共享单车智能泊车机器人结构设计与分析(含CAD图,SolidWorks三维图)(任务书,开题报告,外文翻译,论文说明书14000字,CAD图5张,SolidWorks三维图)
摘要
共享单车的出现，对城市中长期以来占较大比例的机动车出行方式产生了明显影响，一定程度上提高了非机动车辆出行在城市出行中的占比，给人们生活带来极大便利的同时也对城市交通造成了一定影响。有些人在使用完共享单车后对其任意停放，对城市交通的正常有序进行造成了很大的压力且带来不可控的危险因素。
本文设计了单车智能泊车机器人来解决目前共享单车的乱停乱放问题 ，文章中从机械设计选型到三维建模，再到运动学仿真以及应力仿真，给出了一整套的关于单车智能泊车机器人的结构设计及运动分析方法。并可以为今后类似的自主移动搬运机器人设计研究提供一定程度上的借鉴。首先，根据所要达到的工作要求，确定了单车智能泊车机器人的构型方案，并根据设计要求将机器人的主要尺寸计算出来，然后选定驱动机构。利用Solidworks 软件将机器人的主要驱动部分的三维模型设计并立体直观的展示出来。通过详细计算得到智能泊车机器人所必需的主要部作参数，从而对所需零部件进行选型。最终将整个单车智能泊车机器人的三维立体模型完整的展现出来。其次，将模型进行一定的简化，充分利用有限元分析工具来对所设计的单车智能泊车机器人进行研究，保证单车智能泊车机器人的强度和设计寿命能够满足使用要求并且具有良好的动态特性，不易发生共振现象。最后，需在对单车智能泊车机器人运用所学知识进行详细的运动学分析基础上利用 D-H 运动学数学模型建立方法对智能泊车机器人分析计算并最终得到运动学的正解。
关键词：单车智能泊车机器人；结构设计；有限元分析；运动学仿真
Abstract
The emergence of shared bicycles has had a significant impact on the motor vehicle travel mode that has long accounted for a large proportion of the city’s long-term, to a certain extent, increased the proportion of non-motor vehicle travel in urban travel, and of course also caused certain urban traffic. influences. Shared bicycles are parked at random and hinder the orderly operation of urban traffic.
In this paper, a bicycle intelligent parking robot is designed to solve the current problem of random parking and sharing of bicycles. From the selection of mechanical design to three-dimensional modeling, to kinematics simulation and stress simulation, the article gives a complete set of intelligent information about bicycles. Structure design and movement analysis method of parking robots. And can provide a certain degree of reference for similar future autonomous mobile handling robot design research. First of all, according to the work requirements to be achieved, the configuration scheme of the intelligent parking robot for the bicycle is determined, and the main dimensions of the robot are calculated according to the design requirements, and then the drive mechanism is selected. The 3D modeling software Solidworks was used to design the main driving part of the robot. Through the calculation of the main parts of the operating parameters, and then complete the selection of parts. Finally, the three-dimensional model of the entire bicycle intelligent parking robot is obtained. Secondly, the model is simplified to make full use of the finite element analysis tool to study the designed intelligent parking robots, so as to ensure that the strength and design life of intelligent parking robots can meet the requirements of use and have good dynamic characteristics. Resonance does not occur easily. Again, the kinematics of the palletizing robot is analyzed, the kinematics mathematical model of the robot is established using the D-H method, and the kinematics forward and inverse solutions are analyzed and calculated.
Keywords: Bicycle smart parking robot ; Structural design； finite element analysis ; motion simulation
单车智能泊车总体设计方案
单车智能泊车机器人整体设计，首先要根据所给出的工作要求对单车智能泊车机器人结构做出初步规划，其中最为主要的是要详细考虑基于单车智能泊车机器人实用的结构功能基础上对其灵活和经济性等方面进行分析，进而确定单车智能泊车机器人的构型方案 。本章在确定单车智能泊车机器人工作要求及构型方案的基础上，确定了单车智能泊车机器人的基本尺寸，设计三维建模及主要部件的选型。
本文中所设计的单车智能泊车机器人对于随意停放的单车，单车智能泊车机器人能够将单车泊到适合指定的停车区域或者是智能单车库停车入口处。设计要求：对15kg以内的单车，在3m*100m的单车最初停放到规定位置的距离内能够在1-2分钟内完成泊车过程，单车智能泊车机器人能够较为迅速的不需人为控制的自主移动且能较为准确合理地避开障碍物以防止碰撞。
设计参数：
1.额定泊车效率 : 40次/小时
2 .安装方式 :自主移动式
3 .承重能力（含手爪）: 20kg
4 . 自行车尺寸： 26寸（车轮）共享单车
5 .动作范围 ：自主移动小车:3m*100m（可实现90度转弯）
机械手臂：直径3m的圆周运动范围
6 .位置重复精度 ±0.5mm
7 .驱动能力：步进电机驱动（机械手臂，输送装置），直流电机驱动（自主移动小车）
8 .工作环境温度 -15℃~45℃
机械手臂的选型
由于如今工业机械手技术基本成熟，本文根据设计要求，在满足功能的前提下，直接选用公司投入生产的机械手臂，其运动分析见下章。
单车智能泊车机器人由自主移动小车与工业机械手臂两部分组成，机械手需要夹取的自行车大约重15kg，工作半径3000mm,机械手需要完成以下动作：
（1）从停车范围夹取一辆自行车
（2）将自行车放入自主移动小车上
（3）与推送装置配合，机械手保持直线运动，将自行车停入停车环
（4）复位
机械手臂选用KUKA公司型号KR 22 R3200型，具体参数如下，
最大运动范围 ：3200mm
额定负荷： 22 kg
额定总负载 ：22 kg
位姿重复精度 (ISO 9283) ：± 0.04 mm
轴数：5
占地面积：690 mm x 570 mm
重量 ：约 325 kg
目 录
第1章 绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2搬运机器人国内外发展及现状 1
1.2.1搬运机器人国外研究现状 2
1.2.2搬运机器人国内硏究现状 2
第 2 章 单车智能泊车机器人设计 3
2.1 单车智能泊车总体设计方案 3
2.2 单车智能泊车机器人零部件设计 3
2.2.1 驱动方式的确定 6
2.2.2机械手臂的选型 7
2.2.3自主移动小车后轮驱动电机的选型 8
2.2.4后轮驱动电机配套减速机的选型 9
2.2.5后轮驱动轴的设计 10
2.2.6 自行车输送导轨驱动电机的选型 11
2.2.7 齿轮齿条的计算及选型 13
2.2.8电动推杆的选型 14
2.2.9 机械抓手驱动电机以及配套减速机的选型与计算 15
第 3 章 单车智能泊车机器人主要部件的有限元分析 18
3.1车身的防倾覆校核 18
3.2车身的分析 19
3.3后驱转轴的分析 21
第4章 单车智能泊车机器人运动学分析 24
4.1单车智能泊车机器人运动学分析 24
4.2奇次坐标变换 24
4.3 D-H表示法 26
4.4单车智能泊车机器人运动学正解 28
第5章 结论 30
参考文献 31
致谢 31
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