一種新型越障機(jī)器人的設(shè)計(jì)與開發(fā).pdf

1、小型地面移動(dòng)機(jī)器人具有體積小巧、機(jī)動(dòng)性高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、承載能力突出等優(yōu)點(diǎn)，而機(jī)器人的小型化和越障能力的矛盾一直成為其實(shí)用化的制約條件，如何提高機(jī)器人的越障性能成為近年來(lái)移動(dòng)機(jī)器人基礎(chǔ)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文以基于行星輪鏈接式車體結(jié)構(gòu)的新型越障機(jī)器人為研究對(duì)象，圍繞機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化、越障性能的分析及其機(jī)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)展開了研究，具體研究工作如下：
　　 分析了國(guó)內(nèi)外小型移動(dòng)機(jī)器人的研究設(shè)計(jì)及其實(shí)用化程度的現(xiàn)狀，針對(duì)基于行星輪系

2、結(jié)構(gòu)和鏈接式結(jié)構(gòu)的運(yùn)載平臺(tái)分別進(jìn)行了深入的比較和討論。針對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)輪式、腿式和履帶式運(yùn)動(dòng)底盤的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，概況了小型移動(dòng)機(jī)器人未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，確定了本文中新型越障機(jī)器人的研究背景和設(shè)計(jì)目標(biāo)。
　　 分析機(jī)器人驅(qū)動(dòng)模塊的設(shè)計(jì)方案，詳細(xì)推導(dǎo)了其結(jié)構(gòu)相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化過(guò)程。綜合現(xiàn)有運(yùn)載底盤的性能特點(diǎn)，提出了多種車體框架結(jié)構(gòu)方案，并進(jìn)行了比較、篩選和綜合。最終確定了以行星輪驅(qū)動(dòng)模塊為行走機(jī)構(gòu)，以鏈接式結(jié)構(gòu)為車體框架的機(jī)器人機(jī)構(gòu)總體方案。

3、
　　 推導(dǎo)行星輪鏈接式底盤在通過(guò)各種障礙時(shí)受力情況。對(duì)越障分析過(guò)程中機(jī)器人的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的定義與說(shuō)明，對(duì)分析的環(huán)境進(jìn)行了合理、有效的假設(shè)以簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程。分析了機(jī)器人的輪觸地條件、斜坡行駛和攀越臺(tái)階等障礙的約束條件。根據(jù)其動(dòng)力和阻力的相互制約情況，將單級(jí)臺(tái)階的越障過(guò)程細(xì)化為多個(gè)階段進(jìn)行詳細(xì)的受力分析，確定越障高度和多個(gè)車體結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系。分析了越障過(guò)程中各種參數(shù)的耦合和矛盾，指出分析過(guò)程中遇到的問(wèn)題及其研究方向。

4、>　　 結(jié)合在ADAMS中虛擬模型的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)化得到樣機(jī)的車體結(jié)構(gòu)參數(shù)，并設(shè)計(jì)制作了機(jī)器人的機(jī)械系統(tǒng)。通過(guò)仿真分析初步驗(yàn)證了上述分析理論的正確性。闡述了基于上述越障性能的要求，機(jī)器人所需要的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其具體的實(shí)現(xiàn)方案。
　　 設(shè)計(jì)制作完成的新型越障機(jī)器人樣機(jī)通過(guò)了一系列性能試驗(yàn)，得到了樣機(jī)達(dá)到的實(shí)際性能指標(biāo)，并和設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行了比較和分析。試驗(yàn)結(jié)果表明新型越障機(jī)器人達(dá)到了良好的越障性能，行星輪鏈接式底盤充分地集成了輪