毕业设计（论文）爬杆机器人的机械结构设计

【精品】毕业设计（论文）-爬杆机器人的机械结构设计 爬杆机器人的机械结构设计摘要论文在比较几类爬行机构的优劣的基础上，确定了机器人本体的大致结构。在此基础上详细阐述了仿生爬行的原理和机器人模块化设计的理念。根据路灯杆的尺寸数据，设计机器人的三维模型。机器人建模的过程 功能的实现与机械结构的尺寸优化 包括以下几个关键点：爬杆机器人设计中的功能机构的协调配合、攀爬手臂夹持重合度的选择、攀爬力的变化与结构参数之间的关系、攀爬力零点的渡过等难点的设计方法和设计准则，为此类爬行机器人的设计提供参考。关键词：爬杆机器人 变直径杆 仿生学 Mechanical Structure design of Pole-Climbing-Robot AbstractIn the paper，the wormlike imitated pole-climbing robot what the author designed and manufactured is non-intelligence mechanical crawler. Based on compared the merits and demerits of several kind of crawling mechanism，confirmed the general structure of robot body. Based on above-mentioned，expatiated the principle of bionic crawling and the theory of modular designing on robot in detail. Based on the dimension data of poles，we have designed and manufactured the model of robot. The design methods and design guidelines during the course of robot modeling achieve the movement and optimum structural design following several key points： Functional coordination between agencies，choice of climbing arm gripping coincidence，changes of climbing force the relationship between the structural parameters，choice of zero point of climbing force and its transition in pole-climbing robot designing. Provides references forth kind of crawling robots designing.Key Words ： pole-climbing robot，variable-diameter pole，bionics目录1 绪论11.1 论文研究的目的和意义11.2 国内外研究现状及存在的主要问题2 机器人的分类3 研究现状4 目前存在的主要问题81.3 研究主要内容和研究对象91.4 本章小结92 爬杆机器人仿生的设计理论研究102.1 仿生机器人概述102.2 总体方案分析112.3 蠕动式仿生爬行方案研究142.4本章小结153 机器人爬行部分的结构方案163.1 爬行机器人本体结构设计准则16 模块化设计基础理论163.2 机器人结构原理方案分析18 夹紧机构方案研究18 传动机构方案分析20 动力系统方案研究23 机器人结构原理及爬行动作原理243.3 变直径杆爬行问题的解决263.4 安全稳定的工作保障27 夹紧力的保证弹簧的设计方法研究273.4 机器人的结构设计27电机的选型及参数选择28 机器人本体的空间结构设计30 抓紧机构尺寸参数的确定33 传动机构尺寸参数的确定37 上、下凸轮的配合研究413.5弹簧的设计与校核423.6本章小结45结语46致谢47参考文献481 绪论1.1 论文研究的目的和意义目前全国日益加快的现代化建设步伐，除了2008年8月在北京举办的奥运会、还有2010年在上海举办的世博会，随着我国国民经济的飞速增长、人民生活水平日益提高，城镇中随之矗立起无数的高层城市建筑，各类集实用性与美观性一体的市政、商业工程诸如电线杆、路灯杆、大桥斜拉钢索、广告牌立柱等 如图1.1 ，它们通常5-30m，有的甚至高达百米，壁面多采用油漆、电镀、玻璃钢结构等，由于常年裸露在大气之中，风沙长年累月的积累会形成灰尘层，该污染影响城市的美观，同时空气中混合的酸性物质也会对这些城市建筑特别是金属杆件造成损坏，加快它们的生锈，并缩短它们的使用寿命，需要定期进行壁面维护工作。图1.1 变直径杆城市建筑为保持清洁，许多国际性城市如厦门、深圳、香港等地规定，每年至少清洗数次。目前传统的清洗技术主要分为人工清洗 化学药剂清洗 和高压水枪清洗等方法。其中人工清洗是由清洁工人搭乘吊篮进行高空作业来完成，工人的工作环境恶劣，具有很大程度上的危险性，工作效率也很低，耗资巨大。化学药剂中所用的去污剂具有很强的毒副作用会对人造成潜在的危害，并易造成环境的二次污染；高压水枪清洗耗能比较大、成本高，且对周边环境有很大的影响。在利用高压水枪进行清洗时，它的周边不能有车辆、行人通过，且不能有过近的建筑物。