摘要


服务机器人的机械设计

本书的主要目的是通过设计和构建机器人，并使用Python语言对它进行编程实现来学习机器人技术。我们先来看看如何从零开始对机器人的机械结构进行设计。我们将要设计搭建的是一种服务机器人，它将用于酒店和餐馆为顾客提供食物和饮料。

在本章中，我们可以看到这个机器人将使用的各种各样的机械零部件。同时，还将学到如何组装这些机械零部件。我们可以使用CAD软件工具来设计和装配这些零部件，同时搭建一个机器人的3D模型进行模拟仿真。

酒店里使用的机器人一般会比较大，但在这里我们打算搭建一个缩微的版本，仅用于技术测试。如果你有兴趣从头开始搭建一个机器人，那么本章的内容将非常适合你。如果你不打算从头搭建，可以选择市场上已有的一些机器人平台配合本书一起使用。

要搭建机器人的身体部分，我们首先需要了解机器人的设计要求。在知道了需求以后，我们才能对它进行结构设计，用CAD软件工具画出它的2D模型，然后再对它的每个组成部件进行制造加工。在下一章中，我们将会对能够模拟机器人空间状态的3D模型进行讨论。


2.1　服务机器人的设计需求


在设计任何机器人系统之前，首先第一个步骤就是要明确它的设计需求。下面列出了这个机器人需要满足的一系列硬件要求：

这个机器人必须能够运送食物。

这个机器人的最大允许载重为5kg。

这个机器人的行走速度在0.25～1m/s之间。

这个机器人的离地间隙必须大于3cm。

这个机器人必须能连续工作两个小时。

这个机器人必须能够避开障碍，将食物送到任意一个桌子上。

这个机器人的高度必须在40～100cm之间。

这个机器人必须是低成本的。

现在，我们就可以明确这个服务机器人的机械设计需求，诸如它的有效载荷、移动速度、离地间隙、身体高度以及价格成本。我们将开始设计它的身体结构并选择相应的零部件。下面我们讨论一下要选用什么样的机械装置来满足机器人的这些硬件需求。