履帶式機器人設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文

摘要分析了國內(nèi)外履帶式機器人的研究現(xiàn)狀,討論了履帶式機器人在機械結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性和控制方法等方面的現(xiàn)有研究方法,列舉了履帶式機器人研究中存在的問題,展望了履帶式機器人的發(fā)展方向。在觀察分析其他機器人的結(jié)構(gòu)及經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，進行方案比較選定的設(shè)計，是一種履帶式搜救機器人的移動平臺，設(shè)計內(nèi)容包括設(shè)計行走底盤、擺臂和移動平臺的減速器，并對機器人的局部受力情況作了具體的分析。為發(fā)揮四履帶雙擺臂機器人的最佳越障性能，本文從運動學的角度，在固定雙履帶機器人越障機理的基礎(chǔ)上，分析了四履帶雙擺臂機器人克服臺階、斜坡、溝道等典型障礙的運動機理及其最大越障能力，重點研究了四履帶雙擺臂機器人正向和反向兩種攀越臺階方式的運動機理及其最大越障能力。本文推導出機器人的最佳越障性能及對應(yīng)的質(zhì)心和擺臂的位置，可為機器人越障時質(zhì)心位置的控制提供理論依據(jù)．本設(shè)計的重點在于機器人的移動平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計，由于機器人整體的設(shè)計難度較大，材料和機構(gòu)精度要求較高，本設(shè)計為此類設(shè)計提供了較成熟的設(shè)計方案。關(guān)鍵字：機器人；質(zhì)心；越障；攀越臺階；履帶底盤；AbstractWhatthisdesignwasasectionofmarchingfirerobotfoundationlevelcarrier,thedesigncontentwalksthechassisincludingthedesignandswingarmandtheretarderaswellashasmadetheconcreteanalysistorobot'spartialstresssituation.Trialmanufacturingoverallrobotstructure.Inthedesigntrialmanufacturingprocess,theunceasingobservationanalyzesotherrobot'sstructure,absorbsthepredecessortoexperience,carriesontheplanquitetodesignate.Andgoesdowntothefactorytoprocessonetocarryonthestudy,bringstocompletiontheprocessingtechniqueofmanufacture,avoidssteppingontoonlypausesthewrittendesigntobeseparatedfromtheactualmanufacturethetortuouspath.Thecurrentstatusdomesticandoverseaswithrespecttotrackedmobilerobotswassurveyed,andtheexistingresearchapproachesintermsofthemechinacalstructure,stabilityandcontrolalgorithmsoftrackedmobilerobotsweredescribed.Toconclude,theproblemstobesolvedwerestatedandthefuturedevelopmentoftrackedmobilerobotswasdiscussed.Forperformingthebestobstacle-surmountingcapabilityoffour-trackrobotwithtwoswingarms,obstaclesurmountingmechanismofthefour-trackrobotwithtwoswingarmsanditscapabilitiesofsurmountingobstacles,includingstepandslope-climbing,andchannel-crossing,areanalyzedfromtheviewpointofkinematicsbasedontheobstaclesurmountingmechanismofthefixedtwo-trackrobot.Itsmotionmechanismandmaximalobstacle-surmountingcapabilityofstep-climbingforwardandbackwardaremainlyanalyzed.Thetheoreticalvalueofmaximalobstacle-surmountingcapabilitiesoftheprototypeareobtainedandcomparedwiththetestresults.Andthebestobstaclesurmountingperformanceandthecorrespondingcentroidandswingarmpositionsarededuced.Thispaperwouldprovidetheoreticalbasisforcentroidpositioncontrolinobstacle-surmountingprocess.Thisgraduationproject'skeypointliesinrobot'strialmanufacturingresearchwork,becausetherobotwhole'sdesigndifficultyisbig,thematerialandtheorganizationaccuracyrequirementishigh,thistrialmanufacturingproducthasnotbeenabletotakethematureproducttocarryonaddsthemanufacture,canonlydofortheguidanceprototypesuppliesthereference.Keywords:Robot;centroid;obstacle-surmounting;step-climbing;Caterpillarbandchassis目錄1緒論 VII=12mm。。至此輸出軸的各段直徑和長度已完成。全文總結(jié)本論文提出的礦用搜救履帶機器人是為了能勝任多種工作任務(wù)、適應(yīng)多種工作環(huán)境而研發(fā)的一種小型智能移動運載機器人，論文分析了輪式、履帶式、腿式、履腿復合式等移動機構(gòu)的優(yōu)缺點，在此基礎(chǔ)上提出了四履帶的移動機構(gòu)，該機構(gòu)在復雜環(huán)境中能提高越野能力和機動能力，因此，本設(shè)計的機器人采用履帶式移動方式行進。本論文重點介紹了搜救機器人總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計，簡略介紹搜救機器人運動參數(shù)設(shè)計、電機選擇，減速器的設(shè)計與布置等等，而我主要做的是四履帶機器人的移動平臺的機構(gòu)設(shè)計，以及總體布置的搜救機器人結(jié)構(gòu)方案設(shè)計。