梯时每转一圈跨上两阶台阶。
连杆的长度是由一阶台阶的对角线长度所确定的步行者号的重心设计在机身前部的1/3处，这样设计的特点是能够始终保持自身重心，实现爬上楼梯的目的。
运动过程中的传动比为1:8。
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一种爬梯机械人的设计[摘要]在日常生活和生产中经常要将重物搬上楼梯，传统的方法基本是靠人力搬运完成，有时由于重物太重或人手不足而无法搬运，本课题就是为克服这个难题而设计的。
本论文主要对爬楼机器人星型轮的传动机构及控制系统进行详细设计。
首先介绍了国内外爬楼机器人研究现状，阐明本课题研究的目的、意义。
然后进一步介绍了本爬楼机器人总体结构。
在深入分析爬楼机构及其攀爬对象的基础上，设计了相对优势较明显的轮组结构爬楼机器人。
对机器人小车的运动学模型进行分析，论证小车实现任意曲线运动所包含的自转、直线前进、圆弧前进三个基本运动单元的可行性。
引入虚拟样机技术，通过Pro/Engineer三维建模并进行模拟运动仿真。
文章最后研究设计了在各种环境下，以单片机 C8051F310 为核心的爬楼控制系统。
在控制系统中，采用超声波传感器的对称排列，获取了自主上楼梯所必须地两个关键参数θ和 q；对驱动大功率电机的电路进行分析，设计了更适合大功率，更安全的电机驱动电路，直流马达配合高功率MOSFETⅡ型驱动器。
关键词：爬楼机器人；三星轮； MOSFET驱动电路；单片机 C8051F310AbstractMoving weight from up and down is required in our daily activities and productivities, and it was done by hand. While it is too heavy or short –handed to finished in some times. This thesis is designed to overcome the obstacles and it gives a detailed designing on transmission device and control system of star-like wheel of stair-climbing robot. Firstly ,it introduced a current situation of stair-climbing robot at home and abroad, clarified the purposes and meanings, introduced a overall structure of stair-climbing robot.After deeply analysis the stair-climbing frame and the object, designed a wheelsets stair-climbing robot with more advantages than others . Analyzed the kinematics model of the robot car,and demonstrate the available of achieving any curve movement with the rotation, straight forward, and arc forward . Robot can achieve track controlling based on speed matching. With the aid of virtual prototyping technology, through the 3D software of Solid Works, the dynamic analysis of the stair-climbing robot is carried out in ADAMS. At last, the thesis design the controller system with the core of C8051F310 based on rule environment ，In the control system, with the help of arranged ultrasonic sensors, get the two key parameters θ and q which import for climbing staircase Analyzed the circuit of high-power motor driving, design a more suitable circuit than IC L298N.Which is dc generator with highly efficient driving MOSFETⅡ.Key words：Stair-climbing robot；Three–star wheels；MOSFET driving circuit；Single chip microcomputer C8051F310II目录[摘要] ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- I Abstract ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ II 第一章引言 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 1 1.1 课题研究的目的和意义 ------------------------------------------------------------------------------------------ 1 1.2 移动机器人的发展概况 ------------------------------------------------------------------------------------------ 1 1.3 爬楼梯机器人目前的研究状况--------------------------------------------------------------------------------- 4 1.4 论文研究的主要内容---------------------------------------------------------------------------------------------- 6第二章爬楼机器人的总体设计 ---------------------------------------------------------------------------------------- 8 2.1 爬楼机器人的设计要求 ------------------------------------------------------------------------------------------ 8 2.2 爬楼机器人的总体方案 ------------------------------------------------------------------------------------------ 8第三章爬楼机器人传动、轮组及转向机构设计 --------------------------------------------------------------- 11 3.1爬楼梯机器人小车的执行电机选择------------------------------------------------------------------------- 113.1.1技术指标------------------------------------------------------------------------------------------------------ 113.1.2电机选型 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 3.2爬楼机器人的机构设计 ----------------------------------------------------------------------------------------- 133.2.1 机器人小车传动机构设计 ------------------------------------------------------------------------------- 133.2.2传动部件的设计与校核 ----------------------------------------------------------------------------------- 153.2.3爬楼机器人转向机构设计 -------------------------------------------------------------------------------- 193.2.4机器人小车结构设计--------------------------------------------------------------------------------------- 20 3.3爬楼机器人小车三维实体建模 ------------------------------------------------------------------------------- 223.3.1 Pro/E软件介绍 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 223.3.2三维实体建模------------------------------------------------------------------------------------------------- 22 3.4 爬楼机器人小车行驶性能分析------------------------------------------------------------------------------- 233.4.1可跨越最大垂直障碍高度 -------------------------------------------------------------------------------- 233.4.2最小转弯半径------------------------------------------------------------------------------------------------- 24第四章爬楼机器人控制系统设计----------------------------------------------------------------------------------- 26 4.1 机器人爬楼梯的控制目标 ------------------------------------------------------------------------------------- 26 4.2 机器人的体系结构及系统组成------------------------------------------------------------------------------- 26 4.3控制系统主要硬件的选择 -------------------------------------------------------------------------------------- 284.3.1单片机的选型------------------------------------------------------------------------------------------------- 284.3.2传感器的选择------------------------------------------------------------------------------------------------- 29 4.4机器人控制系统的程序编制----------------------------------------------------------------------------------- 31第五章总结与展望 ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 385.1全文总结------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 38 5.2展望 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 38致谢 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- III 参考文献 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- IV第一章引言自盘古开天辟地，人类诞生以来，人们就一直用智慧开辟着完美的生活！进入新的21世纪，人类除了致力于自身的发展外，还十分关注机器人、外星人和克隆人等问题。