其它高空作业诸如：各种杆状城市建筑的油漆、喷涂料、检查、维护，电力系统架设电缆、瓷瓶清洁等工作主要由人工和大型设备来完成，但它们都集中表现出效率低、劳动强度大、耗能高、二次污染严重等问题。随着机器人技术的出现和发展以及人们自我安全保护意识的增强，迫切希望能用机器人代替人工进行这些高空危险作业，从而把人从危险、恶劣、繁重的劳动环境中解脱出来。开发能在施工现场实际运用的立柱爬杆清洗机器人，将是很有意义的，必须具有良好的经济效益和社会效益。爬杆清洗机器人的使用将大大降低高层杆状建筑的清洗成本，改善工人的劳动环境，提高劳动生产率，或将带来清洗业的一次革命。这种机器人的研制必将具有很大的社会效益、经济效益和广阔的应用前景。该课题旨在研发一种新型的、结构简单、经济适用、价格便宜、操作简便的适用于路灯杆等杆状城市设施可搭载清洗、维护设备的爬杆机器人，用以解决当前城镇中存在的影响市容的公共设施的清洗、维护问题。该机构要能保证良好的运行效果，低耗能高效率，绿色环保，节省人力物力。1.2 国内外研究现状及存在的主要问题机器人是人类新世纪的伟大发明之一，是传统的机构学与近代电子技术结合的产物，是计算机科学、控制论、机构学、信息科学和传感技术等多学综合性高科技产物，它是一种仿人操作、高速运行、重复操作和精度较高的动化设备，机器人技术的出现和发展，不但使传统的工业生产和科学研究发根本性的变化，而且将对人类的社会生活产生深远的影响。机器人产业己成当代应用最广泛、发展迅速的高科技产业之一。机器人作为高技术领域的重要分支，将成为21世纪各国争夺的经济技术的制高点。 机器人的分类机器人的种类多种多样。从应用环境出发，将机器人分为两大类：工业机器人、特种机器人。或分为两类：制造环境下的工业机器人、非制造环境下的服务与仿生机器人。仿生机器人是未来机器人领域的一个发展方向，按仿生学角度来分可分为螳螂式爬行机器人、蜘蛛式爬行机器人、蛇形机器人、尺蠖式爬行机器人等。按驱动方式来分可分为：气动爬行机器人、电动爬行机器人和液压驱动爬机器人等。按行走方式可分为：轮式、履带式、蠕动式、多足式等。按工作空间来分可分为：管道爬行机器人、壁面爬行机器人、球面爬行机器人、陆地移动机器人、水下机器人、无人飞机、空间机器人等。按功能用途来分可分为：焊弧爬行机器人、检测爬行机器人、清洗爬行机器人、提升爬行机器人、医疗机器人、军用机器人、助残机器人、巡线爬行机器人、玩具爬行机器人等。根据不同的驱动方式和功能等可以设计多种不同结构和用途的爬行机器人，如气动管内检测爬行机器人，电磁吸附多足式爬行机器人、电驱动壁面焊弧爬行机器人等，每一种形式的爬行机器人都有各自的应用特点。 研究现状爬行机器人是机器人大家族中的一员，爬升机器人因为需要克服重力的作用而可靠地依附于爬升表面上并自主移动，完成特定条件下的作业，区别于平面移动机器人，故爬升机器人是机器人领域的一个重要研究分支，从运动方式上来表征的一种机器人，形式是多种多样的。爬行机器人并不少见，但是通常来说，这类机器人大多采用多足来进行移动或是使用腹部的摩擦表层来左右扭动前进。更主要的是，平常的机器人，因为体积或行动方式的影响，不能到一些特殊的地方进行工作，比如说管道，壁面等等特种用途的领域。爬升机器人与一般地面移动机构的最明显不同是需克服重力的作用而可靠地依附于爬升表面上并自主移动，完成特定条件下的作业。最早开始研究且研究最多的是爬壁机器人，适于高层建筑、水力发电大坝等垂直壁面和大球形表面上的危险作业。对于管道外壁表面，已有车轮移动形、姿态可变形、尺蠖形和多关节形机器人，用于石油、化工企业等多为水平管线上的检查和诊断，且牵引力较小。国内外的学者很早就对爬行机器人进行研究工作，获得了丰硕的成果。目前，国内外提出的一些依附于杆体表面的自动爬行机构主要有电动机械式爬杆机器人、电动液压式爬杆机器人和气动蠕行式爬杆机器人等。电动机械式爬行器是由电动机带动链轮、带轮、齿轮驱动夹紧杆体的前后轮向同一方向转动，依靠行走轮与杆体的摩擦力使爬升器沿杆体上升下降螺旋运动爬升机器人的爬行动作是由轮子的安装位置决定的，轮子滚动方向与水平面成一定角度，这样轮子转动时它在杆体上形成的是螺旋轨迹，沿此轨迹通过电动机的正反转该机构便可实现上升和下降运动。电动机械式爬杆机器人和螺旋线运动爬杆机器人都是以电动机带动滚轮压紧杆体，依靠此摩擦力带动整个机器人沿杆体上升和下降。如果工作阻力和重力大于摩擦力就不能安全运作，且机器人总体机构较复杂。气动蠕行式爬杆机器人用气缸驱动机构实现交替夹紧和移动，其向上爬行时气缸动作一个周期的过程为下部汽缸夹紧，上部汽缸松开，提升汽缸活塞杆伸出，上部上升；上部汽缸夹紧，下部汽缸松开，提升气缸体上升，下部上升如此反复，机器人就可以连续爬行。对于气动蠕行式爬杆机器人，其上升和下降运动的实现由气压控制，需要气源和气动控制系统，因此其设备成本较高。国外有代表性的有东京大学研制的关节型行走机器人，可沿水平或垂直的直杆爬行，能跨越法兰、平行杆，并可绕T型杆和L型杆爬行。国内比较典型的有上海交通大学机器人研究所研究开发的一种斜拉桥缆索涂装维护用气动蠕动式爬缆机器人，可在各种斜度的缆索上爬行，能完成缆索检测、清洗等工作，并具有一定的智能性。气动蠕动式缆索喷涂机器人由机械本体、气动系统和控制系统组成。气动系统和控制系统配合完成机器人的移动、夹紧和喷涂作业。机械本体是本系统的核心部分 如图1.2 所示 , 它包括上体、下体、移动机构和喷涂机构。上体和下体都由变刚度弹性导向机构、平行式自动对中夹紧机构及支撑板组成, 其中平行式自动对中夹紧机构设计巧妙, 结构简单 如图1.3所示 。机器人运动时, 移动机构配合上、下体夹紧气缸的不同动作组合, 可以实现机器人蠕动式间歇上升或下降。机器人在下降过程中, 由喷涂机构来完成缆索防腐喷涂任务。