機器人系統設計與制作：Python語言實作2.1 服務機器人的設計需求

<b>摘要</b>

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服務機器人的機械設計

本書的主要目的是通過設計和建構機器人，并使用python語言對它進行程式設計實作來學習機器人技術。我們先來看看如何從零開始對機器人的機械結構進行設計。我們将要設計搭建的是一種服務機器人，它将用于酒店和餐館為顧客提供食物和飲料。

在本章中，我們可以看到這個機器人将使用的各種各樣的機械零部件。同時，還将學到如何組裝這些機械零部件。我們可以使用cad軟體工具來設計和裝配這些零部件，同時搭建一個機器人的3d模型進行模拟仿真。

酒店裡使用的機器人一般會比較大，但在這裡我們打算搭建一個縮微的版本，僅用于技術測試。如果你有興趣從頭開始搭建一個機器人，那麼本章的内容将非常适合你。如果你不打算從頭搭建，可以選擇市場上已有的一些機器人平台配合本書一起使用。

要搭建機器人的身體部分，我們首先需要了解機器人的設計要求。在知道了需求以後，我們才能對它進行結構設計，用cad軟體工具畫出它的2d模型，然後再對它的每個組成部件進行制造加工。在下一章中，我們将會對能夠模拟機器人空間狀态的3d模型進行讨論。

<b>2.1　服務機器人的設計需求</b>

在設計任何機器人系統之前，首先第一個步驟就是要明确它的設計需求。下面列出了這個機器人需要滿足的一系列硬體要求：

這個機器人必須能夠運送食物。

這個機器人的最大允許載重為5kg。

這個機器人的行走速度在0.25～1m/s之間。

這個機器人的離地間隙必須大于3cm。

這個機器人必須能連續工作兩個小時。

這個機器人必須能夠避開障礙，将食物送到任意一個桌子上。

這個機器人的高度必須在40～100cm之間。

這個機器人必須是低成本的。

現在，我們就可以明确這個服務機器人的機械設計需求，諸如它的有效載荷、移動速度、離地間隙、身體高度以及價格成本。我們将開始設計它的身體結構并選擇相應的零部件。下面我們讨論一下要選用什麼樣的機械裝置來滿足機器人的這些硬體需求。