氣動爬行機器人設計

簡介

最近在學校做一個氣動的爬行機器人,算是一個二級項目,雖然名義上有分組,但是基本上是我自己在做,覺得有些東西值得記錄和分享,所以把一些東西寫下來,留作以後參考。

項目規則

機器人驅動系統爲氣動控制系統,將採用氣源、電源拖線運行方式。氣源壓力5bar,電源電壓24V。
手機+藍牙+單片機控制,實現轉向、前進、後退、行走、循跡、運載功能。
要求機器人能自動實現循跡(按黑色軌跡)、夾持 、運載(500g)及其自動控制。
要求機器人整體平面尺寸不超過 250mm*250mm。
自行完成機構設計和氣動元件選型。
其中氣動元件由學校提供,常用標準件由學校提供,鋼板的切割由學校負責。
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想法

整體來說不算太難,裝置也不算大,其中最方便省力的方式就是一下一下的挪,擡起→伸出→落下→縮回這樣循環的往前爬,不可否認看過往屆資料之後這類的機器人確實是最容易獲獎的,但是本着學習和挑戰的態度,我最後還是做了一個仿生的爬行機器人,靈感依然來源於萬能的淘寶,我想放一張動圖,可是怎麼壓縮大小都大於5M,我又不接受馬賽克,所以就放一張圖片吧。
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因爲是氣缸驅動,按正常套路來這樣只會更慢,所以我用氣缸做了一個簡易發動機,類似於這種。
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整體的視頻介紹在這裏,聽說能發嗶哩嗶哩視頻,嘗試一下,如果看不了就用鏈接https://www.bilibili.com/video/av79831164

氣動爬行機器人介紹

原理

如果看了視頻的話基本上就瞭解的差不多了,暫時不準備做詳細介紹
裝置整體照片
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其中頂層放置氣動元件,單片機和運輸的貨物這些東西,目前只畫了一個礦泉水瓶,因爲其他的東西還沒有發,所以暫時不考慮具體的安裝方式呢。

電控原理

其中單片機的型號應該是STM32,應該是那種小方型的mini板,用藍牙模塊和手機發送信號,用黑白顏色探測器檢測黑線信號。
信號傳播方式:
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因爲本篇文章中程序並不是主要,所以單片機的程序我以一個黑箱的方式展示。
其中我需要做出來的功能有兩種,一個是自動尋跡,一個是手動控制,難度並不是很高。

腿部機構

腿部是一個五杆聯動機構,這裏其實是有問題的,因爲這個機構每根杆的具體尺寸我是不知道的,而且我並不能從網上找到相應的機構,最重要的是我覺得這個機構肯定有一個名字,但是我不知道叫啥,所以我是自己手調的一個尺寸,肯定不是效果最好的,但是我沒有辦法,具體尺寸就不提供了,防止誤導。
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腿部結構的運動軌跡可以在上面的視頻裏看到,保證爬行是沒問題的。

轉向機構

一般情況下一個氣缸是有兩個狀態的(伸出和縮回),但是裝置的轉向需要三個狀態(直行,左轉,右轉),所以只能將兩個氣缸進行聯動,組成一個類似於伸縮缸的東西,這樣就能實現三個狀態(直行→一伸一縮,左轉→全部伸出,右轉→全部縮回),其中兩個缸是被連到一起的,其中一個氣缸的缸體和另一個缸的活塞部分連接到一起。如圖,其中藍色部分爲連接件。
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其他結構

其中軸與軸之前的傳動使用的是同步帶輪和同步帶,動力源就是四個氣缸,分成兩組分別製成兩個發動機,每個發動機的氣缸交替進行工作度過死點,同一時間只能有一個缸進行工作,放置干涉,轉向的地方用的是一個平面軸承,其實就是我們喫火鍋用的轉盤下邊的那個軸承,只不過是尺寸小了點。

結語

目前零件都還沒有到我的手裏,所以暫時是不能組裝的,理論上裝置能跑,而且跑的不慢,希望事實如此。

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