针对机器人运动过程中间歇运动特点, 设计一种能够使喷涂厚度均匀一致的喷涂机构是本文重点, 关键问题是得出喷涂机构实现连续喷涂的条件。图1.2 气动蠕动式缆索喷涂机器人机械结构简图图1.3 夹紧机构示意图清华大学研发设计的爬杆机器人采用自重式锁紧机构 如图1.5 a 所示 ，机器人靠自重压迫钢球使滑块 机械手 锁紧在杆壁上，可以爬行较小范围的变直径杆，但该结构只可单向爬行 从下往上或是从大直径处向小直径处爬行 。该机构改进后可爬升和返回，如图1.5 b、c 所示，由小气缸推动钢球解锁，便可双向爬行，但需要加上一套气动控制设备。目前要实现变直径杆的爬行和返回则只能依靠气动蠕行式爬行器来解决 如图1.3、1.4所示 ，其上升和下降由气压控制，设备成本较高。图1.5 钢球自锁类爬杆机器人哈尔滨工程大学研发的沿桅杆或绳索爬行的机器人，采用曲柄连杆机构作为传动机构，机器人是由两个形状相似的圆形套筒内嵌有一对活动V型卡爪、一对槽型凸轮、铰链、压力传感器、连杆、镶嵌在顶部滑块四周的检测仪、电机等零部件构成，其运动机构如图1.7所示。图1.7 爬缆机器人机构简图在曲柄与连杆的两端分别铰接上两个滑块 即作为自锁套 作为机器人末端执行装置，使两个滑块分别作为机架交替上升，从而实现机器人沿桅杆爬行；其中上滑块与曲柄相连，相应的连杆接下滑块。当机构具有向下运动的趋势时，下自锁套因受到自锁机构的限制而固定不动，把其受到的向下的力转化为向上反作用力，推动机构向上运动。 目前存在的主要问题由上面叙述及调研可知目前国内外所设计制造的各种电机机械式爬行器均有一个缺陷：它们大多采用凸轮机构夹紧，由于凸轮机构的不可伸缩性，一个爬行器只能爬行特定直径的等直径的杆件。目前要实现变直径杆的爬行则只能依靠气动蠕行式爬行器来解决，其上升和下降由气压控制，还需要气源和气动控制系统，因此其设备成本和维护费用较高。综合文献显示，目前国内外尚没有在此类爬行机构方面的深入研究。鉴于绿色和环保的主题，因此，有必要研发和制造一种利用简单的机械结构来替代繁琐的气动设备实现变直径杆的攀爬，同时在爬行过程中可携带其它清洁能源实现对路灯杆等杆状城市建筑的清洗作业的设备，这正是本课题所要解决的。1.3 研究主要内容和研究对象在阅读国内外有关爬杆机器人的文献后，总结出适合爬杆机器人的执行机构。通过对路灯杆等杆状城市建筑的测量和现场考察，提出爬杆机器人的设计方案并设计出满足条件的立柱清洗机器人。在该课题的研究过程中，提出一些此类机构的设计理念和设计思想，可供其他设计人员参考。建立爬杆机器人的动力学模型；展开爬杆机器人的动力学研究；提出此类爬行机器人的设计方法和设计准则。拟解决的关键问题：功能的实现与机械结构的优化。研究对象：变直径杆爬行机器人。1.4 本章小结本章节首先从市场需求和环境保护的角度出发，引出了爬杆机器人的概念。通过大量的事例案例，说明爬杆机器人所具备的非人力可以取代的功能。从而催生出人们对研制出一套完整的、可靠的爬杆机器人的强烈愿望，证明了爬杆机器人在中国现代化建设中的重大作用。然后列举大量国内有关爬杆机器人的设计案例，阐述其原理，分析利弊。最后在以上阅读大量文献的基础上，说明本课题的研究方法和研究内容。2 爬杆机器人仿生的设计理论研究2.1 仿生机器人概述 生物在经过了千百万年的进化之后，由于遗传和变异的原因，已经形成了从执行、感知、控制方式，一直到信息加工处理、组织方式等诸多方面的优势和长处。仿生机器人这门学科产生和存在的前提就在于，生物经过了长期的自然选择进化而来，在结构、功能执行、信息处理、环境适应、自主学习等多方面具有高度的合理性、科学性和进步性。而非结构化的、未知的工作环境、复杂的精巧的高难度的工作任务和对于高精确度、高灵活性、高可靠性、高鲁棒性、高智能性的目标需求则是仿生机器人提出和发展的客观动力。人爬树时，两脚夹紧树杆，两腿一蹬，两手抱住树杆上移，然后两手抱紧树杆，收腿提脚上移，一步一步向上爬行。人爬树姿势如图2.1所示。图2.1 爬树姿势“模仿生物的身体结构和功能，从事生物特点工作的仿生机器人，有望代替传统的工业机器人，成为未来机器人领域的发展方向”。“2004年8月在沈阳举行的2004IEEE机器人学与仿生学国际学术会议”上，与会的机器人学专家这样表示。日本东京工业大学教授广濑茂男曾获得IEEE颁发的领先成就奖，是世界机器人研究领域的权威科学家。在他看来，模仿生物活动机能和身体结构的仿生机器人，应当是机器人研究领域未来的发展方向。他说，很多生物为了生存，在进化过程中具备适应大自然的独特功能，科学界在机器人的发明制造上，就应当借鉴一些生物的独特本领为人类服务。所以，仿生机器人必将是超出人类一般需求之前探索的一门真正的前沿科学。仿生机器人是机器人发展的最高阶段，它既是机器人研究的最初目的，也是机器人发展的最终目标之一。仿生机器人就是模仿自然界中生物的外部形状或某些机能的机器人系统。从仿生学的角度来看，仿生机器人是仿生学技术的完美综合与全面应用。从本质上来讲，所谓”仿生机器人”就是指利用各种光、机、电、液等各种无机元器件和有机功能体相配合所组建起来的在运动机理和行为方式、感知模式和信息处理、控制协调和计算推理、能量代谢和材料结构等多方面具有高级生命形态特征从而可以在未知的非结构化环境下精确的、灵活的、可靠的、高效的完成各种复杂任务的机器人系统。2.2 总体方案分析欲使机器人在壁面上自由地移动，必须具备两种功能：贴附功能与移动功能。贴附方式有吸附式和夹持式两种，运动方式有轮式、履带式、腿式及蠕动式四种。这些不同的方式可以进行多种组合，构成多种风格的机器人。吸附式是通过面接触方式紧贴于壁面上，夹持式是靠点夹紧在杆上。