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外文翻譯 附錄1 外文翻譯 鋼制構(gòu)件內(nèi)三維空間移動(dòng)2腳機(jī)器人 正 根本政明 正 湯原哲夫 阿部幸雄 摘要：我們的目的在于發(fā)展造船領(lǐng)域和一般結(jié)構(gòu)工程中所使用的三維空間移動(dòng)機(jī)器人。 本文闡述了一種可以向上向下移動(dòng)的2腿機(jī)器人的設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)。機(jī)器人帶有電磁吸盤。吸盤由大扭矩電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，以繞樞軸旋轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行移動(dòng)。 此外，許多試驗(yàn)證明其運(yùn)動(dòng)功能可以實(shí)現(xiàn)在各種加強(qiáng)筋平面上運(yùn)動(dòng)。包括水平或豎直的平面。 關(guān)鍵字：轉(zhuǎn)矩移動(dòng)機(jī)構(gòu) 可垂直移動(dòng)移動(dòng)腿 電磁吸盤 1．前言 在家電產(chǎn)業(yè)、汽車產(chǎn)業(yè)等小型批量生產(chǎn)的領(lǐng)域內(nèi)要節(jié)省人力或?qū)崿F(xiàn)無人化等目標(biāo)，采用FA（工廠自動(dòng)化）已經(jīng)取得了很大的成功。但是，在船舶、建筑等大型構(gòu)件的吊取安裝等領(lǐng)域內(nèi)，使用固定位置的上述方法，由于設(shè)備巨大，笨重而可能引起的一系列問題而缺少適用性。至今沒能得到廣泛運(yùn)用。解決這個(gè)問題，目前有一個(gè)方法就是下面要介紹的可搬運(yùn)行機(jī)器人。 本文所介紹的機(jī)器人，不但能實(shí)現(xiàn)構(gòu)件平面內(nèi)的空間三維移動(dòng)，還兼有翻越障礙物的能力。為此配置有行進(jìn)機(jī)構(gòu)、腳升降機(jī)構(gòu)、電磁吸盤、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等。本文試對(duì)此種2腿機(jī)器人的設(shè)計(jì)、制作進(jìn)行概述。 2．機(jī)構(gòu)及其構(gòu)成要素 圖1所表示的是本文設(shè)計(jì)、制作的旋轉(zhuǎn)式2腳步行機(jī)器人的平面圖和剖面圖。 圖1 兩腳機(jī)器人設(shè)計(jì)圖 主體框架1的中央為大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)2。此外，兩側(cè)對(duì)稱配置安裝著一對(duì)電磁離合器3。以及支撐腿4。（以下，對(duì)于左右相同的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行統(tǒng)一說明。）在大扭矩馬達(dá)2、電磁離合器3和支撐腿4之間配置有直齒輪，即由齒輪23、32、34及43組成齒輪鏈連接。 腳4是由步進(jìn)電機(jī)41、滾珠螺栓42、滾珠花鍵44構(gòu)成的。 滾珠花鍵44的前端安裝有腳5，為保證腳5在鋼板上有充分且穩(wěn)定的吸附力，配置有3個(gè)圓形的電磁吸盤51-1、2、3。此外，各電磁吸盤51，各有一塊Y型固定板52，其各正三角形的頂點(diǎn)位置配置有球軸承53來進(jìn)行支撐。由此，可以適應(yīng)傾斜或凹凸不平的路面。 3．動(dòng)作行程的控制方法 這里的2腳機(jī)器人的基本動(dòng)作行程，左右腿各部件的編號(hào)添加a、b字母進(jìn)行說明。以下說明均按照此規(guī)定。 右腿4a當(dāng)中一組3個(gè)由電磁鐵構(gòu)成的電磁吸盤51通電，外部鋼板4被磁力吸附固定。同時(shí)，左腿4b的電磁吸盤51b斷電，此外，步進(jìn)電機(jī)41b反轉(zhuǎn)，滾珠螺栓42b及球軸承44b之間，腳5b同外部鋼板10分離，向上抬起。變成圖1所示那樣。 接下來，電磁繼電器3a通電，而且，3b保持?jǐn)嚯姞顟B(tài)。大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)2回轉(zhuǎn)，主體架1以右腿4a為中心進(jìn)行回轉(zhuǎn)。當(dāng)達(dá)到設(shè)定的角度（θ）的時(shí)候，大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)3停轉(zhuǎn)。 在這種狀態(tài)下，步進(jìn)電機(jī)41b開始正轉(zhuǎn)，左腿4b開始下降。當(dāng)于外部鋼板接觸后，接觸傳感器發(fā)出指令使步進(jìn)電機(jī)41b停轉(zhuǎn)。最后，電磁吸盤51通電吸合。 以上是機(jī)器人主體移動(dòng)一步的動(dòng)作行程。 下邊是一個(gè)具有代表性的步行例子。圖2（a）和（b）分別是θ=180o回轉(zhuǎn)前進(jìn)和θ90o直角方向回轉(zhuǎn)前進(jìn)示例。通過設(shè)定角度（θ）及不同角度的組合可以實(shí)現(xiàn)任意位置的移動(dòng)。 圖3所示的是本2腳機(jī)器人的控制程序過程圖。 運(yùn)動(dòng)模式有（1）手動(dòng)和（2）自動(dòng)兩種形式。在手動(dòng)模式下，可按照操作手冊(cè)說明通過按鈕來進(jìn)行操作。 在自動(dòng)模式下，按照預(yù)先設(shè)定的步行計(jì)劃圖，運(yùn)用匯編語言編寫程序，通過存儲(chǔ)器后，輸入按下開始按鈕，就可以自動(dòng)的向目的地移動(dòng)。存儲(chǔ)器用于保存機(jī)器人移動(dòng)所需的程序，當(dāng)需要作業(yè)時(shí)可直接從存儲(chǔ)器中調(diào)入程序，使機(jī)器人有機(jī)動(dòng)性。 當(dāng)按動(dòng)開始按鈕時(shí)，大扭矩馬達(dá)零點(diǎn)（θ），腳接地及抬起的上限位置以及限位開關(guān)的設(shè)定，干擾信號(hào)的輸入等要從機(jī)器人的操作性、可靠性及安全性等方面考慮。 圖3程序流程圖 4．試驗(yàn)機(jī)運(yùn)行結(jié)果。 表1 規(guī)格 速度 25m/min 步幅 636mm 步高 100mm 載荷 水平 50kg 垂直 10kg 機(jī)器人重量 150kg 尺寸 L119 B502 H530 實(shí)際試驗(yàn)的數(shù)據(jù)及結(jié)果列于表1。照片1（a）（b）表示機(jī)器人在水平平面及垂直平面移動(dòng)的情景。 5．總結(jié) 以上對(duì)2腳機(jī)器人的設(shè)計(jì)、制作及試運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行了論述。證實(shí)了該機(jī)器人在水平及垂直平面內(nèi)，移動(dòng)的可能性。 下一步，將以通過計(jì)算機(jī)同機(jī)器人存儲(chǔ)器連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作，以及實(shí)現(xiàn)搭載，進(jìn)行檢查、噴涂、清掃、焊接、修理等實(shí)際運(yùn)用的方向發(fā)展，繼續(xù)研究。 43