社区安保服务机器人机械结构设计及运动分析(附件)【字数：9784】
摘 要社区安保服务机器人是安保机器人的一种，顾名思义，它主要用在社区的安保服务上。在执行安保服务的任务中，机器人需要在社区的小路上根据设计的路线移动，并通过摄像头对小区的环境进行监控和预警。一个合格的安保服务机器人，其机械结构需要满足这些功能的要求，机械结构设计的好不好，很大程度上影响着机器人能不能实现其作用。本毕业设计课题来自于张家港江苏科技大学产业技术研究院，本毕设主要完成了安保服务机器人的机械结构设计，对其底盘结构、壳体外形以及摄像头云台的结构进行了设计，并对壳体的一部分进行了模具的设计，利用MATLAB软件对设计的安保服务机器人进行了运动学分析。最终，课题组利用3D打印技术将机械人的外壳部分和云台部分加工出来，并通过后期的处理，完成了安保服务机器人的实物产品。 关键词安保服务机器人；机械结构；运动学；3D打印
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 安保服务机器人的研究现状 1
1.2.1国外研究现状 1
1.2.2国内研究现状 2
1.3 本文主要研究内容 4
第二章 安保服务机器人的机械结构设计 5
2.1 安保服务机器人的工作环境 5
2.2安保服务机器人的设计要求 5
2.3安保服务机器人的底部结构设计 5
2.3.1机器人移动方案的确定 5
2.3.2 底盘设计 7
2.3.3 底盘选材 8
2.3.4 驱动电机的选择 8
2.3.5 电池的选择 10
2.4 超声波红外线传感器的布置 10
2.5 安保服务机器人的云台结构设计 11
2.5.1 摄像头运动方案的确定 11
2.5.2 步进电机的选择 11
2.5.3 舵机的选择 11
2.6 本章小结 12
第三章 安保服务机器人的三维建模与加工 13
3.1 Pro/E软件简介 13
3.2 安保服务机器人的三维建模 13
3.2.1 底部结构 13
3.2.2 壳体结构 14
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
3.2.3 云台结构 16
3.2.4 总体装配 17
3.3 3D打印技术介绍 17
3.4 3D打印材料的选择 17
3.5 安保服务机器人的3D打印 18
3.6 本章小结 18
第四章 安保服务机器人的壳体模具设计 20
4.1 塑件成型工艺性分析 20
4.1.1 塑件的分析 20
4.1.2 ABS的性能分析 20
4.1.3 ABS的注射成型过程 21
4.2 模具结构形式的拟订 21
4.2.1分型面的确定 21
4.2.2 型腔数量及排列方式 21
4.2.3 注射机型号的确定 22
4.3 成型零件的设计 22
4.4 浇注系统的设计 23
4.5 温度调节系统的设计 24
4.6 排气槽的设计 25
4.7 脱模推出系统的设计 25
4.8 模架的选择 26
4.9 导向和定位结构的设计 26
4.10 本章小结 27
第五章 安保服务机器人运动仿真分析与实物模型 28
5.1 MATLAB软件介绍 28
5.2 安保服务机器人数学模型的建立 28
5.2.1 运动学正问题 28
5.2.2 运动学逆问题 28
5.3 机器人的运动仿真 29
5.4 安保服务机器人的实物模型 30
5.5 本章小结 32
结 论 33
致 谢 34
参考文献 35
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