吸附方式又有真空吸附和电磁吸附之分，其中真空吸附式用得比较多，因为它对壁面的要求不十分严格；电磁吸附承载能力大，有很强的适应能力，但其应用范围窄，需要杆件壁面含有电磁场可吸附的含铁、钻、镍等材料。各种贴附方式的优缺点和比较如表2.1所示。表2.1爬行机器人贴附方案的比较贴附方式概要特点夹持式机械手由夹紧力产生的摩擦力是机械手夹紧在杆体上能适应任何壁面吸附式真空吸附真空泵设置许多吸盘，由真空泵装置产生吸附力，使机器人吸附在壁面可实现小型、轻量化，无需附加供气装置，但要求壁面有一定平滑度喷射器在本体上安装喷嘴，由喷射器经喷嘴将压缩空气喷出，其周周围形成真空，吸附在壁面上上能效低、噪音大，且需要供供气装置，但可以达到高真空空度，对壁面适应性强强电磁吸附永磁体由永磁体产生吸附力，吸在壁面上吸附时不需外部能量，但只适用于导磁性壁面的吸附电磁铁电磁铁通电将其吸附在壁面上吸附时需要电能，也只适用用上上于导磁性壁面的吸附在设计移动机器人系统时，首先应考虑机器人的用途，因为不同的用途，移动机器人的移动机构是不同的。此外，还应考虑机器人的工作环境、耐久性、稳定性、机动性、可控性、复杂性、外型尺寸及制作费用等。作为杆件爬行机器人，根据现有的技术方案，有很多种移动方式可供选择。各种移动方案的比较见表2.2所示。表2.2 爬行机器人移动方案的比较移动方式优点缺点轮式移动速度快，控制方便，转弯容易。接触面积小，越障能力差，易打滑。履带式接触面积大，承载能力大，移动速度快，适应能力强。履带磨损大，结构复杂，机动性差。腿式越障能力强，承载能力大，机动性好，具有很强的壁面适应能力。结构复杂，间歇移动，速度慢，关节和足数多，控制复杂。蠕动式承载能力大，运动平稳，控制简便，适应能力比较强。运动速度慢，结构复杂。要求所要设计的这种爬行机器人，它的工作对象为各种型号的城市杆状建筑，要求承载能力大、接触面积小、速度适中，适应能力强，能越障碍物。通过比较各种方案，我设计了一种尺蠖式蠕动爬行结构形式，这是一种新颖的变直径杆仿生爬行机构设计方案，该方案能基本满足我们设定的工作状况。在爬行机器人结构中用尺蠖蠕动式爬行具有很多优点，可实现在运动方向上任意长的距离提升重物，较同功能的其它机构，能获得更大的锁紧力，从而可传送较重的物体，结构简单紧凑、运行平稳，控制简便，还可以根据使用要求，作各种变形设计，具有较高的技术经济效果。2.3 蠕动式仿生爬行方案研究既然是仿生尺蠖式蠕动，那么在本机器人的设计中，将以实现机器人躯干的伸缩为往复运动的主要动作为目标。往复运动的实现有很多种，常见的机构有：不完全齿轮齿条双侧停息机构、曲柄连杆机构、圆柱齿轮齿条机构、螺旋丝杆机构等。由上可知，尺蠖运动具有以下特点：尺蠖运动体的结构简单；运动所需的驱动器数目少；依靠摩擦力传递运动；尺蠖运动是一种周期性动作。如果把尺蠖运动在一个动作周期内的蠕动分开，可分为四步：上部松开，躯干静止 最长 ，下部夹紧；躯干缩短，上部夹紧，下部夹紧；下部松开，上部夹紧，躯干缩短 最短 ；下部夹紧，躯干静止，上部夹紧；上部松开，躯干伸长 最长 ，下部夹紧。经过上述四步，在一个动作周期中尺蠖向上爬一步。上述的几种往复运动机构各有自己的优缺点，其中曲柄连杆机构可以很好的协调好机器人的整体工作。综上所述，当我们选取曲柄连杆机构作为往复运动的实现机构时，该机器人的爬行动作原理示意如图2.3所示。图2.3 机器人爬行动作原理示意图该机器人是模仿人的爬树动作而设计的。爬树时，两脚夹紧树杆，两腿一蹬，两手抱住树杆,人向上移，然后两手抱紧树杆，收腿提脚上移，一步步向上爬行。在机器人的设计中，人的手臂和腿演化成机器人的上下机械臂，手和脚演化成上下机械手。曲柄连杆机构作为收缩的往复运动机构，凸轮机构 下并联盘形凸轮、上移动凸轮 作为上下机械手的协调连接部件。本章小结本章从仿生机器人的角度出发，介绍了仿生机器人对机器人研究的巨大贡献。从而确定，本课题的爬杆机器人的攀爬动作是模仿人或者动物的爬树动作。机器人在壁面上自由地移动，必须具备两种功能：贴附功能与移动功能。通过比较各种贴附方案和移动方案确定本课题的贴附及移动方式。3 机器人爬行部分的结构方案尺蠖式爬杆机器人的主要用途是作为杆上传送的载体，本体结构设计是爬行机器人的核心部分，要求承受一定的负载并能保持稳定的爬行动作。因此首要的目标是使机器人能够在较长的爬行距离内安全可靠的爬行，在此基础上，进一步的使机器人移动灵活，结构简单，操作方便，满足一定的技术性、经济性要求。3.1 爬行机器人本体结构设计准则尺蠖式爬行机器人的本体结构设计是本论文的关键，在此采用模块化设计方法对机器人本体进行模块化设计，模块化设计方法分为基于结构特征的设计方法和侧重功能分解的设计方法，将根据功能划分方法对爬行机器人进行设计。 模块化设计基础理论模块化设计是在产品设计和生产不断发展的过程中逐步形成的，是一种设计方法。而模块化设计思想却由来己久，其基本思想是以产品 系统 的总功能为对象，以功能分析为基础，将整个产品分解为若干特定的模块，然后通过模块的不同组合，可以得到不同品种、不同功能的产品，以满足市场的各种需求。模块化又称模件化，模块化的定义有很多种，但是按其概念有如下的定义：由若干个具有不同用途 或性能 并可互换的模块，经不同的组合，以满足不同需要的这种方法称之为模块化。由此可见模块化应具有四个基本含义：1 必须具有一定数量的模块；2 应用系统组合原理；3 最终要获得能基本满足各种不同功能的需要；4 模块化的可分性。进行模块化设计时，必须首先把产品划分为若干模块，然后以模块为基本单元进行设计。因此，模块合理划分与否将直接影响产品的性能、外观以及模块通用化的程度和成本。模块化产品，通常按功能将产品划分为若干单元，并使功能单元独立化，这些单元被称为功能模块，然后由功能模块系统实现产品的总功能。 