一、项目简介

我小组拟历三个月设计制造一台道路除冰机器人，其设计构想是希望改善我军用机场雪天结冰影响飞行训练安全以及北方大部地区和部分南方地区冬季道路结冰影响行人车辆通行的状况。因此，我小组拟设计的机器人的工作环境是薄而顽固，易形成而难清除的道路结冰。虽然现在已有大型的除冰除雪设备，然而其工作范围过大，对区域性的小范围的冰面处理并不到位，这也正是我小组通过研究发现这项设计的意义和价值。

    我们设计的除冰机器人采用平台模块化的设计理念，分为运行平台，破冰作业平台，碎冰作业平台以及清理作业平台，各平台分工工作，有机结合，共同完成除冰任务。

二、创新性及创新点

  1、可以根据冰面的厚度调整机器人的重量，减少能量的损耗，同事实现不同程度的除冰，可以用于不同的地区；

  2、破冰刷可以实现上下移动，目的是当机器人不除冰时，可以防止地面物体对破冰刷的磨损；

  3、机器人在除冰过程中可以越过一定程度的障碍

三、结构合理性

  1、整体结构

    保证整体机构中各个零部件的尺寸能够相互配合，及各个零部件在空间中分配合理，并且，机构整体作业时，各个独立的运动之间不发生相互干涉；

  2、曲柄连杆机构

保证曲柄连杆机构中连杆的长度分配合理，几个曲柄之间的距离合理，及转动时，连杆不碰到下方横梁，几个曲柄的分割距离合理。

  3、传动机构

应用标准齿轮传动，各个齿轮的尺寸分配能够在整体机构中装配合理，及各个齿轮之间能够相互啮合。

  4、破冰机构

破冰圆柱在上下运动时，不脱离横梁，并且，圆柱在达到最高点时，能够脱离地面，达到最低点时，能够砸到地面。

  5、碎冰机构

    一次碎冰结构利用凸轮原理来实现上线移动，通过轨道的设计，刀刃在上下移动过过程中不脱离约束，并且轨迹不发生偏差，速度适中；

    二次碎冰机构作业时，后轮能够抬起一定的高度；碎冰机构不作业时，后轮放下，碎冰机构抬起。

四、先进理论和技术的应用情况

  1、运用材料力学知识考虑材料强度与刚度，校核材料强度；

  2、运用机械原理知识设计机构的结构及机构的合理性，主要应用理论有凸轮机构、齿轮传动、连杆机构等；

  3、应用inventor软件完成机构的装配体；

  4、应用CAD做零件的图纸；

五、工艺性分析

除冰机构主要除冰运动的执行件分为三部分：除冰机构，碎冰机构、收集处理冰机构。

破冰机构主要是曲柄连杆滑块机构，由电机驱动轴高速转动。曲柄带动连杆运动，连杆带动滑块做垂直往复运动。滑块上焊接上除冰刀，用以凿穿冰面。为了对冰面破坏的更加彻底加上四组除冰机构，且对称分布克服死点。

一次碎冰结构为刀刃，利用刀刃的上下移动达到对冰块的破碎，实现的结构通过凸轮原理来实现。

    二次碎冰机构为滚筒，主要灵感来自压路机，利用滚筒对冰面的压强对冰面进行破坏。滚筒设计为可拆卸式的，根据不同厚度的冰面，装载不同质量的滚筒。由于滚筒质量较大，且为破冰增大压强制造的尖锐部分会产生较大压强，平时不除冰时对地面也要很大程度的破坏。所以将支撑滚筒的杆件做成能控制升降的，在不工作时将滚筒抬高使之与地面脱离接触，避免对地面的破坏。考虑到冰面不是理想平面，除冰机构除冰时会产生较大振动，为避免对滚筒轴的破坏，在滚筒与轴的连接处加上减震弹簧，减少对滚筒的刚性冲击。

    收集冰的机构固连在机身上，做成三角形，通过除冰机构的前进将碎冰遇到两边。