【摘要】：為了適應災后復雜的非結構地面環(huán)境,國內(nèi)外現(xiàn)在對全地形的救援機器人已有很多涉及和研究。基本上可以分為普通輪式救援機器人,普通履帶式救援機器人,輪履復合式救援機器人。但是,這些類型的救援機器人都存在一定的局限性。普通的輪式救援機器人機動性好,但是越障性能差;普通履帶式救援機器人越障性能好,但是機動性差;輪履復合式救援機器人結合了以上兩者的優(yōu)點,但是結構相對復雜。本課題的目標是將機器人技術、營救行動技術、災難學等多學科知識有機融合,研制與開發(fā)一款機動性好、越障能力強的懸架可自調(diào)節(jié)的全地形六輪救援機器人。首先,分析了國內(nèi)外有關輪式、履帶式、復合式等救援機器人的優(yōu)缺點以及它們的適用環(huán)境和場合,并結合災后救援的參數(shù)指標,提出了六輪救援機器人的設計思路。重點對六輪救援機器人擺臂系統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)及機械結構進行了設計與分析。并利用SolidWorks三維建模軟件對各個零件進行建模和裝配。對六輪救援機器人擺臂、主軸、周向減震系統(tǒng)等關鍵零部件進行了有限元分析和優(yōu)化。其次,對設計完成的六輪救援機器人越障過程進行了分析和規(guī)劃,并且通過遺傳算法使救援機器人在滿足越障的幾何約束條件下,以保障機器人運動穩(wěn)定性為目標,求出了最優(yōu)越障姿態(tài)參數(shù)。通過ADAMS軟件對越障過程進行仿真分析,驗證了越障規(guī)劃的正確性。再次,在已經(jīng)研制的六輪救援機器人機械本體和越障規(guī)劃理論的基礎上,對其控制系統(tǒng)進行了軟硬件設計,該系統(tǒng)硬件和軟件設計均采用了模塊化的設計方法,使得該控制系統(tǒng)結構簡單、成本低、能耗低。最后通過仿真及實驗驗證了該控制系統(tǒng)的合理性與有效性。最后針對課題已經(jīng)取得的研究成果進行總結,并從六輪救援機器人的機械結構、運動越障規(guī)劃、控制系統(tǒng)、人機工程等幾個方面對六輪救援機器人的發(fā)展前景作了展望。
【圖文】：

圖 1-1 美國 Nomad 圖 1-2 美軍“六腳壁虎”華中科技大學研制的三角聯(lián)動排爆機器人[11]，如圖 1-3 所示。其機械機構由六個三角小輪組成，在任何行駛狀態(tài)下，總是可以保證兩個小輪著地，從而保證了此機械機構的越障穩(wěn)定性，并且具有較高的通過性。但是，該款機器人機械結構復雜，，這相應的導致了機器人故障率的增加。同時，該款機器人的越障能力受到三輪結構的外圈半徑大小的限制，為了提高越障能力就必須加大三輪結構的外圈半徑，但是半徑越大機器人的穩(wěn)定性越差。針對火災救援需求上海交通大學的特種機器人研究室成功研制了“SUPER-DII”機器人，如圖 1-4 所示。該型救援機器人不僅對各類路況的通用性強，而且爬樓越障和原地轉(zhuǎn)彎能力強。其采用被動行星機構，平地行走時靠地面約束周轉(zhuǎn)行星輪系兩個自由度的其中一個；越障時靠障礙物對救援機器人的支撐力使行星輪機構被動抬高從而實現(xiàn)越障。

圖 1-1 美國 Nomad 圖 1-2 美軍“六腳壁虎”華中科技大學研制的三角聯(lián)動排爆機器人[11]，如圖 1-3 所示。其機械機構由六個三角小輪組成，在任何行駛狀態(tài)下，總是可以保證兩個小輪著地，從而保證了此機械機構的越障穩(wěn)定性，并且具有較高的通過性。但是，該款機器人機械結構復雜，這相應的導致了機器人故障率的增加。同時，該款機器人的越障能力受到三輪結構的外圈半徑大小的限制，為了提高越障能力就必須加大三輪結構的外圈半徑，但是半徑越大機器人的穩(wěn)定性越差。針對火災救援需求上海交通大學的特種機器人研究室成功研制了“SUPER-DII”機器人，如圖 1-4 所示。該型救援機器人不僅對各類路況的通用性強，而且爬樓越障和原地轉(zhuǎn)彎能力強。其采用被動行星機構，平地行走時靠地面約束周轉(zhuǎn)行星輪系兩個自由度的其中一個；越障時靠障礙物對救援機器人的支撐力使行星輪機構被動抬高從而實現(xiàn)越障。
【學位授予單位】：天津理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 ;2001恩格爾伯格機器人獎頒布[J];機器人技術與應用;2001年05期