爬行机器人的模块化设计要求我们按照功能划分的模块化设计方法，将爬行机器人划分为夹紧模块和传动模块。模块之间除标准化的机械与电气连接接口外，其设计相互独立。模块之间在模块化设计中应遵循如下基本原则：模块应具有自身的独立性。可用有限数目的模块构成不同组合的产品。模块的稳定性。模块的经济型。模块化设计的核心思想是将产品进行模块划分后，通过对某些模块进行重新设计或变异设计得到新的产品。根据此思想，我们可以对爬行机器人进行各种变形设计，满足不同使用要求和应用环境要求。尺蠖式爬行机器人的本体是执行爬行运动的驱动平台和清洗维护设备的搭载平台，因此本体机构是整个系统的重要组成部分。为使机器人能够安全、方便的完成工作任务，要求本体移动灵活，安全可靠，小巧轻便，本体机构设计的优劣是评价整个系统性能的首要指标。由于爬行设备的特殊性，所以设计时需要考虑的主要问题有：从机器人爬行动作的特殊性及提高运动性和安全性方面考虑，需尽量使爬行机器人的体积小、重量轻。从系统的工作性能上考虑，应尽量使爬行机器人的工作冲击较小，运行平稳，提高工作时的稳定性。从机器人的作业环境来看，由于在杆上爬行，在结构设计时应该充分考虑空间对结构尺寸的限制，力求机构简单可靠。由于机器人的体积受限，所以在设计和布置时需要在尽量保证机构功能、强度和性能的条件下，尽量减小零部件的体积。在布置各部件时，除考虑部件自身占据的空间地位外，还要给予检查、维修及更换部件时所必要的空间。从系统的成本以及各零部件的加工难度和加工时间考虑，各零件和材料的加工和选取，尽量采用市场上可采购的材料和己有小零部件 如螺栓、弹簧等 ，减少自行设计和加工的元件，以减少设计难度和提高系统的可靠性，降低样机制造成本。3.2 机器人结构原理方案分析尺蠖的运动方式是一种蠕动爬行，蠕动是一种周期性的动作，蠕动体的姿态呈现某种规律性的变化。机器人的本体是指机器人移动作业的部分。我们所设计的尺蠖式爬行机器人的本体部分主要由三个机械单元组成，分为上、下夹紧机构和传动机构，传动机构在中间分别与上、下夹紧机构相连接。上、下夹紧机构分别起着保持器的作用，而躯干部分则起着推进器的作用。 夹紧机构方案研究根据爬行机器人的运动特点，夹紧机构是关键，所产生的夹紧力应能保证机器人在单步运动中一端夹紧在杆上，使机器人在单步工作中保持稳定，夹紧-放松的运动过程能自如的进行。综合考虑机器人系统工作环境和性质，主要有两种夹紧方式：机械式装置和液 气 压式装置。两种方式都能产生足够的夹紧力，各有其优点。液 气 压式夹紧装置夹紧力调节方便、工作状态稳定可靠，但需要液 气 源和液 气 动控制系统支持，体积庞大、噪音污染大并且其设备成本和维护费用较高。绍了上海交通大学机器人研究所研究开发的一种气动蠕动式缆索机器人，其爬升机构简图如图l.2所示，其夹紧机构如图3.1所示。图3.1 气动蠕动式爬缆机器人夹紧机构机器人上、下体安装板上各沿圆周均布有3个可沿径向调整的安装块，用于夹紧缸、夹紧爪、导向缸和导向轮总成在不同直径的缆索上安装。上、下体安装板上开有安装口，供机器人在缆索上的安装。机械式夹紧装置加紧力调节不方便、工作状态视结构而定、结构简单、噪音小、费用低。如图3.2所示为一种轮式爬行机构，它利用弹簧将滚轮压紧在管道外壁，由滚轮滚动带动爬行机构在管道外壁行走。这种机构适用于管径较大的情况，连续行走速度可调且比较快，但无越障能力。图3.2 气动蠕动式缆索机器人夹紧机构对夹紧机构的要求是：能产生足够大的夹紧力、放松和夹紧收放自如、结构简单、轻量化。结合实际情况，我选用机械夹紧装置。 传动机构方案分析传动机构是机器人的躯干，它是连接机器人上、下机械臂的枢纽和协调机器人上、下机械手动作的控制中心，是机器人设计的重要部分之一。如第二章节 2.3 所介绍的，通过比较各种传动机构的优劣，采用曲柄连杆机构作为本机器人的传动机构，如图2.3，当机械手夹紧杆体时，相应部分对应杆体是静止的；反之，当机械手松开杆体时，相应部分对应杆体是运动的。图3.3 曲柄滑块机构运动原理图电机带动曲柄转动，曲柄连杆机构又把运动传递到上机械臂，同时下机械臂也要做相应的运动来配合上机械臂的运动。曲柄连杆机构作为连接机器人上、下机械臂的枢纽，它所能做得运动仅仅只是曲柄回转、连杆摆动，如图3.3所示。要寻找一种合适的机构来衔接上下机械臂的运动，即在电机回转带动曲柄转动的同时，上下机械手要作出相应的配合动作。在前面第二章 2.3 介绍中，已经选定用曲柄连杆机构作为机器人的躯干主体，曲柄回转，滑块往复运动。在移动凸轮机构中，可以将移动凸轮的往复运动转化成从动件的往复运动，如图3.4所示。图3.4 移动凸轮机构运动示意图移动凸轮机构的从动件顶杆和机器人的上机械臂固接，这样移动凸轮的水平往复运动就转化为上机械臂的往复摆动，移动凸轮和上机械臂就构成了 移动 凸轮摆杆机构。这样就将曲柄滑块机构中的滑块用 移动 凸轮摆杆机构中移动凸轮代替，盘形凸轮设计成对称形式就可以推动一对机械臂摆动。当上、下机械手协调配合动作如图2.3所示过程时，机器人方能作出符合我们要求的攀爬动作。曲柄在电机带动下作回转运动，很显然，盘形凸轮机构中，可以将盘形凸轮的回转运动转化成从动件的往复运动，如图3.5所示。图3.5 盘形凸轮机构运动示意图盘形凸轮机构的从动件顶杆和机器人的下机械臂固接，这样盘形凸轮的回转运动就转化为下机械臂的往复摆动，盘形凸轮和下机械臂就构成了 盘形 凸轮摆杆机构。如第二章 2.3 所介绍的，曲柄回转一周，上、下机械臂的动作一个循环，机器人整体向上攀爬一步。由于电机是匀速转动，所以盘形凸轮的近休止角和远休止角是近似在180的方向水平”对称”的，这里讲的对称只是一种相对的概念，并不是严格意义上的对称。