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工业机器人设计自动往返小车设计说明书

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工业机器人设计( 论文)

题 目: 自动往返小车
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学 号:
班 级:

平顶山工业职业技术学院
年 月 日

目录

第1章 电动小车的改进方案 6
1.1设计思想来源 6
1.2改进方案 6
第2章 自动往返小车的结构设计 3
第3章 制作准备 5
3.1工具准备 5
3.2材料准备 5
第4章 制作自动往返小车 6
4.1 制作小车底板 6
4.2 安装直流电机 6
4.3 焊接与安装电源 7
4.4 制作与安装活塞式开关 7
4.5 组合安装 8
第5章 自动往返小车的调试 9
5.1 小车行驶时的噪声很大 9
5.2 小车的活塞式开关反应不灵敏 9
5.3 小车的触点不能接触并保持 10
参考文献 11

第1章 电动小车的改进方案
1.1设计思想来源
现实中有很多电机驱动的玩具小车接通电源后只能快速向前运行, 当期遇到障碍物时却不能回倒, 进行反向运行。因此若想让小车能够在撞到前方障碍物时能够返回, 必须对其控制系统进行改进。
1.2改进方案
电机驱动小车改进前是利用单相开关控制3V直流电源的通断, 进而控制小车电机的回转运动。
小车基本的改造能够分为四大部分, 即马达的改造、 车体的改造、 控制系统的改造和电池的使用改造。
( 1) 马达是小车的核心部分, 好比汽车的发动机, 因此, 马达性能的高低, 基本上决定了小车的行驶速度, 因此要提升玩具小车的速度, 首先就应该从选配高性能的马达开始。
( 2) 速度提升了, 自然车身的强度也要跟上, 不然小车的配置可能无法承受高速度带给车身的强大撞击力。
( 3) 控制系统则是小车运动方向和速度改变的指挥中心。
( 4) 马达高性能的发挥依赖于能提供充分电力的电池, 因此选择高性能的电池也是重要考虑点之一。
在自动往返小车改进方案中, 我们主要是改变了小车的电源接线控制方式, 改进后是利用活塞式碰撞( 行程) 开关改变直流电机所接电源的极性, 进而改变直流电机的旋转方向, 实现小车的自动往返运动。
电源2
电源1
触点1
触点2
触点3

图-1自动往返小车电路图
改进后的方案电路图如图-1所示, 当橡皮活塞触点2与静触点1接触并保持时, 电源1为电机提供电能, 电机正转驱动小车向前运行, 当导杆撞到障碍物时导杆向后移动, 带动橡皮活塞触点2向后运动断开与静触点1接触, 而且在瞬间和静触点3接通并保持, 此时电源2为直流电机提供电能驱动电机反向旋转, 小车向后运行。

第2章 自动往返小车的结构设计
由于小车的系统和动作的改变, 我们对小车的结构进行了设计, 以求小车能够平稳快速行驶。自动往返小车的设计结构图如图-2所示。
变速箱
电机
触点3
触点1
导杆
电源2
触点2
电源1

图-2 自动往返小车的结构
在结构图-2中, 导杆位于小车的中心线位置, 这样能够更好的接触前后的障碍物, 更快的传递信息; 电机的转矩依靠齿轮传动的变速箱传递, 以便获得稳定合适的转速带动轮轴转动; 电源装于车体正中, 以保持重心的稳定和行驶的安全; 3对活塞式触点安装在开关盒内。
第3章 制作准备
3.1工具准备
制作工具主要有: 螺丝刀、 电烙铁、 焊锡、 松香、 剪刀、 双面胶、 小刀、 打火机等。

图-3工具
3.2材料准备
制作材料主要有: 3V直流电机1个、 1.5V电池4枚、 导线数条、 注射器3支、 自行车轮辐条1根等。

图-4选用的材料

第4章 制作自动往返小车
4.1 制作小车底板
小车底板可选用材质强度高质地轻的塑胶板, 能够直接购买玩具小车拆卸其底板。
4.2 安装直流电机
把两根铜芯细软导线与3V直流小电机的接线端子用电烙铁焊接, 焊接完成后用厚双面胶把电机粘贴在塑胶底板上, 粘贴牢固与齿轮变速箱啮合。
4.3 焊接与安装电源
把四节1.5V电池两两的正负极用电烙铁焊接组成两个供电电源, 为电机提供极性相反的电能, 并用双面胶把其粘贴进电池卡槽内。

图-5电源安装图
4.4 制作与安装活塞式开关
把注射器的活塞棒抽出, 去掉活塞棒只要橡皮塞, 用电烙铁在橡皮塞尖部烫出一个比自行车轮辐条直径稍大的孔, 再在另一端面上的两边对称拧上螺钉, 螺钉端用电烙铁焊接导线, 导线另一端焊接接电源, 两个带触点活塞做好后用漆包线固定在注射器筒身开槽处。 另外用圆形塑料导轮做成能够动触点, 此触点两边对称接导线, 导线另一端接电机接线端子。

图-6活塞式开关
4.5 组合安装
小车各零件制作完成后进行组装, 组装后如图所示:

图-7装配完成图

第5章 自动往返小车的调试
在装配完小车后, 我们用其进行了试跑, 小车在接通电源后能够快速的启动运行, 可是也存在着一些问题。
5.1 小车行驶时的噪声很大
问题的表现: 每次在接通电源后和行驶中转动产生的噪声很大。
问题原因分析: 出现小车行驶时有噪声主要原因应是变速传递系统的问题, 问题可能存在以下两点:
( 1) 传动齿轮的安装精度有误差, 导致齿轮啮合处间隙过大, 产生振动;
( 2) 齿轮之间缺少润滑。
解决方案:
( 1) 调节齿轮中心距, 使其重合度等( 大) 于1, 避免齿面相互撞击;
( 2) 在齿轮啮合处用了粘度高的润滑油。
5.2 小车的活塞式开关反应不灵敏
问题的表现: 在试车过程中有时导杆撞到障碍物但活塞式开关的动触点并没有移动, 或位移量很小, 无法与静触点接触导电。
问题原因分析: 动触点没有移动或位移量很小, 可能是以下两点:
( 1) 导杆没安装在针筒的轴线上, 里不能沿轴线方向传递;
( 2) 橡皮塞尖端的孔小了, 摩擦力阻碍导杆移动。
解决方案:
( 1) 纠正导杆安装的偏差;
( 2) 将橡皮塞的开孔增大。
5.3 小车的触点不能接触并保持
问题的表现: 当小车向前或向后撞到障碍物动触点和静触点接触后并不能一直保持到导杆的下一次碰撞。
问题原因分析: 由于小车行驶中有振动, 触点自然接触的吸合力太小而产生断开。
解决方案: 在导杆两端加弹簧, 依靠弹簧的弹性力使触点牢固结合。

参考文献
【1】 机电一体化小装置制作( 图解电子创新制作) -----作者: (巴西)NewtonC.Braga 译者: 卢伯英 科学出版社
【2】 简易机器人制作
【3】 简易机器人制作
【4】 如何着手制作一个机器人小车
【5】 齿轮( 百度百科)
【6】 电机( 百度百科)
【7】 玩具四驱车( 搜搜百科)