【RM2019-工程机器人-机械技术开源】上海交通大学

上海交通大学的工程机器人是RoboMaster2019表现为较突出的机器人之一，因其顶尖的弹丸获取能力而备受关注。在全球总决赛中，该机器人开局8秒可获取第一箱弹丸，15秒内可获取五箱弹丸。该机器人创造了2019分区赛单局取箱的全国最高纪录——14箱，并凭借局均9箱的成绩成为全国取箱最多的机器人。

在RoboMaster2019赛季，工程机器人技术日渐成熟，其上岛、取弹与救援的方案也趋于稳定。为了研发性能优异的工程机器人，设计者执行了系统的研发流程，并在设计细节上理性分析，大胆创新，将每个机构方案的性能发挥到极致。首先，设计者对赛季规则进行了深刻解读，围绕上岛方案进行了竞品分析，并对机器人的各项功能进行了需求分析。在设计层面，设计者合理地运用四连杆机构以稳定机构并保护电机；针对直线运动机构提出了选型方法与“刚性矩形”的设计要点；采用粗薄铝管进行框架设计，使机械结构简洁稳定，强度与刚度充足；提出了基于二维板材的设计方法，以此缩短研发周期，增大设计开放性；研发了三面滑套与夹紧型联轴器等新型通用机构，解决传统机构存在的缺陷。该工程机器人帮助战队在总决赛夺得了好成绩，并创造了多种创新型设计方法与通用机构，为类似机器人的研发提供了新思路。

因此，希望本开源资料能够对大家有所帮助，也欢迎各个高校战队交流指导，大家共同进步。

一、附件链接：

链接：https://pan.baidu.com/s/1EDP-IQ43irmhp_NwEO07fQ
提取码：73ex

二、附件内容说明：

1.本开源资料分四个文件夹：说明文档，效果展示，三维图纸，二维图纸。

2.“说明文档”中有“开源报告_上海交通大学工程机器人机械技术说明文档.pdf”，详细介绍机器人的技术特点与研发总结。

3.“效果展示”中有“岛上取弹.mp4”，“岛下取弹（边取边供）.mp4”，“供弹.mp4”，“上下岛.mp4”四个短视频，分别展示机器人的四项功能。

4.“三维图纸”中有机器人模型文件。其中，总装配体为“工程4.4.SLDASM”，内含图纸设计树，需要用SolidWorks2018及以上版本打开。若无合适版本的软件，可打开“工程4.4.STEP”进行查看。模型文件的各子装配体零件均按模块逻辑放置在不同文件夹中，如底盘，取弹机构，上岛架，弹仓等。子装配体文件名称一般与其所在的文件夹同名，例如，“取弹机构”文件夹中的最高级装配体为“取弹机构.SLDASM”。

5.“二维图纸”中有“导链轮固定”，“麦轮联轴器”等文件夹，每个文件夹对应同名零件的加工图纸。

三、说明文档目录：

第一章 绪论        1

1.1 机器人成就概述        1

1.2 研发背景与意义        1

第二章 竞品与需求分析        2

2.1 竞品分析        2

2.2 需求分析        2

第三章 概念设计        5

3.1 底盘高度设计        5

3.2 粗薄铝管框架设计        5

3.3 旋转机构设计        7

3.4 直线运动机构设计        8

第四章 详细设计        10

4.1 上岛机构设计        10

4.1.1 支轮与传感器设计        10

4.1.2 电机动力分析        11

4.1.3 升降架防撞设计        11

4.2 基于二维板材的设计方法        12

4.2.1 二维板材与复杂三维零件的对比        12

4.2.2 基于二维板材的链传动机构        13

4.3 三面滑套        13

4.4 夹紧型联轴器        14

4.5 基于设计洞察的轻量化设计        15

第五章 总结与展望        18

5.1 技术性总结        19

5.2 非技术性总结        19

5.3 展望21

附录 工程机器人检修表        22

四、使用者需注意：

1.本开源仅限于RoboMaster参赛队之间队内交流使用，不得用于任何商用行为。
2.开源目的在于加强参赛队之间交流，有助于提高自身和其他参赛队的水平。

3.本开源的最终解释权为上海交通大学交龙战队所有。

【注意！！原文的模型连接已失效，这是新链接】
链接：https://pan.baidu.com/s/1EDP-IQ43irmhp_NwEO07fQ
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acacia 发表于 2019-11-2 17:49
谢谢大佬开源，请问为什么取弹机构移动的一个方向用导轨，另一个方向用滑套。为啥不都用同一种方式 ...

