本文關(guān)鍵詞：地形自適應(yīng)全轉(zhuǎn)向消防無人車移動系統(tǒng)設(shè)計與分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著各種大型石油化工企業(yè)、危險品倉庫等的不斷增多,油品燃氣、毒氣泄漏爆炸等災(zāi)害隱患也在不斷增加。這些災(zāi)害往往具有非常大的破壞性,為了及時營救受災(zāi)受困人員、防止災(zāi)害進一步擴大或者防止災(zāi)害的二次發(fā)生,對于消防救援有著時間的緊迫性和行動的必須性要求。但這類災(zāi)害往往伴隨著有毒、輻射、缺氧或易燃易爆等危險狀況的發(fā)生,使得消防人員難以深入事故現(xiàn)場進行環(huán)境偵察和消防救援。如果消防人員沒有對環(huán)境進行充分偵察和了解,便盲目進入事故現(xiàn)場開展消防行動,這樣不僅難以取得預(yù)期效果,反而有可能造成人員傷亡。即使已經(jīng)對環(huán)境進行了充分的了解,如果讓消防救援人員親自進入這些危險的環(huán)境里,也很有可能因為輻射、有毒等或者二次災(zāi)害突然發(fā)生造成消防救援人員的犧牲。針對此世界各國都在積極進行消防無人車的研制,以幫助或者替代消防救援人員在危險區(qū)域進行環(huán)境偵查和消防救援工作。由于消防災(zāi)害事故現(xiàn)場地形復(fù)雜,因而對消防無人車移動系統(tǒng)具有一定要求。本文圍繞著提高消防無人車在狹窄區(qū)域的移動靈活性和復(fù)雜路況的適應(yīng)性,開展了地形自適應(yīng)全轉(zhuǎn)向消防無人車移動系統(tǒng)研究。本論文的主要研究工作如下：首先,提出了一種新型地形自適應(yīng)全轉(zhuǎn)向消防無人車移動系統(tǒng)方案。本文在分析現(xiàn)在消防無人車采用的主要行走機構(gòu)及轉(zhuǎn)向機構(gòu)的優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上,以兼顧移動高效性和轉(zhuǎn)向靈活性為目的,進行了消防無人車整體結(jié)構(gòu)設(shè)計,確定了能夠靈活的在被動適應(yīng)地形和主動抬升越障之間切換的行進機構(gòu)和全轉(zhuǎn)向移動機構(gòu)方案。完成了地形自適應(yīng)模塊、主動抬升模塊、全轉(zhuǎn)向模塊的實現(xiàn)機構(gòu)具體設(shè)計；同時在機構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)上,進行了與之匹配的環(huán)境感知模塊、驅(qū)動控制模塊的設(shè)計。其次,進行了地形自適應(yīng)全轉(zhuǎn)向消防無人車移動系統(tǒng)建模與分析。通過車輛動力學模型分析了該移動系統(tǒng)在運動過程中的受力狀況,對該移動系統(tǒng)進行了驅(qū)動條件驗證。通過建立被動自適應(yīng)典型障礙進行分析,獲得了該移動系統(tǒng)通過典型障礙物時的靜平衡方程,分析了其地形適應(yīng)能力。通過建立主動抬升力矩方程及抬升高度分析模型,獲得了主動抬升時所需的抬升力矩、抬升高度與各桿件之間的關(guān)系、前搖桿與車體俯仰角之間的關(guān)系。建立了不同轉(zhuǎn)向模式下的分析模型,分析了移動系統(tǒng)轉(zhuǎn)向過程中各輪運動學關(guān)系,獲得了各車輪的轉(zhuǎn)角和速度關(guān)系。最后,對地形自適應(yīng)全轉(zhuǎn)向消防無人車移動系統(tǒng)進行了仿真與實驗。文章搭建了物理樣機試驗平臺并進行了障礙檢測、被動適應(yīng)地形、主動抬升越障和轉(zhuǎn)向避障相關(guān)實驗。通過障礙檢測實驗對所設(shè)計的環(huán)境感知模塊的障礙檢測有效性進行了驗證。通過地形自適應(yīng)仿真實驗及實際起伏路面檢測了其地形自適應(yīng)能力。針對其主動模式進行了主動抬升力矩仿真以及主動抬升越障實驗。最后進行了轉(zhuǎn)向避障仿真及實驗,分別對其兩輪轉(zhuǎn)向、原地轉(zhuǎn)向和橫向行駛?cè)N轉(zhuǎn)向方式可行性進行了驗證。通過仿真和實驗表明所設(shè)計移動系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對起伏地形的被動自適應(yīng)并可進行主動抬越障,同時可實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向和橫向行駛等全轉(zhuǎn)向移動。
