本文關(guān)鍵詞：地面移動偵查機器人系統(tǒng)設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在以人為本的觀念愈發(fā)深入人心的今天,無論是警用偵察,還是軍用作戰(zhàn),無人化移動平臺必將會代替?zhèn)鹘y(tǒng)任務(wù)執(zhí)行方式,謹(jǐn)防危險的發(fā)生。警察或戰(zhàn)士在執(zhí)行危險任務(wù)時,往往囿于自身生理和心理的局限,不能完全滿足執(zhí)行任務(wù)的需求。地面移動偵查機器人,主要用于代替人到不能去或不適宜去的危險環(huán)境中,進(jìn)行偵察、排除和處理危險物的地面無人車輛。機器人平臺化的設(shè)計理念,可以使機器人成為負(fù)重機器人、偵察機器人、排爆機器人、武裝打擊機器人。本項目研究的履帶式機器人以及機械手臂,為類似地面移動機器人的設(shè)計研發(fā)提供了理論依據(jù)和實踐借鑒。針對所設(shè)計的地面移動偵查機器人,本項目展開了一系列的研究工作,主要包括:1)設(shè)計參數(shù)擬定。研究國內(nèi)外特種地面移動機器人的發(fā)展現(xiàn)狀,并進(jìn)行市場調(diào)研,根據(jù)廣大民警戰(zhàn)士的實際需求,擬定機器人的設(shè)計指標(biāo)參數(shù)。2)結(jié)構(gòu)設(shè)計與電機匹配。根據(jù)設(shè)計指標(biāo)參數(shù),對機器人的整體以及各模塊進(jìn)行構(gòu)形分析,按模塊地逐步進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計和電機選型。3)行進(jìn)系統(tǒng)動力學(xué)研究。對機器人攀越臺階、攀爬斜坡、跨越壕溝和平地轉(zhuǎn)向幾種運動狀態(tài)進(jìn)行動力學(xué)建模,并求解分析。4)行駛平穩(wěn)性研究。建立三維路面模型和動力學(xué)模型,分析行駛姿態(tài)、速度、路面狀況對旋轉(zhuǎn)功能臺的振動影響,并分析軟性路面上轉(zhuǎn)向的特性。5)機械手臂設(shè)計研究。先由整體設(shè)計、構(gòu)形分析,到結(jié)構(gòu)設(shè)計、電機選型,再對機械手臂進(jìn)行運動學(xué)分析。最后,針對現(xiàn)有的設(shè)計研究,提出進(jìn)一步改進(jìn)的建議,并對地面移動機器人的技術(shù)發(fā)展作出展望。
【關(guān)鍵詞】：偵查機器人 機械設(shè)計 動力學(xué)分析 平穩(wěn)性分析 機械手臂
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-19
• 1.1 引言10
• 1.2 課題研究目的與意義10-11
• 1.3 特種地面移動機器人國內(nèi)外研究概況11-17
• 1.3.1 國外特種地面移動機器人研究概況11-16
• 1.3.2 國內(nèi)特種地面移動機器人研究概況16-17
• 1.4 論文的主要工作及內(nèi)容安排17-19
• 2 偵查移動機器人總體設(shè)計19-27
• 2.1 設(shè)計指標(biāo)與系統(tǒng)分析19-25
• 2.1.1 設(shè)計指標(biāo)19-20
• 2.1.2 系統(tǒng)分析20-25
• 2.2 系統(tǒng)組成與布局25-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 3 偵查機器人機械設(shè)計與電機匹配27-37
• 3.1 履帶底盤設(shè)計27-29
• 3.1.1 行駛系統(tǒng)總體布局27
• 3.1.2 行駛系統(tǒng)傳動設(shè)計27-29
• 3.2 旋轉(zhuǎn)功能臺系統(tǒng)設(shè)計29
• 3.3 機械手臂系統(tǒng)設(shè)計29-30