因为机器人的机械臂是成对出现的，所以下盘形凸轮应该是成对出现的。而且因为下机械臂的动作要一致，所以下盘形凸轮应该按近似大径对称装配。 动力系统方案研究目前对于机器人的动力系统有多种不同的选择方案，可以采用电气驱动、液压驱动、气压驱动等不同的方式。不同的动力系统具有不同的特点，根据不同的工作环境和应用场合，按照具体的要求来选择最适合的动力系统可以达到预定的目标。表3.1为不同的驱动方式的性能对照表。表3.1 驱动方式性能对照表项目技术要求动作快慢速度稳定性驱动力环境要求控制距离经济性系统结构使用维护速度调整气压驱动较低较快较差中等适应性好中等便宜简单简单容易液压驱动较高较慢良好最大不怕振动短较贵复杂稍高很容易电气驱动较低慢很好较大一般短一般稍复杂简单困难气压驱动使用压力通常在0.40.6MPa，最高可达1MPa。气压驱动的优点是响应速度快，结构简单，控制方便；缺点是功率质量比小，装置体积大，同时由于空气的可压缩性使得机器人在任意定位时，位姿精度不高。气压驱动不可避免的存在漏气的问题和气压装置体积较大，这一点不符合本爬行机器人的工作空间的要求，不适合在本系统中使用。液压驱动系统用2-15MPa的油液驱动响工作稳定性和定位精度，但由于有漏油的问题，也不适合在本系统中使用。电气驱动是利用各种电机产生的力或转矩，直接或经过减速机构去驱动负载，减少了由电能变为压力能的中间环节，直接获得要求的机器人运动。由于电气驱动具有易于控制，运动精度高，响应快，使用方便，信号监测、传递和处理方便，成本低廉，驱动效率高，不污染环境等诸多优点，电气驱动己经成为最普遍，应用最多的驱动方式，符合本系统要求。所以选择电气驱动的方案。 机器人结构原理及爬行动作原理在预紧拉力弹簧夹紧机构中，预紧拉力弹簧和凸轮机构相组合，利用预紧拉力弹簧的柔性可调的夹紧活动范围和凸轮机构的升程差复合成爬行机器人的机械手雏形。预紧拉力弹簧作为上下机械手夹紧的动力源。机器人传动机构 曲柄滑块机构 中的滑块设计成上 移动 凸轮摆杆机构中的移动凸轮，在机构上巧妙结合，与此同时实现了零件的多功能复合。曲柄滑块机构中的曲柄和下 盘形 凸轮摆杆机构中的盘形凸轮固结在一起，同步运动。至此，由曲柄滑块机构和凸轮摆杆机构就构成了蠕行式仿生变直径杆爬行机器人的基本框架。综上，机器人的结构原理如图3.6所示。图3.6 机器人结构原理图结合图2.3中可以看出，机器人的爬行动作原理可分为以下5步：在初始状态1时，下机械手夹紧、上机械手松开，下并联盘形凸轮装在直角减速电机输出轴上；电机回转，驱动曲柄及和曲柄固接在一起的下并联盘形凸轮顺时针转动，推动下机械臂摆动，与此同时带动和连杆联接在一起的上移动凸轮向下移动、推动上机械臂摆动，当下并联盘形凸轮转过升程角时，下机械手松开，与此同时上移动凸轮向下移动至空行程、上机械手抓紧，即状态2；电机继续回转，此时上机械手夹紧、下机械手松开，机器人下部在电机的提升拉力下向上移动，当曲柄和连杆重叠共线时，机器人下部被提升到极限位置，即状态3；电机继续回转，当下并联盘形凸轮转过回程角时，下机械手夹紧，与此同时上移动凸轮向上滑过空行程、上机械手松开，即状态4；电机继续回转，因为下机械手夹紧、上机械手松开，所以机器人上部在电机的提升推力下向上移动，当曲柄和连杆拉直共线时，机器人上部提升到极限位置，即状态1。，电机每转动一圈，机器人整体向上爬行一次，重复15就可以准确实现机器人机械手之间的协调动作和机器人整体的蠕行爬行。3.3 变直径杆爬行问题的解决纯凸轮夹紧机构的不可调性，成为机器人爬行变直径杆的最大障碍，是机器人设计中的”瓶颈”，如何解决变直径杆的夹紧问题，成为此类爬行机器人设计中的突破点。必须采用柔性夹紧机构才能达到我们预定的目的，预紧拉力弹簧夹紧机构就可以很好的实现这点。图3.7 凸轮、滚子运动原理图如图3.6所示，当需要夹紧的时候，预紧弹簧力通过机械臂传动使机械手夹紧在杆体上，当需要松开的时候，用凸轮将机械臂顶开使机械手放松，采用凸轮的运动来控制夹紧爪的动作，避免了直接采用凸轮夹紧机构的不可变性。机器人攀爬杆状城市建筑时，随着凸轮的回转，滚子只在凸轮的远休止角处 凸轮大径 和凸轮接触。而在其它位置，滚子处于悬空状态，如图3.7所示，黑点虚线所围区域为滚子的实际活动范围，滚子的实际运动路线随着机器人爬行的杆件直径尺寸变化而自适应，这样，一个机器人就可以依靠弹簧的预紧力爬行一定尺寸范围内的变直径杆。3.4 安全稳定的工作保障 夹紧力的保证弹簧的设计方法研究夹紧力 夹持力 的保证是机器人夹紧在杆体上和能够顺利爬行的一个更要保证。在本例中，机器人夹紧力是依靠预紧弹簧的拉力提供的，这里就涉及到弹簧的设计方法问题。满足 安装载荷 要求 、安装长度、工作载荷 要求 、工作行程、要求刚度、载荷作用次数、载荷类型 等设计要求后，即可设计出满足要求的弹簧。在满足最小弹簧力的条件下，选用材料最细，中径最大的弹簧，这样就可以保证拉紧力的前提下设计出来的弹簧圈数尽可能的多，也就可以保证弹簧在拉升时，最大拉紧力尽可能的小。在最理想的状况下是，弹簧在满足预紧拉力的情况下，弹簧拉伸后，弹簧拉力不变，但是在现在普通的机械弹簧式实现不了这一要求的，这样就只能选择最合适的弹簧参数以满足弹簧拉力在弹簧拉伸时，拉力尽可能的变化小。3.4 机器人的结构设计在此类爬行机器人的设计中，我们要注意的一个关键点就是机构的连贯协调动作的完成，特别是机械手的协调动作、机械手和躯干 曲柄连杆机构 之间的协调动作。而机械手之间的协调动作又要依赖于曲柄连杆机构、凸轮摆杆机构之间的协调动作。在此机器人的设计中，采用了SolidWorks2010来进行机器人结构的尺寸参数的确定。