論文從國內(nèi)外履帶機器人的移動方式著手，對三種常見的移動方式(輪式、履帶式、腿式)在越野性能、移動速度、機構(gòu)復雜程度、控制難易程度等幾方面進行了比較和分析，就研制的四履帶搜救機器人應(yīng)達到的性能指標提出了具體要求。搜救機器人運動參數(shù)設(shè)計。論文針對兩履機器人運動特點推導出運動學方程并對機器人爬坡性能、越障性能、跨溝性能等運動性能從理論上進行了分析驗證。通過對機器人運動過程的分析選定了電機的類型。二級行星齒輪減速器的設(shè)計。通過對減速器類型的選擇確定了為2K-H型二級行星齒輪減速器，計算所需齒輪的齒數(shù)與傳動比，并進行配齒計算，校核齒輪和軸的強度，從而確定減速器的選擇。擺臂設(shè)計:通過從動輪和擺臂輪的分析，確定了從動輪和擺臂輪的各項參數(shù)，外形和材料。同時對擺臂輪的安裝和固定進行討論，確定了肋板的形狀和材料，從而確定了擺臂輪的安裝。四履帶搜救機器人的研究是一個涉及到多領(lǐng)域、多學科的課題。本文僅僅討論了其中結(jié)構(gòu)與機構(gòu)方面的內(nèi)容。由于時間的限制和作者知識水平的欠缺，論文并不完善，有待于在以下幾個方面作進一步的探索和深化：(1)機器人的越障能力和行駛機構(gòu)的參數(shù)選取有很密切的關(guān)系。在結(jié)構(gòu)形式確定的基礎(chǔ)上，有必要對行駛機構(gòu)的參數(shù)作進一步的優(yōu)化，以求得到更好的越障性能和車體的穩(wěn)定性。(2)履地接觸關(guān)系是一個值得研究的課題。要確定履帶的外形和表面形式，必須對機器人在路面行走時履帶的受力狀態(tài)有深入的研究。(3)機器人在未知環(huán)境中執(zhí)勤，所處環(huán)境往往十分惡劣，如地形復雜、存在輻射污染、溫差大，其機械部件容易出現(xiàn)問題，因此合理利用硬件布局設(shè)計，保證機器人安全可靠地運行，這將成為今后研究的一個方向。致謝pleasecontactQ3053703061giveyoumoreperfectdrawings參考文獻[1]王忠民，災(zāi)難搜救機器人研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢1004-373X(2007)17-152-04[2]王紅軍，魏超，一種地震搜救機器人運動結(jié)構(gòu)設(shè)計研究1674-6864(2010)03-0025-04[3]徐草,章亞男,沈林勇,徐解民，龔振邦廢墟狹縫搜救機器人自動送進系統(tǒng)研究1001-4551(2010)11-0110-05[4]李斌蛇形機器人的研究及在災(zāi)難救援中的應(yīng)用，機器人技術(shù)與運用,2003(3):22-26.[5]李集災(zāi)難救急機器人科技展望2008（7）：24[6]宋孟軍，張明路多運動模式移動機器人的可變形輪腿運動學分析1001－2354(2011)05－0046－05[7]方海峰,葛世榮,李允旺具有被動擺臂的四履帶機器人越障性能分析1000-1964(2010)05-0682-05[8]孫巖，陳曉羅主編，機械設(shè)計課程設(shè)計，北京理工大學出版社，2007[9]饒振剛行星傳動機構(gòu)設(shè)計國防工業(yè)出版社，1980[10]劉鴻文主編.材料力學.北京：高等教育出版社，2004[11]濮良貴主編.機械設(shè)計[第八版].北京：高等教育出版社，2006[12]徐元呂主編.工業(yè)機器人.北京：中國輕工業(yè)出版社，2006[13]哈爾濱工業(yè)大學.理論力學[第六版].北京：高等教育出版社，2002[14]殷玉楓主編.機械設(shè)計課程設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，2008[15]鄧文英主編.金屬工藝學[第四版].北京：高等教育出版社，1999[16]成大先機械設(shè)計手冊化學工業(yè)出版社第四版2002[17]孫寶均機械設(shè)計課程設(shè)計機械工業(yè)出版社2004[18]孫恒機械原理[M].北京：高等教育出版社，2006[19]李東曉.機器人技術(shù)在煤礦自動化中的應(yīng)用.煤炭科學技術(shù).2007[20]錢善華王勇等.機器人研究的現(xiàn)狀及煤礦搜救的應(yīng)用.機器人，2006(5).[21]李克杰.危險作業(yè)機器人發(fā)展研究.機器人技術(shù)與應(yīng)用,2003(5)[22]朱華葛世榮等.煤礦搜救機器人應(yīng)用探討.煤礦機械，2009[23]朱華.機器人研究現(xiàn)狀.徐州工程學院學報，2007（6）.[24]張福學.機器人技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2000.609-610.[25]林柏泉,常建華,翟成.我國煤礦安全現(xiàn)狀及應(yīng)當采取的對策分析[J],中國安全科學學報,2006(5):42-461.[26]Y.Crausaz,B.Merminod,M.Wiesendanger,R.Siegwart,M.Lauria,R.Piguet,Véhiculepourterrainaccidenté,EuropeanPatentApplicationNo00810054.7(2000).[27]Packbot,iRobotCorporation,Availablefrom:<>.基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構(gòu)建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應(yīng)用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設(shè)計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設(shè)計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應(yīng)用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設(shè)計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應(yīng)用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-免疫計數(shù)器自動換樣功能的研究與實現(xiàn)基于單片機的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)單片機嵌入式以太網(wǎng)防盜報警系統(tǒng)基于51單片機的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)單片機監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機上的應(yīng)用MSP430單片機在智能水表系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用基于單片機的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)與應(yīng)用單片機在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用基于ATmega16單片機的流