最近几年，服务机器人得到很快的发展，市场上出现了形形色色的先进的服务机器人，应用也十分广泛，这些机器人在一定的程度上提高了人们的生活质量。就目前而言，服务机器人还处于早期阶段，有很大的发展空间。随着传感技术、控制技术、驱动技术以及材料技术的发展和进步，各行各业譬如服务行业和制造行业，必将需要大量的服务机器人，服务机器人的需求也必将超过工业机器人。目前，世界各国都在大力发展应用于各个领域的服务机器人，比如公共场合的环保机器人、家中的扫地机器人、那些脏环境危险环境的维护检查机器人，以及安保工作和送货的移动机器人等等，这些服务机器人会在以后不断的出现，代替人们完成危险、无聊的工作[1]。
安保服务机器人作为服务机器人的一种，可以说发展前景比其他的服务机器人更加广阔。现在中国的社区安保工作，主要还是都由几个保安来完成，有时无法及时发现问题人员和潜在危险。如果在社区中普及安保服务机器人，机器人在社区中根据事先设置的路线进行自主巡逻和全方位视频监控，当发现巡逻区域有异常情况时，譬如发现爆炸物、毒品、管制刀具和枪支等危险品时，通过发出声光报警并发送至终端，这样就会大大减少社区安保人员的工作量并且可以时时刻刻保护社区安全，更重要的是，安保服务机器人工作起来铁面无私，反应快捷并且一丝不苟。
1.2 安保服务机器人的研究现状
1.2.1国外研究现状
目前，美国加利福尼亚的Knightscope初创公司开发出了名为K5的安保服务机器人。如图11所示，K5机身为圆顶形，身高有1.5米，体重为136千克，在K5的机身上集中装配了高清摄像头、各式各样的传感器、导航设备、电机以及大容量充电电池和迷你计算机。K5四周每边有一个高清的摄像机，机身正前方有一个车牌识别摄像机，四个麦克风分别在四周，机身内部安装有一个气象传感器，能测量气压，二氧化碳水平和温度。K5通过WiFi或无线数据网络与其他安保机器人和远程监控其摄像机、麦克风的人进行沟通。K5在巡逻的过程中，通过无线把它所拍摄到的所有场景传输给集中式数据服务器，并且可以实现识别人脸和车牌等可疑异常的现象的功能。安保服务机器人K5拥有比较强的移动能力、爬坡能力和平衡能力，移动前进时可以比人类的步行速度稍快，爬坡时可以爬上不大于30度的斜坡。
/
图11 安保服务机器人K5
K5不仅“腿脚”便利，而且拥有一颗“聪明的大脑”。在收集数据后，K5回通过预测分析引擎处理，并且与数据库之中的资料进行比对，最终确定出现场的情况分类与警报级别。在保安与警察还未到现场之前，K5还会打开所有的传感器来采集现场的实时信息，并且及时的传给警方。
1.2.2国内研究现状
目 录
第一章 绪论 1
1.1 研究背景和意义 1
1.2 安保服务机器人的研究现状 1
1.2.1国外研究现状 1
1.2.2国内研究现状 2
1.3 本文主要研究内容 4
第二章 安保服务机器人的机械结构设计 5
2.1 安保服务机器人的工作环境 5
2.2安保服务机器人的设计要求 5
2.3安保服务机器人的底部结构设计 5
2.3.1机器人移动方案的确定 5
2.3.2 底盘设计 7
2.3.3 底盘选材 8
2.3.4 驱动电机的选择 8
2.3.5 电池的选择 10
2.4 超声波红外线传感器的布置 10
2.5 安保服务机器人的云台结构设计 11
2.5.1 摄像头运动方案的确定 11
2.5.2 步进电机的选择 11
2.5.3 舵机的选择 11
2.6 本章小结 12
第三章 安保服务机器人的三维建模与加工 13
3.1 Pro/E软件简介 13
3.2 安保服务机器人的三维建模 13
3.2.1 底部结构 13
3.2.2 壳体结构 14
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
3.2.3 云台结构 16
3.2.4 总体装配 17
3.3 3D打印技术介绍 17
3.4 3D打印材料的选择 17
3.5 安保服务机器人的3D打印 18
3.6 本章小结 18
第四章 安保服务机器人的壳体模具设计 20
4.1 塑件成型工艺性分析 20
4.1.1 塑件的分析 20
