爬楼梯机器人设计
攀爬机器人结构设计论文
攀爬机器人结构设计论文１塔架攀爬机器人结构设计１．１塔架攀爬机器人整体设计方案攀爬机器人攀爬的重要性能主要体现在与攀爬物体之间的接触方式，目前多数攀爬机器人采用吸盘式、负压式。
这两种方式适用于平面攀爬，不适合塔架攀爬，受尺蠖爬行启发设计并且制作了采用抓卡式攀爬机构的攀爬机器人。
攀爬机器人结构模块主要分为头部抓卡机构、前行臂和尾部抓卡机构。
头部、尾部抓卡机构由抓卡拉杆、压紧块、抓卡动力底盘、卡爪、红外检测传感器、头部抓卡体、高清摄像头、动力杆等部件组成。
前行臂由前行臂转动电机、前行臂１、前行臂２、前行臂３、推杆电机等部件组成。
铁塔攀爬机器人工作过程如下：初始，机器人前后抓卡机构同时夹紧高压塔架，前行臂处于收缩状态。
当机器人接收到来自地面控制台的执行命令后开始动作。
首先头部抓卡机构松开，直到压紧块接触到高压塔架结构型材，机器人前行动作由前行机械臂实现。
当前行臂伸展到达极限，头部抓卡机构开始卡紧高压塔架结构型材。
接着尾部抓卡机构开始松开，前行臂此时动作为收缩，尾部抓卡机构会随着向上移动。
当伸缩机构收缩到极限位置，尾部抓卡机构会再次卡紧高压塔架角钢，这样往复动作实现高压塔架攀爬机器人攀爬动作。
整个过程，攀爬机器人执行来自地面控制台的命令，动作可随时中断。
步进电机驱动丝杠副带动抓卡机构将机器人主体紧固在高压塔架上。
利用直线推杆电机带动连杆机构往复收缩，实现机器人的前行动作，机器人整体在高压塔架上攀爬过程。
Ａ位置为机器人的初始位置，头部抓卡机构和尾部抓卡机构都处于卡紧状态。
Ｂ位置，尾部抓卡机构松开，为收缩做准备。
Ｃ位置，当收缩机构达到极限，尾部抓卡机构卡紧。
Ｄ位置，头部抓卡机构松开，为下一伸缩动作做准备。
Ｅ位置，伸缩机构再次到达极限位置。
下一状态会重复进入Ａ状态所示位置。
１．２塔架攀爬机器人抓卡机构攀爬机器人抓卡机构的动力由步进电机的转动，带动丝杆副丝杆转动，将动力传递至卡紧托，利用卡紧托移动实现抓卡高压塔型材结构架，从而将机器人整机附着于高压塔架上。
爬楼梯机器人项目设计说明书
项目设计说明书题目：爬楼梯轮椅设计说明书专业过程装备与控制工程学生姓名班级学号指导教师完成日期2014.01.15《爬楼梯轮椅设计说明》一、概述高龄人群以及下肢残障者的最大障碍是步行能力的减弱甚至缺失，他们不仅丧失行动力，更需要有劳动能力的人来加以护理。
目前，大部分年老体弱者及肢体伤残者都会选择轮椅作为他们的代步工具，并且大都需要家人或护理人员伴随协助轮椅的使用。
然而，普通轮椅无法攀登楼梯，从而限制了轮椅使用者的活动范围，影响其参与社会生活。
尤其是国内城市以多层公寓式楼房居多，电梯并没有普及到所有的居民住宅，这给轮椅乘坐者造成诸多不便。
为了缓解上述弱势群体因为比例显著增加而给社会经济、医疗护理各方面带来的巨大压力，更好的关怀老年人、残疾人的生活，改善他们的生活质量，除了增加房屋和各种公共建筑设施的无障碍设计，扩大轮椅的使用范围之外，改进现有的普通轮椅，使其兼备平地行驶以及爬越楼梯障碍两种功能，成为更行之有效、立竿见影的措施。
因此，为了解决上述需求，给老年人和残疾人提供性能优越的代步工具，解决楼梯对他们生活造成的不便，同时考虑使用者的经济承受能力，研究一种价格适宜、平稳安全的爬楼梯装置具有重大的意义和实用价值。
二、本项目设计的国内外研究、开发、应用和维护现状连续型爬楼梯轮椅工作效率高，爬楼梯的速度较快，间歇型的爬楼梯轮椅因两套支承装置交替支承，爬楼梯的速度一般较慢。
星型轮式爬楼梯轮椅的活动范围广，运动灵活，但是上下楼梯时平稳性不高；履带型爬楼梯轮椅的技术比较成熟，传动效率比较高，行走重心波动很小，运动非常平稳，但是运动不够灵活，对楼梯有一定的损坏，这限制了其在日常生活中的推广应用。