【關(guān)鍵詞】：地形自適應(yīng) 全轉(zhuǎn)向 消防無人車 移動系統(tǒng) 機構(gòu)設(shè)計
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：D631.6
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abshad8-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 選題背景和意義12-14
• 1.2 國內(nèi)外的研究發(fā)展現(xiàn)狀14-20
• 1.2.1 消防無人車研究應(yīng)用及其發(fā)展趨勢14-16
• 1.2.2 消防無人車行走機構(gòu)研究發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.2.3 消防無人車轉(zhuǎn)向機構(gòu)研究發(fā)展現(xiàn)狀17-19
• 1.2.4 消防無人車環(huán)境感知研究發(fā)展現(xiàn)狀19-20
• 1.3 主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)20-21
• 1.4 本章小結(jié)21-22
• 第2章 消防無人車移動系統(tǒng)設(shè)計22-38
• 2.1 移動系統(tǒng)整體設(shè)計框架22-25
• 2.2 移動系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計25-32
• 2.2.1 被動自適應(yīng)模塊設(shè)計25-27
• 2.2.2 主動抬升模塊設(shè)計27-29
• 2.2.3 全轉(zhuǎn)向模塊設(shè)計29-32
• 2.3 移動系統(tǒng)系統(tǒng)控制模塊設(shè)計32-37
• 2.3.1 環(huán)境感知模塊設(shè)計32-34
• 2.3.2 驅(qū)動控制模塊設(shè)計34-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第3章 消防無人車移動系統(tǒng)建模與分析38-52
• 3.1 被動自適應(yīng)建模與分析38-46
• 3.1.1 坡路牽引通過性建模分析38-40
• 3.1.2 障礙牽引通過性建模分析40-46
• 3.2 主動抬升建模分析46-48
• 3.2.1 抬升力矩建模分析46-47
• 3.2.2 抬升高度建模分析47-48
• 3.3 轉(zhuǎn)向運動建模分析48-51
• 3.3.1 常規(guī)轉(zhuǎn)向建模分析48-49
• 3.3.2 全轉(zhuǎn)向運動建模分析49-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 第4章 消防無人車移動系統(tǒng)仿真與實驗52-67
• 4.1 物理樣機測試平臺搭建52-53
• 4.2 障礙物檢測測量實驗53-55
• 4.3 地形自適應(yīng)仿真與實驗55-59
• 4.3.1 地形適應(yīng)性及載荷平穩(wěn)性仿真55-57
• 4.3.2 地形適應(yīng)性及通過性測試57-59
• 4.4 障礙通過性仿真與實驗59-61
• 4.4.1 主動抬升力矩仿真實驗59-60
• 4.4.2 主動抬升越障實際測試60-61
• 4.5 避障高效性仿真與實驗61-66
• 4.5.1 正常轉(zhuǎn)向仿真與實驗61-63
• 4.5.2 全轉(zhuǎn)向移動避障實際測試63-66
• 4.6 本章小結(jié)66-67
• 第5章 結(jié)論67-69
• 5.1 主要工作與全文總結(jié)67-68
• 5.2 不足與展望68-69
• 致謝69-70
• 參考文獻70-77
• 附錄77-80
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果80-82
• 索引82-83

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