• 3.4 電機與減速器的選型匹配研究30-36
• 3.4.1 行駛運動電機與減速器的選型匹配研究30-33
• 3.4.2 翻轉(zhuǎn)臂減速電機與減速器的選型匹配研究33-36
• 3.4.3 支撐桿減速電機與功能臺減速電機的選型匹配研究36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 4 移動機器人行進(jìn)系統(tǒng)動力學(xué)分析37-58
• 4.1 機器人的質(zhì)心分布37-41
• 4.1.1 旋轉(zhuǎn)功能臺在主車體位置時的質(zhì)心分布39-40
• 4.1.2 旋轉(zhuǎn)功能臺在翻轉(zhuǎn)臂位置時的質(zhì)心分布40-41
• 4.2 機器人攀越臺階動力學(xué)分析41-45
• 4.2.1 機器人正向攀越臺階41-43
• 4.2.2 機器人反向攀越臺階43-45
• 4.3 機器人攀爬斜坡動力學(xué)分析45-46
• 4.4 機器人跨越壕溝動力學(xué)分析46-47
• 4.5 機器人轉(zhuǎn)向動力學(xué)分析47-57
• 4.5.1 牽引平衡和力矩平衡48-49
• 4.5.2 轉(zhuǎn)向阻力矩49-51
• 4.5.3 履帶底盤轉(zhuǎn)向行走驅(qū)動力矩的計算51-54
• 4.5.4 考慮重心偏移時轉(zhuǎn)向驅(qū)動力矩的計算54-55
• 4.5.5 轉(zhuǎn)向靈活性分析55-57
• 4.6 本章小結(jié)57-58
• 5 機器人底盤行駛平穩(wěn)性仿真研究58-81
• 5.1 移動機器人平穩(wěn)性理論基礎(chǔ)59-61
• 5.1.1 路面不平度模擬方法60
• 5.1.2 路面不平度標(biāo)準(zhǔn)60-61
• 5.2 三維路面模型建立61-63
• 5.3 移動機器人仿真模型建立63-65
• 5.4 移動機器人行駛過程仿真65-71
• 5.4.1 不同行駛姿態(tài)對旋轉(zhuǎn)功能臺的影響66-68
• 5.4.2 不同行駛速度對旋轉(zhuǎn)功能臺的影響68-70
• 5.4.3 不同路面狀況對旋轉(zhuǎn)功能臺的影響70-71
• 5.5 軟性路面行駛過程仿真71-80
• 5.5.1 基于Bekker理論的路面設(shè)置71-74
• 5.5.2 路面特征值和設(shè)置74-76
• 5.5.3 原地轉(zhuǎn)向動力學(xué)仿真研究76-78
• 5.5.4 大半徑轉(zhuǎn)向動力學(xué)仿真研究78-80
• 5.6 本章小結(jié)80-81
• 6 機械手臂系統(tǒng)設(shè)計81-99
• 6.1 機械手臂總體設(shè)計81-84
• 6.1.1 構(gòu)型分析81-82
• 6.1.2 驅(qū)動機構(gòu)分析82-83
• 6.1.3 硬件系統(tǒng)分析83-84
• 6.2 電機選型84-89
• 6.2.1 手臂部分電機選型85-86
• 6.2.2 手爪電機的選取86-89
• 6.3 機械手臂的運動學(xué)分析89-98
• 6.3.1 建立數(shù)學(xué)模型89-92
• 6.3.2 正運動學(xué)分析92-94
• 6.3.3 運動仿真模型建立94-95
• 6.3.4 手臂末端極限軌跡分析95-97
• 6.3.5 逆運動學(xué)分析97-98
• 6.4 本章小結(jié)98-99
• 7 總結(jié)與展望99-101
• 7.1 全文總結(jié)99-100
• 7.2 工作展望100-101
• 參考文獻(xiàn)101-104
• 致謝104-105
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果105-106

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：275599