国内外尚没有体积小巧、操作简单、价格低廉，适用于居民楼梯和广大残疾人及老年人的爬楼梯轮椅。
尽管iBOT3000那种多功能高智能的轮椅是发展方向，我国“863”等国家计划也支持一些单位研发了具有视觉、声音及语音控制等功能的智能轮椅。
爬楼梯机器人设计
爬楼梯机器人设计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：机器人爬行台阶目 录前 言 (1)第一章机械的功能原理设计1．1 实现功能 (2)1．2 原理设计 (2)第二章运动方案设计分析2．1 方案设计 (3)2．1．1 方案一 (3)2．1．2 方案二 (3)2．1．3 方案三 (3)2．2 方案的对比和分析 (4)第三章零件的选定与基本计算3．1 材料选取与电机选取 (4)3．2 驱动系统技术参数的计算 (5)3．2．1 功率的计算 (5)3．2．2 死点位置的计算与处理 (6)第四章 制作与改进4．1 制作过程遇到的问题及改进方案 (7)4．2 调试及改进结果 (7)4．3机械运动方案图 (9)第五章总结5．1总结和设计制作感受 (10)参考文献及相关网址 (11)前言在一个学期的《机械原理》课程学习中，我们学到了有关机械原理的基本概念、基本理论和基本方法。
老师授课深入浅出，很适合我们学习专业课的认识规律，便于我们理解和掌握，在整个课程的学习中取得了良好的效果和成绩。
通过一个学期的学习，我们有了基本的机构分析方面的能力，包括机构结构分析、运动分析、力分析和动力学分析。
摆臂式爬楼机器人设计
摆臂式爬楼机器人设计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毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
机械系统设计课程论文爬楼机器人设计
2012机械系统设计课程论文爬楼机器人设计一、设计要求设计一台能够转向和平地上行走的爬楼机器人，要求机器人从四个方位都能攀爬楼梯，在攀爬过程中机器人要保持水平姿态。
从机械系统观念出发，提出不少于二套设计设计方案，并进行必要的方案评价和技术论证。
二、设计背景与意义在城市里, 楼梯是人造环境中最常见的障碍，也是最难跨越的障碍之一。
因此, 机器人的爬梯能力是移动机器人的重要越障性能指标。
通过加载不同的仪器设备，机器人可广泛用于危险环境探查、救灾、助残、搬运等作业, 其应用价值巨大[1][2]。
三、爬楼机器人研究现状总结目前国内外现有的爬楼梯装置和专利，按爬楼梯功能实现的原理主要分为履带式、轮组式、步行式爬楼梯装置[3]。
(l)履带式履带式爬楼梯装置的原理类似于履带装甲运兵车或坦克，其原理简单，技术也比较成熟。
履带式结构传动效率比较高，行走时重心波动很小，运动非常平稳，且使用地形范围较广，在一些不规则的楼梯上也能使用。
它除了具备爬楼梯功能外，也能作为普通的电动轮椅使用。
但是这类装置仍存在很多不足之处:重量大、运动不够灵活、爬楼时在楼梯边缘造成巨大的压力，对楼梯有一定的损坏；且平地使用所受阻力较大，而且转弯不方便，这些问题限制了其在日常生活中的推广使用。
(2)轮组式轮组式爬楼梯装置按轮组中使用小轮的个数可分为两轮组式、三轮组式以及四轮组式。
单轮组式结构稳定性较差，在爬楼过程中需要有人协助才能保证重心的稳定；而双轮组式虽能实现自主爬楼，但由于其体积庞大且偏重，影响了它的使用范围。
轮组式爬楼梯装置的活动范围广，运动灵活，但是上下楼梯时平稳性不高，重心起伏较大，会使乘坐者感到不适。
此外，轮组式爬楼梯装置体积较大，很难在普通住宅楼梯上使用。
(3)步行式早期的爬楼梯装置一般都采用步行式，其爬楼梯执行机构由铰链杆件机构组成。