特别是上移动凸轮和下并联盘形凸轮的设计，它们都要依靠曲柄、连杆的相对运动以及工作范围来确定尺寸参数，而曲柄、连杆的尺寸参数的设计又依赖于它们的运动规律和机构整体的尺寸。 电机的选型及参数选择在机器人的设计中，电机的选择很重要，对于爬行机器人而言，电机的结构和传动形式都是机构设计所需要考虑的重要方面。如图3.6所示机器人结构原理简图中，电机主轴应该垂直下盘形凸轮安装。作为一个爬行机器人，在满足设计要求的前提下，机器人各部件的相关参数如尺寸、形状等对机器人的整体的稳定性都有着至关重要的影响。电动机作为机器人攀爬的动力源和主要部件之一，它的尺寸、形状也影响到机器人其它相关部件的尺寸。从结构的紧凑性方面考虑，在电机传动轴向上，直角电机比标准电机占用更小的空间。经比较选用厦门精研自动化元件生产的直角减速电机 标准电机+直角中实减速箱 作为机器人攀爬的动力源，如图3.8所示。该类型电机减速比为1：3-1：180可调，只需要选择不同减速比的直角减速箱即可，当加上一级中间减速箱后，减速比可达1：200-1：1800。只需转换接线开关，电机即可正反转。功能部件设计模块化，可直接叠加。整个机构外壳由铝合金制作，内部结构紧凑，密封性、润滑性都比较好。电机正反转接线如图3.9所示。将开关 sw 切换至 cw 侧，电机顺时针旋转；将开关 sw 切换至ccw侧，则电机逆时针旋转。这里旋转方向是指面对电机输出轴端，顺时针旋转为cw，逆时针旋转为ccw。1.电机主轴；2.直角中实减速箱；3.标准电机：4.接线盒图3.8 直角减速电机图3.9 电机正反转接线图电动机作为机器人攀爬的动力源和主要部件之一，它的结构尺寸也影响到机器人其他相关部件的尺寸，直角电机相对标准电机特殊的空间结构尺寸也是笔者选择它的一个主要原因。图3.10 转矩-转速曲线在精研电机的直角减速可逆电机系列中，各电机的外形一致，尺寸随电机的功率参数变化不大，电机各配件基本实现通用，电机的组装简单，在某部分出现故障时也可迅速更换或维修，节约工作时间和成本，这也是模块化设计的一个主要原因。初步选用25w直角减速可逆电机。型号为80YR25GV22。电机80YR25GV22转矩-转速曲线如图3.10所示，日常所用交流电为220V/50HZ，在电机转速约为0-1000r/min范围内，电机的转矩-转速曲线近似成线性关系。 机器人本体的空间结构设计查阅相关文献，查找国内目前做爬杆机器人的案例，分析其优点和缺点。综合考证，设计出自己的一套可以实现爬杆功能的机器人，完成机器人的机构设计和结构设计，最后经过多次方案修改完善，变直径杆攀爬机器人的机械空间结构初步设计如图4.4所示。1.电机连接件；2.导杆 右 ；3.上机械手连接臂 左 ；4.上机械手连接臂 右 ；5.机械手；6.橡胶；7.导杆 左 ；8.滑套；9.移动凸轮；10.弹簧；11.连杆；12.曲柄；13.并联盘形凸轮 左 ；14.并联盘形凸轮 右 ；15.弹簧；16.下机械手连接臂 左 ；17.下机械手连接臂 右 ；18.电机。图3.11 机器人爬行部分外观图爬行部分主体结构为2根长约为400mm的铝合金管 具体尺寸可随时在模型中修改，批量生产可以用硬塑料管代替 作为机架和机器人上部滑动的导杆 2 、 7 ，同时作为旋转部分的轴，结构紧凑、零件多功能。以导杆 2 、 7 为转动轴和固定支架，其上下分别设置有上、下机械手连接臂 3 、 4 、 16 、 17 ，两对机械手连接臂 3 、 4 、 16 、 17 以剪刀方式交叉安装，以导杆 2 、 7 为转动轴，其上装有机械手 5 ，分别为上、下机械手；在上、下机械手连接臂 3 、 4 、 16 、 17 的另一端分别设置有预紧拉力弹簧 10 、 15 。预紧拉力弹簧 10 、 15 的作用是使机械手 5 产生足够的摩擦力抱紧立柱。在导杆 2 、 7 的下部设置有电机 18 ，其输出轴上安装有并联盘形凸轮 13 、 14 和曲柄 12 。曲柄 12 通过连杆 11 与移动凸轮 9 相连。上机械手连接臂 3 、 4 装在滑套 8 上，上机械手连接臂 3 、 4 又和移动凸轮 9 组成 移动 凸轮摆杆机构，曲柄连杆机构带动机构上部的 移动 凸轮摆杆机构运动，实现机构的上升和相对运动。凸轮联动机构由两套凸轮摆杆机构构成，其中：一套由上机械手连接臂 3 、 4 和移动凸轮 9 构成，一套由下机械手连接臂 16 、 17 和并联盘形凸轮 13 、 14 构成，它们分别装在导杆 2 、 7 的上、下部；通过曲柄 12 、连杆 11 将并联盘形凸轮 13 、 14 、移动凸轮 9 连接起来，使整个机构形成一个整体，上部的摆杆机构在曲柄连杆机构的作用下可以沿导杆 2 、 7 上下移动。在电机的驱动下，上、下机械手连接臂 3 、 4 、 16 、 17 摆动并带动机械手 5 实现依次夹紧和放松的联动。减速电机 18 的回转，驱动曲柄 12 及和曲柄 12 固接在一起的并联盘形凸轮 13 、 14 转动，推动下机械手连接臂 16 、 17 摆动，实现下机械手 5 的抓紧和松开；与此同时带动与连杆 11 固接在一起的移动凸轮 9 上下移动，推动上机械手连接臂 3 、 4 摆动，实现上机械手 5 的抓紧和松开；最终准确实现机械手 5 的要求的协调动作和机构整体的蠕行式爬行。 抓紧机构尺寸参数的确定如节4.1中所述，作为管外爬行机器人，结构的紧凑性显得很重要，这就要求我在结构设计中一定要尽量压缩空间，设计出结构简单、紧凑、稳定的零部件，在满足要求的前提下，总装在一起的各零件之间的空间间隔应尽可能小。减速电机作为机器人上质量最大的零部件，它的安装位置对机器人整体稳定性有着重大的影响。电机安装位置如图3.12所示。