本文關(guān)鍵詞：越障機構(gòu)靜力學(xué)分析與越障性能研究

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【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步,人類對未知世界領(lǐng)域的探索不斷深入,然而面對一些操作難度大、工作環(huán)境惡劣、作業(yè)境況危險等領(lǐng)域,一般的穿越機構(gòu)難以實現(xiàn)對復(fù)雜路面的越障功能。因而,對越障機構(gòu)深入研究的重要性日益突出,漸漸成為國內(nèi)外專家研究的熱點。論文通過深入研究現(xiàn)有輪式和腿式兩種越障機構(gòu)的優(yōu)點和不足,提出了一種輪-腿復(fù)合式越障機構(gòu),并對其傳動結(jié)構(gòu)、靜力學(xué)性能及越障性能進行了深入細致的研究,論文主要研究工作及結(jié)論如下:(1)為實現(xiàn)輪、腿越障機構(gòu)按需驅(qū)動,論文將兩2K-H行星輪機構(gòu)串聯(lián),通過齒數(shù)計算及配合,設(shè)計出兩級輸出行星輪機構(gòu)傳動方案,利用運動過程中可變約束的施加與釋放,實現(xiàn)了越障機構(gòu)在移動過程中遇到垂直障礙路面時,自動選擇機械腿機構(gòu)輔助越障的功能,大幅增強了機構(gòu)自適應(yīng)能力。最后,通過運動學(xué)仿真軟件仿真分析,驗證了其可變約束傳動的可行性及正確性。(2)對于機械腿輔助越障機構(gòu),論文采用具有高精度、高承載力的2UPR-UPU四自由度并聯(lián)機械腿機構(gòu)。論文在對機械腿運動軌跡和承載力研究分析過程中,首先建立了對應(yīng)2UPR-UPU并聯(lián)機械腿機構(gòu)對應(yīng)坐標系,依據(jù)所建坐標系列出了閉環(huán)約束矢量方程,通過對約束矢量方程求解推出了其驅(qū)動雅可比矩陣,獲得了機構(gòu)的輸入輸出之間的映射關(guān)系。其次,通過虛功原理建立了靜力學(xué)關(guān)系方程,并根據(jù)靜力學(xué)關(guān)系方程求解出靜力學(xué)矩陣方程,并通過范函數(shù)運算以及拉格朗日乘子運算得出了機構(gòu)靜力學(xué)評價指標,并編程仿真,證明該機構(gòu)靜力學(xué)性能穩(wěn)定。(3)論文對越障機構(gòu)的整體越障性能進行了仿真分析。在保證虛擬樣機仿真運動完整性的同時,論文對一些繁余復(fù)雜結(jié)構(gòu)進行了精簡,并建三維仿真虛擬樣機模型,通過運動學(xué)仿真軟件對其進行運動學(xué)仿真,驗證越障機構(gòu)的越障性能,本文研究的輪-腿復(fù)合式越障機構(gòu)的越障能力可達500mm,比單純輪式越障機構(gòu)的267mm提高233mm。本文所做的工作是對越障機構(gòu)進行的一次深入細致的研究與分析,通過仿真也驗證了輪-腿復(fù)合式越障機構(gòu)更強的越障性能,其研究成果對推動機械自適應(yīng)性和智能化的發(fā)展有著深遠的意義,對推廣越障機構(gòu)在工程實際的廣泛應(yīng)用具有重要的價值。
【關(guān)鍵詞】：越障機構(gòu) 行星輪 并聯(lián)機械腿 運動仿真
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH112
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 國內(nèi)外越障機構(gòu)研究現(xiàn)狀11-20
• 1.1.1 國內(nèi)外越障機構(gòu)研究發(fā)展現(xiàn)況12-17
• 1.1.2 近代機械國際研究趨勢17-20
• 1.2 研究的目的及意義20-21
• 1.3 研究內(nèi)容及研究目標21-22
• 1.3.1 研究內(nèi)容21-22
• 1.3.2 研究目標22
• 1.4 本章小結(jié)22-23
• 第2章 越障機構(gòu)工作原理23-29
• 2.1 越障機構(gòu)傳動介紹23
• 2.2 傳動原理設(shè)計分析23-25
• 2.3 越障機構(gòu)設(shè)計分析25-27
• 2.4 可行性分析27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 行星輪系機構(gòu)變約束設(shè)計與仿真29-41
• 3.1 行星輪系設(shè)計分析29-30
• 3.2 行星輪系傳動分析30-35
• 3.2.1 行星輪系傳動條件30-32
• 3.2.2 行星輪系傳動分析32-34
• 3.2.3 行星輪系功率流分析34-35
• 3.3 行星輪系三維建模和運動學(xué)仿真分析35-39
• 3.3.1 行星輪系三維建模及參數(shù)設(shè)置35-37
• 3.3.2 行星輪系速度仿真結(jié)果分析37-38
• 3.3.3 行星輪系力矩仿真結(jié)果分析38-39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 第4章 越障機械腿靜力學(xué)性能分析41-55
• 4.1 并聯(lián)機械腿模型概述41-45
• 4.1.1 并聯(lián)機構(gòu)簡要介紹41-42
• 4.1.2 并聯(lián)機械腿自由度分析42-45
• 4.2 并聯(lián)機械腿映射分析45-50
• 4.2.1 機械腿機構(gòu)參數(shù)化及坐標系建立45-46
• 4.2.2 矢量法求解驅(qū)動雅可比矩陣46-49
• 4.2.3 約束雅可比矩陣求解49-50
• 4.3 并聯(lián)機械腿靜力學(xué)方程建立50-52
• 4.3.1 虛功原理求解靜力學(xué)關(guān)系方程50
• 4.3.2 靜力學(xué)評價分析50-52
• 4.4 并聯(lián)機械腿機構(gòu)靜力學(xué)仿真分析52-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第5章 越障性能分析及仿真55-65
• 5.1 越障機器人尺寸設(shè)計55-58
• 5.1.1 可變約束行星輪系尺寸設(shè)計55-56
• 5.1.2 并聯(lián)機械腿尺寸設(shè)計56-57
• 5.1.3 越障機器人整體尺寸設(shè)計57-58
• 5.2 越障機器人越障性能分析58-61
• 5.2.1 越障機器人機械腿越障分析58-59
• 5.2.2 越障機器人越障分析59-61
• 5.3 系統(tǒng)越障仿真分析61-64
• 5.3.1 并聯(lián)機械腿機構(gòu)位移仿真分析61-62
• 5.3.2 機器人越障仿真分析62-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 第6章 總結(jié)及展望65-67
• 6.1 全文總結(jié)65-66
• 6.2 后續(xù)研究工作展望66-67
• 參考文獻67-73
• 附錄73-75
• 攻讀學(xué)位期間的科研成果75-77
• 致謝77

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本文編號：904775