上楼时先将负重抬高，再水平向前移动，如此重复这两个过程直至爬完一段楼梯。
步行式爬楼梯装置模仿人类爬楼的动作，外观可视为足式机器人，采用多条机械腿交替升降、支撑座椅爬楼的原理。
爬楼梯机器人
在第一种方案中，预计通过活塞气缸实现 双腿的伸缩，通过机器人身体的扭转实现 爬楼梯动作，但我们考虑到爪子设计中的 加紧与放松以及机器人在爬楼梯过程中的 稳定性时，现成的参考方案较少，没有找 到较理想的方案，实现较为困难。
第二种方案是旋转爬楼梯机器人， 通过控制机身的旋转角度以及爪子 的加紧与放松实现它的向上攀爬过 程，同样的在它的设计准确性方面 遇到了困难，我们很难确定机器人 在攀爬一步的过程中所需要转过的 角度，并且在抓梯子过程也是遇到 了瓶颈。
部件设计与选型
电机选型
在电机的选择中，通过分析各种电机的优缺点，结合我们自己的需求： 我们用的螺杆传动，需要比较精确的角度控制，步进电机每步的精度在百分之三 到百分之五，而且不会将一步的误差积累到下一步因而有较好的位置精度和运动 的重复性，能够满足要求； 通过控制它的脉冲数即可控制它的旋转角度，因此在爬楼梯的过程中能够很准确 地控制机器人的行程； 步进电机具有优秀的起停和反转响应，而我们所设计的爬楼梯的过程正是通过通 过点击的起停和反转来实现的； 由于步进电机在整步状态时振动大，为了减小震动我们选择半步状态；
SIMULATION
SIMULATION
小组 分工
TEAM WORK 感想
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THANKS !
我们借鉴的他们的上下两排的钩型爪子结构，并根据我们的 需要作出了改进。
参考方案
气动爬梯机 器人的实物
参考方案
乐高机器人爬梯子： 爪子部分运用的是曲 柄滑块机构，虽然我 们并没有采用，但是 他的动作过程对我们 自己的设计也有不少 的帮助。
设计方案
上梯运动主要有三部分
下级台阶的固定运动到上一级台阶二者的交替方式
《四足爬楼梯机器人的设计与研究》
《四足爬楼梯机器人的设计与研究》一、引言随着科技的飞速发展，机器人技术已经广泛应用于各个领域。
其中，四足爬楼梯机器人因其独特的移动能力和适应性，在复杂环境下的应用日益广泛。
本文将重点介绍四足爬楼梯机器人的设计与研究，从理论依据、设计原理、实现过程、技术挑战和未来发展等方面进行详细阐述。
二、理论依据与设计原理四足爬楼梯机器人的设计基于仿生学原理，借鉴了自然界中生物的移动方式。
在楼梯环境中，四足机器人能够通过调整自身的姿态和运动方式，实现稳定爬行。
设计过程中，我们主要考虑了以下几个方面的因素：1. 结构设计与材料选择：机器人采用四足结构，每只足均由驱动系统、关节和末端执行器组成。
材料选择上，我们采用了轻质高强度的合金材料，以减轻机器人的重量并提高其耐用性。
2. 运动学与动力学分析：通过分析机器人在楼梯环境中的运动学和动力学特性，确定合理的运动策略和姿态调整方法。
3. 控制系统设计：采用先进的控制算法和传感器技术，实现机器人的精确控制和稳定运动。
三、实现过程四足爬楼梯机器人的实现过程主要包括硬件设计、软件开发和系统集成三个部分。
1. 硬件设计：根据设计要求，选择合适的传感器、电机、驱动器等硬件设备，并进行电路设计和机械结构设计。
2. 软件开发：编写机器人控制程序，实现机器人的运动控制、姿态调整、传感器数据采集等功能。
3. 系统集成：将硬件和软件进行集成，进行实验测试和性能优化，确保机器人能够稳定地在楼梯环境中爬行。
四、技术挑战四足爬楼梯机器人的设计与实现面临以下技术挑战：1. 运动规划与控制：如何实现机器人在楼梯环境中的稳定运动和姿态调整是技术难点之一。
