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复古人形机器人SolidWorks结构设计

项目分类:机器人 发布时间:2022-01-29 ID:530944
  • 复古人形机器人SolidWorks结构设计
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  这款人形机器人结构设计,从仿生运动逻辑出发搭建整体框架,首先针对人形结构的关节自由度做了工程化分配,下肢髋、膝、踝三个核心关节预留了标准转动副安装位,每个关节的转动边界都做了物理限位结构,避免运动过程中出现结构干涉,适配常规舵机或者小型伺服驱动单元的安装尺寸,关节连接部位采用轴孔配合加定位销的固定方式,既保证装配精度,也方便后期维护拆解。

  从应用场景来看,该结构既可以作为科教领域的机械原理演示载体,帮助学习者理解连杆传动、多关节协同运动的机械逻辑,也可以作为文创展示类的静态展陈模型,通过表面质感处理还原复古工业机器人的视觉特征,同时其关节接口具备通用扩展性,二次开发时可加装传感器、执行末端,拓展为小型交互演示机器人的本体结构。

  外形设计上参考了经典科幻作品中的复古机器人形象,头部采用一体化舱式结构,预留了视觉传感器的安装窗口,颈部设置双自由度转动结构,可实现俯仰、偏摆两个方向的运动;躯干部分做了分层式腔体设计,上层腔体可容纳控制主板、电池等电控元件,下层腔体预留走线空间,所有线缆可通过躯干内部的中空结构连接上下肢,避免外露影响外观与运动安全;上肢部分肩、肘、腕关节同样设置独立转动副,手部采用简化的夹持式结构,可根据需求更换不同功能的末端执行器;下肢部分做了配重平衡设计,小腿与足部的重量占比经过重心校核,静态站立时重心投影落在足部支撑面中心范围内,保证无外力固定时的结构稳定性,足部底面做了平面度处理,可直接放置在平整台面无需额外支撑。

  设计过程中优先考虑了装配工艺性,所有零部件均采用规则几何特征构建,没有复杂的异形曲面加工难点,非金属件可通过3D打印直接制作,金属件可采用常规铣削、车削工艺加工,零部件之间的连接全部采用标准紧固件,没有特殊定制的非标连接件,降低加工与装配门槛。各运动部件之间都预留了合理的装配间隙,避免加工误差导致的运动卡滞,关节转动部位的配合公差选用基孔制间隙配合,既保证转动顺滑,也不会出现过大的旷量影响结构精度。

  从安装边界来看,整体站立高度适配常规桌面展示空间,肩宽尺寸控制在常规人形模型的通用比例范围内,各关节运动时的最大外轮廓尺寸都做了运动包络校核,不会出现运动过程中超出预期占用空间的问题,躯干背部预留了扩展安装位,可根据使用需求加装背载式功能模块,比如小型储物舱、演示用道具挂载点等。结构的受力路径做了优化设计,整体重量通过躯干传递到髋关节,再经大腿、小腿传递到足部,受力路径上的零部件壁厚都做了加强处理,非受力部位做了轻量化挖槽,在保证结构强度的前提下尽可能降低整体重量,减少驱动单元的负载。

  细节处理上,所有棱边都做了圆角过渡,避免尖锐边角造成装配或者使用过程中的划伤,关节处的装饰性结构同时兼具防尘作用,可阻挡日常环境中的灰尘进入转动副内部,延长结构使用寿命。胸部的圆形装饰区域同时可作为状态指示灯的安装位,将功能结构与外观造型做了融合设计,没有多余的独立装饰件,减少零部件数量的同时保证外观完整性。

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