履帶式機(jī)器人設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

摘要分析了國內(nèi)外履帶式機(jī)器人的研究現(xiàn)狀,討論了履帶式機(jī)器人在機(jī)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(jī)器人研究中存在的問題,展望了履帶式機(jī)器人的發(fā)展方向。在觀察分析其他機(jī)器人的結(jié)構(gòu)及經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行方案比較選定的設(shè)計(jì)，是一種履帶式搜救機(jī)器人的移動(dòng)平臺(tái)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括設(shè)計(jì)行走底盤、擺臂和移動(dòng)平臺(tái)的減速器，并對機(jī)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(jī)器人的最佳越障性能，本文從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度，在固定雙履帶機(jī)器人越障機(jī)理的基礎(chǔ)上，分析了四履帶雙擺臂機(jī)器人克服臺(tái)階、斜坡、溝道等典型障礙的運(yùn)動(dòng)機(jī)理及其最大越障能力，重點(diǎn)研究了四履帶雙擺臂機(jī)器人正向和反向兩種攀越臺(tái)階方式的運(yùn)動(dòng)機(jī)理及其最大越障能力。本文推導(dǎo)出機(jī)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(jī)器人越障時(shí)質(zhì)心位置的控制提供理論依據(jù)．本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于機(jī)器人的移動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于機(jī)器人整體的設(shè)計(jì)難度較大，材料和機(jī)構(gòu)精度要求較高，本設(shè)計(jì)為此類設(shè)計(jì)提供了較成熟的設(shè)計(jì)方案。關(guān)鍵字：機(jī)器人；質(zhì)心；越障；攀越臺(tái)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(jī)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(dòng)運(yùn)載機(jī)器人，論文分析了輪式、履帶式、腿式、履腿復(fù)合式等移動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上提出了四履帶的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)在復(fù)雜環(huán)境中能提高越野能力和機(jī)動(dòng)能力，因此，本設(shè)計(jì)的機(jī)器人采用履帶式移動(dòng)方式行進(jìn)。本論文重點(diǎn)介紹了搜救機(jī)器人總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，簡略介紹搜救機(jī)器人運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)、電機(jī)選擇，減速器的設(shè)計(jì)與布置等等，而我主要做的是四履帶機(jī)器人的移動(dòng)平臺(tái)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及總體布置的搜救機(jī)器人結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)。論文從國內(nèi)外履帶機(jī)器人的移動(dòng)方式著手，對三種常見的移動(dòng)方式(輪式、履帶式、腿式)在越野性能、移動(dòng)速度、機(jī)構(gòu)復(fù)雜程度、控制難易程度等幾方面進(jìn)行了比較和分析，就研制的四履帶搜救機(jī)器人應(yīng)達(dá)到的性能指標(biāo)提出了具體要求。搜救機(jī)器人運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè)計(jì)。論文針對兩履機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)推導(dǎo)出運(yùn)動(dòng)學(xué)方程并對機(jī)器人爬坡性能、越障性能、跨溝性能等運(yùn)動(dòng)性能從理論上進(jìn)行了分析驗(yàn)證。通過對機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程的分析選定了電機(jī)的類型。二級行星齒輪減速器的設(shè)計(jì)。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(jì)算所需齒輪的齒數(shù)與傳動(dòng)比，并進(jìn)行配齒計(jì)算，校核齒輪和軸的強(qiáng)度，從而確定減速器的選擇。擺臂設(shè)計(jì):通過從動(dòng)輪和擺臂輪的分析，確定了從動(dòng)輪和擺臂輪的各項(xiàng)參數(shù)，外形和材料。同時(shí)對擺臂輪的安裝和固定進(jìn)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(jī)器人的研究是一個(gè)涉及到多領(lǐng)域、多學(xué)科的課題。本文僅僅討論了其中結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)方面的內(nèi)容。由于時(shí)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(gè)方面作進(jìn)一步的探索和深化：(1)機(jī)器人的越障能力和行駛機(jī)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(jī)構(gòu)的參數(shù)作進(jìn)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(gè)值得研究的課題。要確定履帶的外形和表面形式，必須對機(jī)器人在路面行走時(shí)履帶的受力狀態(tài)有深入的研究。(3)機(jī)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(fù)雜、存在輻射污染、溫差大，其機(jī)械部件容易出現(xiàn)問題，因此合理利用硬件布局設(shè)計(jì)，保證機(jī)器人安全可靠地運(yùn)行，這將成為今后研究的一個(gè)方向。