4.1.2 ABS的性能分析 20
4.1.3 ABS的注射成型过程 21
4.2 模具结构形式的拟订 21
4.2.1分型面的确定 21
4.2.2 型腔数量及排列方式 21
4.2.3 注射机型号的确定 22
4.3 成型零件的设计 22
4.4 浇注系统的设计 23
4.5 温度调节系统的设计 24
4.6 排气槽的设计 25
4.7 脱模推出系统的设计 25
4.8 模架的选择 26
4.9 导向和定位结构的设计 26
4.10 本章小结 27
第五章 安保服务机器人运动仿真分析与实物模型 28
5.1 MATLAB软件介绍 28
5.2 安保服务机器人数学模型的建立 28
5.2.1 运动学正问题 28
5.2.2 运动学逆问题 28
5.3 机器人的运动仿真 29
5.4 安保服务机器人的实物模型 30
5.5 本章小结 32
结 论 33
致 谢 34
参考文献 35
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
最近几年，服务机器人得到很快的发展，市场上出现了形形色色的先进的服务机器人，应用也十分广泛，这些机器人在一定的程度上提高了人们的生活质量。就目前而言，服务机器人还处于早期阶段，有很大的发展空间。随着传感技术、控制技术、驱动技术以及材料技术的发展和进步，各行各业譬如服务行业和制造行业，必将需要大量的服务机器人，服务机器人的需求也必将超过工业机器人。目前，世界各国都在大力发展应用于各个领域的服务机器人，比如公共场合的环保机器人、家中的扫地机器人、那些脏环境危险环境的维护检查机器人，以及安保工作和送货的移动机器人等等，这些服务机器人会在以后不断的出现，代替人们完成危险、无聊的工作[1]。
安保服务机器人作为服务机器人的一种，可以说发展前景比其他的服务机器人更加广阔。现在中国的社区安保工作，主要还是都由几个保安来完成，有时无法及时发现问题人员和潜在危险。如果在社区中普及安保服务机器人，机器人在社区中根据事先设置的路线进行自主巡逻和全方位视频监控，当发现巡逻区域有异常情况时，譬如发现爆炸物、毒品、管制刀具和枪支等危险品时，通过发出声光报警并发送至终端，这样就会大大减少社区安保人员的工作量并且可以时时刻刻保护社区安全，更重要的是，安保服务机器人工作起来铁面无私，反应快捷并且一丝不苟。
1.2 安保服务机器人的研究现状
1.2.1国外研究现状
目前，美国加利福尼亚的Knightscope初创公司开发出了名为K5的安保服务机器人。如图11所示，K5机身为圆顶形，身高有1.5米，体重为136千克，在K5的机身上集中装配了高清摄像头、各式各样的传感器、导航设备、电机以及大容量充电电池和迷你计算机。K5四周每边有一个高清的摄像机，机身正前方有一个车牌识别摄像机，四个麦克风分别在四周，机身内部安装有一个气象传感器，能测量气压，二氧化碳水平和温度。K5通过WiFi或无线数据网络与其他安保机器人和远程监控其摄像机、麦克风的人进行沟通。K5在巡逻的过程中，通过无线把它所拍摄到的所有场景传输给集中式数据服务器，并且可以实现识别人脸和车牌等可疑异常的现象的功能。安保服务机器人K5拥有比较强的移动能力、爬坡能力和平衡能力，移动前进时可以比人类的步行速度稍快，爬坡时可以爬上不大于30度的斜坡。
/
图11 安保服务机器人K5
K5不仅“腿脚”便利，而且拥有一颗“聪明的大脑”。在收集数据后，K5回通过预测分析引擎处理，并且与数据库之中的资料进行比对，最终确定出现场的情况分类与警报级别。在保安与警察还未到现场之前，K5还会打开所有的传感器来采集现场的实时信息，并且及时的传给警方。
1.2.2国内研究现状
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/jdgc/597.html