2 ;神奇的機器人世界[J];機電新產(chǎn)品導報;2001年Z5期

3 宋樹藩;采用機器人的有效自動化[J];世界制造技術與裝備市場;2001年06期

4 ;創(chuàng)造出色的機器人[J];個人電腦;2003年04期

5 ;危險作業(yè)機器人——人類的好幫手——訪國家863機器人技術主題專家組專家戴先中教授[J];機器人技術與應用;2003年03期

6 小才;;機器人時代[J];電腦愛好者;2006年13期

7 宋海宏;;機器人技術展望[J];山西煤炭管理干部學院學報;2006年04期

8 董煬斌;蔣靜坪;何衍;;一種基于雙令牌的多機器人協(xié)作策略研究[J];計算機工程;2007年12期

9 王國奎;劉彥波;;草方格鋪設機器人綜合、高效控制系統(tǒng)的設計[J];科技咨詢導報;2007年20期

10 陳秀珍;潘拓;;21世紀初機器人技術的走向[J];中國設備工程;2007年11期

相關會議論文 前10條

1 楊朝虹;張海珠;;機器人技術的應用與發(fā)展[A];先進制造技術論壇暨第五屆制造業(yè)自動化與信息化技術交流會論文集[C];2006年

2 王明輝;王楠;李斌;;面向災難救援的機器人控制站系統(tǒng)設計[A];中國儀器儀表學會第十二屆青年學術會議論文集[C];2010年

3 郭戈;王燕;王偉;;一種多機器人協(xié)作方法[A];第二十屆中國控制會議論文集（下）[C];2001年

4 崔世鋼;邴志剛;彭商賢;王玉東;;基于遠程腦概念的服務機器人開發(fā)平臺的設計與研究[A];先進制造技術論壇暨第二屆制造業(yè)自動化與信息化技術交流會論文集[C];2003年

5 楊瑩;丁X;許侃;;國際機器人科學知識前沿演化的可視化分析[A];科學學理論與科學計量學探索——全國科學技術學暨科學學理論與學科建設2008年聯(lián)合年會論文集[C];2008年

6 唐矯燕;趙群飛;黃杰;楊汝清;;基于兩足步行椅機器人的人在環(huán)中的助殘機器人控制系統(tǒng)[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

7 薛頌東;曾建潮;杜靜;;具運動學特性約束的群機器人目標搜索[A];2009中國控制與決策會議論文集（2）[C];2009年

8 張國偉;李斌;龔海里;王聰;鄭懷兵;;廢墟洞穴搜救機器人控制軟件設計與實現(xiàn)[A];中國儀器儀表學會第十二屆青年學術會議論文集[C];2010年

9 崔世鋼;方景林;劉嘉q;彭商賢;邴志剛;;服務機器人開發(fā)中測控問題的研究[A];中國儀器儀表學會第五屆青年學術會議論文集[C];2003年

10 吳國盛;李云霞;李驪;;一種基于極坐標系下的機器人動態(tài)避碰算法[A];2006中國控制與決策學術年會論文集[C];2006年

相關重要報紙文章 前10條

1 冬冬;看看自動化機器人在包裝業(yè)中能起多大作用[N];中國包裝報;2005年

2 莽九晨　周之然;有感“機器人道德法”[N];人民日報;2007年

3 記者 陳琳;機器人總動員[N];第一財經(jīng)日報;2010年

4 記者 孫亞斐;千余支隊伍攜機器人亮相金城[N];蘭州日報;2011年

5 崔鑫;機器人也能和您一起下廚[N];北京科技報;2012年

6 特約記者 楊保國;中國科大“藍鷹”稱雄機器人世界杯[N];大眾科技報;2007年

7 本報記者　 陳淑娟;機器人走近生活[N];計算機世界;2006年

8 虎虎;科學好玩（三）[N];四川科技報;2007年

9 孫潛彤;新松公司：在機器人研發(fā)領域顯身手[N];經(jīng)濟日報;2008年

10 財宣邋Q孟推

本文編號：2580785