课程案例_29双曲柄机构应用—爬楼机器人(精)

爬行机器人课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习爬行机器人的设计和制作，让学生掌握基础的机械原理和电子技术，培养学生的创新思维和动手能力。

具体目标如下：1.了解爬行机器人的基本原理和结构。

2.掌握简单的机械制图知识。

3.学习基本的电子电路知识。

4.能够使用常用机械工具和电子仪器。

5.能够读懂简单的机械制图和电子电路图。

6.能够设计和制作一个简单的爬行机器人。

情感态度价值观目标：1.培养学生对科学的兴趣和好奇心。

2.培养学生团队合作和解决问题的能力。

3.培养学生爱护工具和设备，安全第一的意识。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括爬行机器人的基本原理、机械结构设计、电子电路设计等。

具体安排如下：1.第一章：爬行机器人的基本原理，介绍爬行机器人的定义、分类和应用。

2.第二章：机械结构设计，介绍机械制图知识，如何设计和绘制爬行机器人的机械结构。

3.第三章：电子电路设计，介绍基本的电子电路知识，如何设计和制作爬行机器人的电子电路。

三、教学方法为了提高教学效果，我们将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。

1.讲授法：用于讲解基本原理和理论知识。

2.讨论法：用于讨论爬行机器人的设计和制作过程中的问题。

3.案例分析法：通过分析成功的爬行机器人案例，帮助学生理解和掌握知识。

4.实验法：通过动手制作和测试爬行机器人，培养学生的实践能力。

四、教学资源为了支持教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用《爬行机器人设计与制作》作为主要教材。

2.参考书：提供相关的机械制图和电子电路参考书籍。

3.多媒体资料：制作相关的教学PPT和视频资料。

4.实验设备：准备必要的实验设备和工具，如显微镜、电路测试仪等。

五、教学评估本课程的评估方式将包括平时表现、作业、考试等多个方面，以全面、客观、公正地评估学生的学习成果。

1.平时表现：包括课堂参与度、小组讨论表现等，占总成绩的30%。

2.作业：包括课后练习和小项目，占总成绩的20%。

爬杆机器人 课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解爬杆机器人的基本构造和原理，掌握相关的物理和机械知识。

2. 学生能描述爬杆机器人的功能和应用，了解其在现实生活中的重要性。

3. 学生能解释爬杆机器人设计中涉及的科学概念，如力、运动、能量等。

技能目标：1. 学生能运用所学的知识，设计并制作一个简单的爬杆机器人。

2. 学生能在团队中合作，进行问题分析、方案设计和实验操作。

3. 学生能通过实际操作，掌握基本的编程和控制技巧，使爬杆机器人完成特定任务。

情感态度价值观目标：1. 学生能培养对科学技术的兴趣和好奇心，激发创新意识和探索精神。

2. 学生能在设计和制作过程中，体会到团队合作的力量，增强沟通与协作能力。

3. 学生能认识到科技对社会进步的推动作用，培养热爱科学、服务社会的情感。

课程性质：本课程为实践性较强的综合课程，结合物理、机械、编程等多学科知识，注重培养学生的动手能力、创新能力和团队协作能力。

学生特点：六年级学生具有较强的观察力、动手能力和好奇心，对新鲜事物充满兴趣，但注意力集中时间较短，需要激发学习兴趣和参与度。

教学要求：教师应注重理论与实践相结合，采用启发式教学，引导学生主动探索，提高学生的实践操作能力和解决问题的能力。

同时，关注学生的个体差异，给予个性化指导，确保课程目标的实现。

通过课程学习，学生能够将所学知识转化为具体的学习成果，为后续学习奠定基础。

二、教学内容本课程以《科学》教材中“机械世界”单元为基础，结合以下内容进行教学：1. 爬杆机器人原理介绍：讲解爬杆机器人的基本构造、运动原理和功能应用，涉及教材中“简单机械”和“力的作用”等章节内容。

2. 爬杆机器人设计制作：a. 材料选择：介绍爬杆机器人制作所需的材料，如塑料、木材、金属等，与教材中“材料分类”章节相关。

b. 结构设计：引导学生学习爬杆机器人的结构设计，包括传动系统、控制系统等，涉及教材中“机械结构”章节内容。

c. 编程控制：教授爬杆机器人的基本编程方法，使学生在实际操作中掌握编程技巧，与教材中“计算机编程”章节相关。

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。

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。

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双曲柄机构应用—爬楼机器人
1.课程案例基本信息
2.课程案例
图1所示为爬楼机器人，机器人本体与平行四边形机构用铰链相连，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。

图2为爬楼状态，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。

图1 爬楼机器人
(a) 爬楼状态A
(b) 爬楼状态B
《机械设计与创新》课程案例
2
(c)爬楼状态C
图2 平行四杆机构运动简图。

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。

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双曲柄机构应用—车门启闭机构
1.课程案例基本信息
课程案例名称双曲柄机构应用—车门启闭机构
课程案例编号
关键词双曲柄机构车门启闭反平行四边形机构
对应知识点连杆机构类型
2.课程案例
图1是公交车车门，采用反平行四边形机构，图2是车门启闭机构简图，主动曲柄等速转动，从动曲柄反向变速转动。

两曲柄同时转动，从而使固连在曲柄上的车门转动，实现两车门同时开启和闭合的动作。

图1 公交车车门图2 车门启闭机构简图。