图3.12 电机、导杆位置尺寸关系上、下机械手连接臂装在导杆上，以导杆为旋转轴，在预紧拉力弹簧拉力的作用下有夹紧的趋势，当电机带动下盘形凸轮做回转运动时，在摆杆摆动的同时，装在摆杆机构上的滚子就在凸轮上做环绕运动。当凸轮大径和滚子接触时，机械手连接臂 剪刀角 角度张大，机械手松开立柱。 如图3.13 a b 图3.13下机械手松开时凸轮、滚子位置关系图反之，当电机旋转到凸轮小径到达滚子处时，机械手连接臂 剪刀角 角度减小，如果机器人处于爬杆状态，则滚子悬空，不和凸轮小径接触，黑点虚线所围区域为滚子的实际活动范围，滚子的实际运动路线随着机器人爬行的杆件直径尺寸变化而自适应，机械手夹紧立柱。在攀爬杆状城市建筑直径范围为D 140mm时，机械手连接臂绕导杆摆动角度范围在4以内，为了给机器人往杆状城市建筑上顺利安装 环抱 留有一定的余量，设计机械手连接臂绕导杆摆动角度范围为8。机械手连接臂绕导杆摆动角度示意如图3.14所示，虚线为杆状城市建筑的直径范围，双点划线为机器人在攀爬该直径范围时机械手和机械手连接臂铰接轴的轴心位置所在圆。将机械手连接臂设计成圆弧形是为了更加节省空间，使机器人整体结构显得更加紧凑。图3.14 机械手连接臂绕导杆摆动角度示意图如图3.15所示，两个导杆之间的距离为120mm，已经为定值。在初始位置时，爬杆机器人的两个下机械手处于夹紧状态，其抓紧力是由弹簧提供的，所以其机械臂设计成剪刀的结构形式，以保证在初始位置时夹紧。机械臂设计成圆弧形状，一方面是为了节省空间，使机器人整体结构显得更加紧凑；另一方面，设计成圆弧形有利于机械手的抓紧，机械手的受力情况比较好。a. 机械臂三维模型b. 机械手连接臂设计尺寸图3.15 机械手连接臂设计由于滚子装在摆杆 机械手连接臂 上，而摆杆的摆动方向垂直于凸轮的运动平面，滚子在凸轮上走的是曲线环，这样凸轮的厚度就和 摆杆 机械手连接臂的尺寸联系在一起、相互影响。其实在整个机器人的设计中，各部件的尺寸都是相互关联的。在这里，考虑到制造加工的难度，把凸轮摆杆机构中的摆杆分开设计成机械手连接臂和滚子连接件。因为厦门精研产直角减速可逆电机己模块化，一定功率范围内尺寸一致，机器人攀爬杆状城市建筑直径范围确定之后，确定好电机相对导杆的安装位置如图4.5所示，即可联合设计凸轮、机械手连接臂、滚子连接件的尺寸。凸轮的设计一定要保证滚子曲线全部在凸轮的宽度范围内，用Solidworks2010建模的一个好处就是可以运动模拟仿真、随时动态修改模型尺寸参数。上、下凸轮机构均采用此方案设计即可。在凸轮机构的设计中，滚子的半径的选择也很主要，要保证从动件的运动不失真，应要求滚子的半径尽量小。对于力封闭直动滚子从动件盘形凸轮机构，回程压力角可相对大些。综合动态设计出机械手连接臂、滚子连接件和凸轮的尺寸。 传动机构尺寸参数的确定机器人各机构之间不能有干涉，在用SolidWorks2010建模装配后进行运动模拟，如果有零件装配干涉或者在运动过程中发生干涉，模拟软件就会有报警提示，这样就可以很容易发现发生干涉的部分。曲柄、连杆的尺寸和电机结构、尺寸之间有着紧密的联系，利用SolidWorks2010就可以很容易得到曲柄连杆机构中曲柄、连杆之间的长度关系。传统的曲柄滑块机构设计方案中，一般取时为摇杆滑块机构。的机构传力特性好。r曲柄长度；l连杆长度，e偏心距。本例中，无偏心，e 0。如上所述，机器人各机构之间不能有干涉，滑块在运动过程中不能触及电机的顶端，它们的前提是：mm 3.1 在设计机构时考虑的一个重要因素是结构的紧凑。在这里，预选曲柄长r 60mm、连杆长l 220mm，加上滑块 上移动凸轮 的尺寸补偿，这样就可以满足式 3.1 的要求。曲柄滑块等传动机构尺寸如图3.16所示。图3.16 传动机构尺寸在本机器人凸轮机构的设计中，我们首要应该保证的是凸轮的升程压力角和远休止角，回程压力角在安全范围内可以选择尽可能大，这样回程角就可以尽可能小。曲柄、连杆的长度和下并联盘形凸轮的尺寸参数确定后，就可以设计上移动凸轮的相关尺寸了，因为机器人在攀爬的过程中要保证有且只有一对机械手一直处于夹紧状态 在机械手抓紧状态换置时可以2对机械手同时抓紧 ，所以对于一定直径范围内的路灯杆，下并联盘形凸轮的升程角是一个范围。而在回转凸轮摆杆机构的滚子行过凸轮升程角时，上夹爪应处于松开状态，上移动凸轮机构应有一个空行程过程，对于变直径杆爬行而诺言，这个空行程也是一个范围。在设计机器人的传动机构时一个重要的注意点就是在满足凸轮许用压力角条件： 的前提下，确定凸轮的升程角和回程角。对于移动从动件，升程许用压力角当要求凸轮尺寸尽可能小时，可取回程时，通常受力较小且一般无自锁，回程许用压力角。对于上、下凸轮机构，综合抓紧机构 上、下机械手抓紧装置 和传动装置中的曲柄滑块机构即可确定出上、下凸轮机构的尺寸关系。定好凸轮和导杆的相对位置关系，即可综合设计出凸轮的升程S、厚度以及凸轮摆杆机构中的滚子连接件的尺寸。爬杆机器人是利用弹簧预紧力实现夹紧，在预紧力一定的情况下，移动凸轮和盘形凸轮的小径尽量小；而当凸轮和移动凸轮运动到大径处时，机械臂摆动，带动爪子摆动，实现松开动作，凸轮大径尽量大。为了设计方便，将盘形凸轮和移动凸轮的大、小径设计为相等的尺寸。S R-r 3.2 计算得到凸轮的升程S 30mm移动凸轮的长度如何确定呢，在这里就是h的数值，在这里，移动凸轮也有一个升程压力角 和升程，和路灯杆的直径尺寸范围有关，必须由路灯杆的直径尺寸范围和移动凸轮的升程压力角综合确定出上移动凸轮长度时，上移动凸轮和下并联盘形凸轮才算是协调配合。 如图3.17 图3.17 机器人运动示意图移动凸轮的升程和盘形凸轮的升程相等。凸轮的高度h可