需要设计合理的运动规划和控制算法，确保机器人在复杂环境下的稳定性和可靠性。
2. 动力学与稳定性问题：机器人需要具备足够的动力和稳定性才能应对不同高度和形状的楼梯。
在设计和制造过程中，需要考虑动力学特性和稳定性的平衡问题。
3. 传感器与数据处理：机器人需要配备高精度的传感器和数据处理系统，以实现对环境的感知和实时控制。
爬楼机器人
中文译文B轮组式爬楼机器人的设计与实现1.引言爬楼机器人是一种能适应多种参数楼梯及复杂障碍的移动机器人。
本设计通过轮组交替变换的方式实现机器人的爬楼功能，系统应用无线远程控制模式，采用PWM调速实现机器人的行进控制，通过步进电机驱动实现爬楼和越障功能。
本文完成了对爬楼机器人的硬件系统和软件控制程序设计，并通过实物验证了设计方案的可行性和实用性。
2.爬楼机器人结构现有轮式机器人具有较好的水平移动能力，但其越障性能较差，难以满足现场工作的复杂环境要求。
为了使爬楼机器人能自主探知障碍，并调整运动状态，其硬件系统应包括以下功能模块：主控模块、驱动模块、障碍检测模块、电源模块等。
爬楼机器人控制系统结构图如图1所示。
本系统以STC89C52单片机为控制核心，通过红外传感器探测爬楼机器人周围有无障碍以及车体离障碍的距离等信息，经CPU处理后产生行进控制信号和爬楼控制信号，分别实现直流电机的行进PWM调速控制和步进电机的爬楼越障控制。
图1 爬楼机器人系统结构图3.爬楼机器人的硬件设计3.1系统结构设计轮组式爬楼机器人的整体结构由两部份组成，包括位于机器人中问部位由两个轮组驱动的主车架，及轮组机构。
主车架由一根车轴及辅助支撑部分组成。
机器人的控制部分固定于主车轴四周的支撑机构上，移动时和主轴一起同步旋转。
轮组结构由两个双层的“Y”型铝制支架构成，三个等长的轮辐互成120°夹角，如图2所示。
主轴和用于越障的步进电机分别位于固定于轮辐的交点的内外侧。
车轮的传动部分位于各轮辐的端点处，由大减速比的直流电机直接驱动轮子运动。
从而通过轮组的翻转与步进电机的配合实现机器人水平运动及爬楼动作。
图2 轮组结构示意图3.2控制电路设计该电路采用STC89C52单片机作为控制芯片，各控制部分使用模块化的设计结构。
为了提高整个系统的可靠性，其输入部分采用无线输入控制与键盘输入控制两种形式相结合的方式。
3.3电机驱动电路设计本机器人轮辐处使用直流减速电机，采用集成芯片L298来驱动左右两组直流减速电机。
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爬楼梯机器人设计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：机器人爬行台阶目 录前 言 (1)第一章机械的功能原理设计1．1 实现功能 (2)1．2 原理设计 (2)第二章运动方案设计分析2．1 方案设计 (3)2．1．1 方案一 (3)2．1．2 方案二 (3)2．1．3 方案三 (3)2．2 方案的对比和分析 (4)第三章零件的选定与基本计算3．1 材料选取与电机选取 (4)3．2 驱动系统技术参数的计算 (5)3．2．1 功率的计算 (5)3．2．2 死点位置的计算与处理 (6)第四章 制作与改进4．1 制作过程遇到的问题及改进方案 (7)4．2 调试及改进结果 (7)4．3机械运动方案图 (9)第五章总结5．1总结和设计制作感受 (10)参考文献及相关网址 (11)前言在一个学期的《机械原理》课程学习中，我们学到了有关机械原理的基本概念、基本理论和基本方法。
老师授课深入浅出，很适合我们学习专业课的认识规律，便于我们理解和掌握，在整个课程的学习中取得了良好的效果和成绩。
通过一个学期的学习，我们有了基本的机构分析方面的能力，包括机构结构分析、运动分析、力分析和动力学分析。