致謝pleasecontactQ3053703061giveyoumoreperfectdrawings參考文獻(xiàn)[1]王忠民，災(zāi)難搜救機(jī)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(jī)器人運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jī)器人自動(dòng)送進(jìn)系統(tǒng)研究1001-4551(2010)11-0110-05[4]李斌蛇形機(jī)器人的研究及在災(zāi)難救援中的應(yīng)用，機(jī)器人技術(shù)與運(yùn)用,2003(3):22-26.[5]李集災(zāi)難救急機(jī)器人科技展望2008（7）：24[6]宋孟軍，張明路多運(yùn)動(dòng)模式移動(dòng)機(jī)器人的可變形輪腿運(yùn)動(dòng)學(xué)分析1001－2354(2011)05－0046－05[7]方海峰,葛世榮,李允旺具有被動(dòng)擺臂的四履帶機(jī)器人越障性能分析1000-1964(2010)05-0682-05[8]孫巖，陳曉羅主編，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，北京理工大學(xué)出版社，2007[9]饒振剛行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)國防工業(yè)出版社，1980[10]劉鴻文主編.材料力學(xué).北京：高等教育出版社，2004[11]濮良貴主編.機(jī)械設(shè)計(jì)[第八版].北京：高等教育出版社，2006[12]徐元呂主編.工業(yè)機(jī)器人.北京：中國輕工業(yè)出版社，2006[13]哈爾濱工業(yè)大學(xué).理論力學(xué)[第六版].北京：高等教育出版社，2002[14]殷玉楓主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008[15]鄧文英主編.金屬工藝學(xué)[第四版].北京：高等教育出版社，1999[16]成大先機(jī)械設(shè)計(jì)手冊化學(xué)工業(yè)出版社第四版2002[17]孫寶均機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)出版社2004[18]孫恒機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，2006[19]李東曉.機(jī)器人技術(shù)在煤礦自動(dòng)化中的應(yīng)用.煤炭科學(xué)技術(shù).2007[20]錢善華王勇等.機(jī)器人研究的現(xiàn)狀及煤礦搜救的應(yīng)用.機(jī)器人，2006(5).[21]李克杰.危險(xiǎn)作業(yè)機(jī)器人發(fā)展研究.機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用,2003(5)[22]朱華葛世榮等.煤礦搜救機(jī)器人應(yīng)用探討.煤礦機(jī)械，2009[23]朱華.機(jī)器人研究現(xiàn)狀.徐州工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2007（6）.[24]張福學(xué).機(jī)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(dāng)采取的對策分析[J],中國安全科學(xué)學(xué)報(bào),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(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)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(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)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(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)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(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)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(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號檢測儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測量儀的研制基于單片機(jī)的紅外測油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動(dòng)信號的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實(shí)踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實(shí)現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用研究基于單片機(jī)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信研究與應(yīng)用基于PIC16F877單片機(jī)的莫爾斯碼自動(dòng)譯碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)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(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機(jī)的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機(jī)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(jī)與Internet互聯(lián)的研究與實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機(jī)控制器的研究基于單片機(jī)γ-免疫計(jì)數(shù)器自動(dòng)換樣功能的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)嵌入式以太網(wǎng)防盜報(bào)警系統(tǒng)基于51單片機(jī)的嵌入式Internet系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)單片機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)在擠壓機(jī)上的應(yīng)用MSP430單片機(jī)在智能水表系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)中TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用單片機(jī)在高樓恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用基于ATmega16單片機(jī)的流