本文關(guān)鍵詞：地形自適應(yīng)全轉(zhuǎn)向消防無(wú)人車移動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)等的不斷增多,油品燃?xì)�、毒氣泄漏爆炸等�?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(shí)營(yíng)救受災(zāi)受困人員、防止災(zāi)害進(jìn)一步擴(kuò)大或者防止災(zāi)害的二次發(fā)生,對(duì)于消防救援有著時(shí)間的緊迫性和行動(dòng)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(xiǎn)狀況的發(fā)生,使得消防人員難以深入事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行環(huán)境偵察和消防救援。如果消防人員沒(méi)有對(duì)環(huán)境進(jìn)行充分偵察和了解,便盲目進(jìn)入事故現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展消防行動(dòng),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(duì)環(huán)境進(jìn)行了充分的了解,如果讓消防救援人員親自進(jìn)入這些危險(xiǎn)的環(huán)境里,也很有可能因?yàn)檩椛�、有毒等或者二次�?zāi)害突然發(fā)生造成消防救援人員的犧牲。針對(duì)此世界各國(guó)都在積極進(jìn)行消防無(wú)人車的研制,以幫助或者替代消防救援人員在危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)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(chǎng)地形復(fù)雜,因而對(duì)消防無(wú)人車移動(dòng)系統(tǒng)具有一定要求。本文圍繞著提高消防無(wú)人車在狹窄區(qū)域的移動(dòng)靈活性和復(fù)雜路況的適應(yīng)性,開(kāi)展了地形自適應(yīng)全轉(zhuǎn)向消防無(wú)人車移動(dòng)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(wú)人車移動(dòng)系統(tǒng)方案。本文在分析現(xiàn)在消防無(wú)人車采用的主要行走機(jī)構(gòu)及轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上,以兼顧移動(dòng)高效性和轉(zhuǎn)向靈活性為目的,進(jìn)行了消防無(wú)人車整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),確定了能夠靈活的在被動(dòng)適應(yīng)地形和主動(dòng)抬升越障之間切換的行進(jìn)機(jī)構(gòu)和全轉(zhuǎn)向移動(dòng)機(jī)構(gòu)方案。完成了地形自適應(yīng)模塊、主動(dòng)抬升模塊、全轉(zhuǎn)向模塊的實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì)；同時(shí)在機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,進(jìn)行了與之匹配的環(huán)境感知模塊、驅(qū)動(dòng)控制模塊的設(shè)計(jì)。其次,進(jìn)行了地形自適應(yīng)全轉(zhuǎn)向消防無(wú)人車移動(dòng)系統(tǒng)建模與分析。通過(guò)車輛動(dòng)力學(xué)模型分析了該移動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的受力狀況,對(duì)該移動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)條件驗(yàn)證。通過(guò)建立被動(dòng)自適應(yīng)典型障礙進(jìn)行分析,獲得了該移動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)典型障礙物時(shí)的靜平衡方程,分析了其地形適應(yīng)能力。通過(guò)建立主動(dòng)抬升力矩方程及抬升高度分析模型,獲得了主動(dòng)抬升時(shí)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(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向過(guò)程中各輪運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系,獲得了各車輪的轉(zhuǎn)角和速度關(guān)系。最后,對(duì)地形自適應(yīng)全轉(zhuǎn)向消防無(wú)人車移動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真與實(shí)驗(yàn)。文章搭建了物理樣機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)并進(jìn)行了障礙檢測(cè)、被動(dòng)適應(yīng)地形、主動(dòng)抬升越障和轉(zhuǎn)向避障相關(guān)實(shí)驗(yàn)。通過(guò)障礙檢測(cè)實(shí)驗(yàn)對(duì)所設(shè)計(jì)的環(huán)境感知模塊的障礙檢測(cè)有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。通過(guò)地形自適應(yīng)仿真實(shí)驗(yàn)及實(shí)際起伏路面檢測(cè)了其地形自適應(yīng)能力。針對(duì)其主動(dòng)模式進(jìn)行了主動(dòng)抬升力矩仿真以及主動(dòng)抬升越障實(shí)驗(yàn)。最后進(jìn)行了轉(zhuǎn)向避障仿真及實(shí)驗(yàn),分別對(duì)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(jìn)行了驗(yàn)證。通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)表明所設(shè)計(jì)移動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)起伏地形的被動(dòng)自適應(yīng)并可進(jìn)行主動(dòng)抬越障,同時(shí)可實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向和橫向行駛等全轉(zhuǎn)向移動(dòng)。
【關(guān)鍵詞】：地形自適應(yīng) 全轉(zhuǎn)向 消防無(wú)人車 移動(dòng)系統(tǒng) 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(guó)內(nèi)外的研究發(fā)展現(xiàn)狀14-20
• 1.2.1 消防無(wú)人車研究應(yīng)用及其發(fā)展趨勢(shì)14-16
• 1.2.2 消防無(wú)人車行走機(jī)構(gòu)研究發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.2.3 消防無(wú)人車轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)研究發(fā)展現(xiàn)狀17-19
• 1.2.4 消防無(wú)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(wú)人車移動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)22-38
• 2.1 移動(dòng)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框架22-25
• 2.2 移動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25-32
• 2.2.1 被動(dòng)自適應(yīng)模塊設(shè)計(jì)25-27
• 2.2.2 主動(dòng)抬升模塊設(shè)計(jì)27-29
• 2.2.3 全轉(zhuǎn)向模塊設(shè)計(jì)29-32
• 2.3 移動(dòng)系統(tǒng)系統(tǒng)控制模塊設(shè)計(jì)32-37
• 2.3.1 環(huán)境感知模塊設(shè)計(jì)32-34
• 2.3.2 驅(qū)動(dòng)控制模塊設(shè)計(jì)34-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第3章 消防無(wú)人車移動(dòng)系統(tǒng)建模與分析38-52
• 3.1 被動(dòng)自適應(yīng)建模與分析38-46
• 3.1.1 坡路牽引通過(guò)性建模分析38-40
• 3.1.2 障礙牽引通過(guò)性建模分析40-46
• 3.2 主動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)建模分析49-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 第4章 消防無(wú)人車移動(dòng)系統(tǒng)仿真與實(shí)驗(yàn)52-67
• 4.1 物理樣機(jī)測(cè)試平臺(tái)搭建52-53
• 4.2 障礙物檢測(cè)測(cè)量實(shí)驗(yàn)53-55
• 4.3 地形自適應(yīng)仿真與實(shí)驗(yàn)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(guò)性測(cè)試57-59
• 4.4 障礙通過(guò)性仿真與實(shí)驗(yàn)59-61
• 4.4.1 主動(dòng)抬升力矩仿真實(shí)驗(yàn)59-60
• 4.4.2 主動(dòng)抬升越障實(shí)際測(cè)試60-61
• 4.5 避障高效性仿真與實(shí)驗(yàn)61-66
• 4.5.1 正常轉(zhuǎn)向仿真與實(shí)驗(yàn)61-63
• 4.5.2 全轉(zhuǎn)向移動(dòng)避障實(shí)際測(cè)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(xiàn)70-77
• 附錄77-80
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果80-82
• 索引82-83

【相似文獻(xiàn)】

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