对于常用机构，如连杆结构、凸轮机构、齿轮机构等及组合机构有了初步认识。
在课程中对机构的选型、组合及机械传动系统的设计问题也有涉及。
在有了以上知识的基础上，我们可以发挥自己的创新精神，运用老师所传授的设计理念、分析方法和解决问题的方法；利用学校图书馆、上海市图书馆及网络的资源；尝试自己设计较为复杂的机构，实现预定的功能，在实际生产生活中得到应用。
课程设计正给我们这样一个对理论理解情况、对知识掌握程度、对应用创新能力的考察机会。
我们设计制作了“步行者”爬楼梯机器人，应用了连杆机构、链轮机构等，实现机器人在平地的移动，攀登楼梯、越障等动作。
本课题在国际上的研究已很成熟，在工业、军事、航空等领域应用广泛，如爆破车、月球车等。
“步行者”爬楼梯机器人是在目前已有的技术水平和制造能力之下设计简单、实用、可靠的爬楼梯机器人。
它是我们学习效果的体现也是对知识的应用总结。
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。
图2为步行者的运动示意图。
图2 运动示意图第二章运动方案设计分析2．1 方案设计步行者号机器人是在多种设计方案中被最终选定的方案。
在制作之前，我们考虑过很多方案，比较成熟的有三种。
2．1．1 方案一应用坦克车原理（如图3），利用履带和楼梯棱角接触时产生的摩擦力使其爬上32゜倾角的斜坡（楼梯）图32．1．2 方案二前轮的半径为大于100mm，后轮半径根据链轮的传动比来确定。
（如图4）在每个轮子上包上履带，同样利用摩擦力进行攀爬。
图42．1．3 方案三采用四连杆机构，利用仿生学原理实现拾阶而上一步步踏上台阶的动作。
以机架连杆为脚，曲柄为腿设计出步行者号（如图5）图52．2 方案的对比和分析方案一优点：适用于倾角较小的斜坡和楼梯，稳定性好缺点：不适合坡度较陡的斜坡和楼梯，与楼梯的接触为线摩擦，易打滑。
方案二优点：结构简单，便于制作。
缺点：该方案只适用于级数少的台阶，利用其惯性冲到顶端，应用范围窄，稳定性不好。
方案三优点：由于接触面大，不会与台阶产生滑动，所以运动稳定性高。
适用于不同级数、不同高度、不同倾角的台阶。
前两种方案的共同缺点为履带和车轮的连接中会产生打滑且履带与楼梯棱角是线接触也易产生打滑的现象。
为了解决以上两种方案的问题，我们结合书本上四连杆机构的原理进行设计，就形成了步行者号。
最终到考虑运动中的稳定性及动作的美观，所以选定了如今的这个方案。
第三章零件的选定与基本计算3．1 材料选取与电机选取机身自身的强度要求较高，应选用轻质高强度材料，综合经济因素，选用25*25角铁。
轴所受的扭矩较大，应选用的零件的刚度高，所以轴直径为14材料为45钢。
以确保不会受力而变形。
连杆所受的最大力为机身给予的压应力，所以对于材料的要求不高，故采用Q235钢两侧的支撑脚应用重量轻、便于加工的材料，所以选用木板。
为了防止机器人在攀爬时突然断电出现电机倒转等情况，所以选用具有自锁功能的涡轮－涡杆电机。
所选用重量轻，体积小，功率大的汽车雨刮电机。
在连杆和两侧支撑脚固定的部位，选用了滑动轴承，这样可以减少摩擦，使连杆在运动过程中更灵活，减少能量的损耗。
3．2 驱动系统技术参数的计算步行者号机器人重5Kg。
测的电机的实际电压和实际电流分别为12V和10A，即电机的实际功率为120W。
3．2．1 功率的计算由计算机模拟得该设计机器人总重约为10kg（不大于），运动半径为189mm。
