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[ 機器人 ] PVCBOT【12號C版】機械猴--吊繩攀爬機器人

2014-5-10 11:46| 發布者: 老A | 查看: 38519 |來自: pvcbot

       這是12號“索道游者”的吊繩攀爬機器人的改良版,其主要是模仿靈長類動物在吊繩攀爬時的運動方式,攀爬在樹枝上或者是吊在繩索上,是依靠雙手攀住樹枝或者繩索,然后通過雙臂交替向前抓握來實現移動的。本項目機器人的造型類似一只猴子,所以又稱為“機械猴”。
PVCBOT-12-C_600.jpg

視頻效果:


制作視頻教程:
注:視頻中涉及到的各零部件的尺寸參數,請參見具體文字教程


一、基本原理:
  本項目的吊繩攀爬機器人,以減速電機為動力,通過一個特別的機械結構——連桿機構來實現在繩索上的攀爬運動。

1-運動方式:

  本項目機器人在繩索上攀爬,主要依靠雙臂交替往前抓握住繩索。看過《動物世界》就知道,猴子等靈長類動物在叢林間攀爬或者在樹枝上吊躍就是這種運動方式;另外體育課如果玩過單杠上抓杠前進也應該了解這種運動方式。
  即:
  1)由抓握住繩索的一只手臂把身體往前送;
  2)接著由另一手臂再往前抓握新的一段繩索;
  3)然后原來的手臂放棄抓握繩索,身體往前擺; 
  4)再由抓住繩索的手臂把身體往前送……
  如此循環往復,實現在繩索上攀爬前進。下圖是本項目機器人的運動方式的圖解(以面向機器人前進的方向來區分左右)。
12A_運動_01_運動方式.gif

2-驅動機理

   我們采用電機作為動力,為了實現繩索上的攀爬,需要把電機的旋轉運動變為不斷前后擺動的抓伸運動——這里我們借助一種稱之為“連桿機構”的機械結構來實現。
  所謂“連桿機構”,就是將長度不等的幾個桿通過鉸鏈連接起來,并能靈活轉動,其可以將旋轉運動轉換為各種其他形式的運動。這里所說“鉸鏈”指什么呢,可以看看家里的房門,門板與門框之間是用合頁連接的,門是可以圍著門軸隨意轉動的,但是卻無法脫離門軸,這里的合頁就是一種鉸鏈結構,即:連接在一起,但又能靈活轉動
  “連桿機構”有很多種,本項目中用到的是“擺動曲柄滑塊機構”,即:一種能夠將旋轉運動轉換為往復擺動運動的連桿機構,其主要結構是:擺桿一頭固定在一個旋轉輪盤的一側,擺桿作成帶有導向槽的結構并可以滑動。
  下面為擺動曲柄滑塊機構的運動過程示意圖。
12A_驅動_01_擺動曲柄滑塊機構.gif

  以下為兩種一樣的擺動曲柄滑塊機構連桿,前者采用了離心圓盤作為轉動結構,而后者則采用了曲柄作為轉動結構,兩者本質是一樣。為了加工方便,一般多用后面一種”曲柄“結構(可省掉一個圓盤)。
12A_驅動_02_擺動曲柄滑塊機構.gif

  為了使本項目機器人能夠吊掛在繩索上,機器人與繩索接合的部分設計成了一個吊鉤的形狀
  為了機器人能夠雙臂交替向前抓握繩索,則“擺動曲柄滑塊機構”的安裝也比較巧妙,我們用了左右兩套相同的連桿機構,且為同軸的方式安裝(同一根轉動的軸),但兩個連桿的鉸鏈結合部分的位置正好相反,即分別位于轉盤一條直徑線上的兩頭,也就是曲柄的位置正好相反,使得左右兩套連桿機構在同一時間上運動的狀態剛好相反,比如:一個位于最左邊的位置的時候另一個正好位于最右邊的位置,一個位于最高的位置的時候另一個正好位于最低的位置。
12A_驅動_03_連桿機構.gif



3-電路原理
本項電路原是比較簡單的,就是直接一組電池連接一個電機,中間通過一個撥動開關來控制電路的通斷。
12A_電路_01_電路原理圖.gif

二、器材準備

電源部件:
電源_i.jpg

減速箱部件:
本體_i.jpg

主體結構部件:
本體_2i.jpg

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