这种类型的滑套要求整个30mm*30mm的导轨铝方管要由15mm*15mm的小铝管垫起来，而爪子前伸的导轨铝方管最好能和整个框架焊起来，如果也用小铝管垫起来怕影响稳定性，所以不用滑套。另外，前伸的导轨比较短，也不重，如果另一个方向那么长的距离也有导轨就很重了。。

求链条型号和链接

tzh2017 发表于 2020-4-11 20:18
感谢经验分享！谢谢！
1.伸缩的气缸隐藏了没找出来，不好意思。
2.电动夹取和气动夹取，目前我的观点是两 ...

非常谢谢你的分享！电动和气动确实主要还是看和设计者的设计和偏好，都可以做得很好。期待你们今年取弹又稳又快！

蔡德恩 发表于 2019-8-28 15:27
感谢感谢，能请教一下，内部框架是怎么抬升的吗，那里缺了一点东西

链传动加直线导轨抬升，和上岛机构一样

kon 发表于 2021-6-17 15:52
想问一下这个开源工程车的连杆救援机构在实际救援的时候，容易脱钩吗，感觉上下坡的时候，震动的时候，利用 ...

不脱钩，死点很稳，上下坡，跳台阶都不脱钩。自己做个demo，材料刚度别太小，试试就知道了。

想问一下这个开源工程车的连杆救援机构在实际救援的时候，容易脱钩吗，感觉上下坡的时候，震动的时候，利用死点应该不太稳的样子。

厉害厉害厉害厉害厉害零零

东 东 发表于 2020-5-24 09:25
而且左边得联轴器已经顶死 没有左移得空间了

可以用M4沉头试试

东 东 发表于 2020-5-24 09:14
轮组图纸上 麦轮联轴器和摆臂侧壁之间得间隙只有2.4mm，根本不够安装螺丝空间，这个是有什么玄机呢？ ...

而且左边得联轴器已经顶死 没有左移得空间了

轮组图纸上 麦轮联轴器和摆臂侧壁之间得间隙只有2.4mm，根本不够安装螺丝空间，这个是有什么玄机呢？

ZNWXYZHH 发表于 2020-4-11 03:21
1.气动的地方其实有两个，一个是夹取，一个是伸缩（取第二排的）。
2.电动夹取我最近也在考虑到底合不合 ...

感谢经验分享！谢谢！
1.伸缩的气缸隐藏了没找出来，不好意思。
2.电动夹取和气动夹取，目前我的观点是两者没有明显的优劣之分，我感觉应该依据机器人整体的设计和队伍技术的侧重点有没有气动技术来考虑。
3.齿条齿轮的抓取结构我设计了一点点。就做个交流分享吧，希望能给些建议。
我这里没有选用3508了，使用的是2006电机，这个结构会轻小很多。我的选型考虑是2006的额定扭矩1牛米，配合10mm半径齿轮齿条结构，理论可以输出100牛的夹持力。这里电控同学提出了一个风险点，夹持后可能会触发堵转保护。不过从性能参数来看，使用z650电调时，堵转扭矩可以达到7牛米，而且在拨弹轮卡弹的实际情况中，感觉2006+C610的搭配还行，短时间的夹持堵转应该没问题。

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tzh2017 发表于 2020-4-5 19:44
整个工程机器人的动力中只有抓取机构使用了气动方式。想知道抓取机构使用气缸是否有其必要性？（为了一个气 ...

1.气动的地方其实有两个，一个是夹取，一个是伸缩（取第二排的）。
2.电动夹取我最近也在考虑到底合不合适，真的不想用气动的话，感觉你确实可以试试。当时做主要是因为几乎所有rm顶尖赛队都是气动夹取，所以也就没有别的想法。
3.电机+齿条的抓取结构你可以画一下，我画过，不是很简洁，而且一个3508比气缸重多了。气缸伸缩却可以让爪子的结构很简洁。同理，伸缩（取第二排）机构如果不用气动，也会像横移机构一样不简洁。至于气动系统不简洁，其实问题不大，因为气瓶什么的都可以放底盘上，工程最重要的是上面的机构简洁，重心低。
4.底盘升降机构其实很伤3508，参数调不好电机还可能不工作了，但为了微调底盘升降的行程以逼近最快的上岛速度，没办法。像夹取这种不用调参力气又大的机构，用气动挺好的。
5.气动的速度不比电机快，其实差不多。但3508电机力矩可以很大，但调快了参数比较繁琐，而且容易伤电机。

整个工程机器人的动力中只有抓取机构使用了气动方式。想知道抓取机构使用气缸是否有其必要性？（为了一个气动动作增加一套气动系统。）是因为气动会比电动（舵机，电机，齿条，连杆等）的速度快？有明显的优势吗?还是电动方式有缺点,比如堵转，扭矩不足？是从什么方面考虑的呢？
（开源文档里提到气缸作为直线运动牵引机构，有结构简洁，可持续承受较大载荷。但是一个气动动作增加一套气动系统有点感觉浪费，就不简洁了。抓取机构的出力时间也不是特别长。同时底盘升降的结构反而采用了电机动力。）所以有点疑问。