图6功率的计算由受力分析（见图6）可知，连杆在水平向上位置时为受力最大，假设系统内的传动为匀速圆周运动，由力矩平衡可得：F0·R Y =F1·R1同一链条上受力相同：F2=F1同理力矩平衡：F2·R2=F3·R3F主和F3 也为同一链条上的力所以主动力矩M主=F主·R=F3·R理论上的输出功率应大于P=M主·ω整理可得：P=[（F O·R Y·R2）/R1·R3]·R·ω选用的为2分的链轮，所以链条节距为四分之一英寸，即6.35mm 由公式链轮分度圆直径=节距/sin(π/齿数)，得：R1=40.49mm，R2=20.31mmR3=40.49mm，R主=10.28mm已知：R Y=189mm F O=10Kg×9.8N/Kg=98N ω=1.5×2πrad/S代入数值得：P=22 .2W每一次传动记效率η=0.8,得出功率小于电机的实测功率所以，设计可行。
3．2．2 死点位置的计算与处理死点问题是在四连杆机构中常遇到的问题，我们在制作过程中也遇到同样的问题。
如图（7）：在本机器中，AB，CD为运动连杆，BC为机身，点A与点B相对固定。
运动过程中，AB，CD分别以A，B为基点顺时针转动（A→B）图7 死点的计算由葛拉索定理可得，A、B、C、D位于同一三角形时，即点A、B、C在运动过程中成一条直线时，为运动过程中的死点。
理论值：AB=189，BC=285，CD=189，AD=285加工时若AB<CD，连杆即有可能变为摇杆运动，形成死点。
但，若在加工过程中使后杆长AB略长于前杆CD(图7 B)，便有效的解决了上述问题。
第四章制作与改进4．1 制作过程遇到的问题及改进方案步行者号机器人已经制作成功。
在不断的修改制作过程中所遇到的问题有。
1．链条过长、减速的次数过多，导致传动的损耗过大。
原形机的传动比为27:1，选用10牙和30牙的链轮，总共进行了三次变速，这样增加了传动中的能量损耗。
改进后进行两次变速，同时缩小了机身，使链条缩短，减少损失。
2．传动轴上的链轮太小，扭力距不够。
原形机的传动轴上选用的是10牙的链轮，这样力矩太小。
从而链轮受力过大断裂。
改进后选用40牙的链轮，既起到减速的目的，同时也增加了扭力矩。
3．由于机身过于庞大、沉重，运动时所需做的功率超过了电机的所能提供的范围。
在第一次制作过程中机身的长度和宽度为步行者号的1.5倍。
且机身两边分别有起固定作用的木板。
再次设计制作时改为去掉木板，用焊接的方法在车身底部增加三点支撑来保持车身的平稳，同时大大减轻了车身的重量。
4．由于平行四连杆机构对两根传动轴的平行度要求相对较高，否则在运动过程中连杆会产生死点，但由于零件制作和装配定位中所累计的误差，很难在几次内调整到最佳的位置。
最终经过多次的调整确保了两传动轴的平行度。
4．2 调试及改进结果根据第一次失败的经验，我们作了如上的相应改动，但在设计机身下的支撑脚时遇到了新的问题。
经过多次的试验才确定为现有式样。
方案一的问题：由于加工中的误差，连杆比设计时短了，导致在运动过程中所累计的误差不断增多，致使支撑点超出台阶的范围，出现下滑的现象。
方案二的问题：方案二是方案一进行的补救，设计时是设想在尾部长支撑脚超出台阶时可以用两侧的短支撑脚维持平稳。
但在实际运动中发现，当用短支撑脚支撑时，整台机器人的重心已经在支撑点后，所以出现了整个机身反转的现象。
方案三是根据原始机机身两边加木板的原理，加长了前支撑脚的长度，同时将后支撑脚与台阶的接触由原先的点接触改为面接触，这样的改动结果确保了运动的稳定性。
图8 改进方案示意图另外，步行者号的运动半径为189mm，在运动过程中我们发现，其运动半径只需1/2d的台阶对角线即可（89.5mm），这样缩短了力臂，同时也减少了举起机身时所做的功。
4．3机械运动方案图第五章个人小结5．1总结和设计制作感受课程设计是毕业设计的预演，使我们有机会尝试设计一套完整的系统，也时我们了解了设计工作的基本流程和设计的方法以及理念。
在这次课程设计过程中，我在有了专业知识的情况又对原来的设计从新考虑研究。