本文關(guān)鍵詞：災(zāi)害環(huán)境救援用履帶式機器人關(guān)鍵技術(shù)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來災(zāi)害事故諸如地震、毒氣泄漏、核輻射擴散等頻頻發(fā)生,人類進入事故區(qū)域需承擔(dān)極大的風(fēng)險,為了降低人類所承擔(dān)的風(fēng)險,對災(zāi)害環(huán)境下特種機器人的需求與日俱增,加大對其研發(fā)力度已迫在眉睫。本課題的目的是研制一臺應(yīng)用于復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境的信息采集用救援機器人,為我國救援機器人研究與應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)及技術(shù)儲備。主要的研究內(nèi)容及成果如下:(1)在對國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀研究的基礎(chǔ)上,對履帶式機器人主要研啊啊發(fā)方向進行了詳述。接著進行了驅(qū)動系統(tǒng)、傳動機構(gòu)、運動機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計,進一步對底盤進行速度分析,在機構(gòu)設(shè)計過程中進行了前導(dǎo)輪軸、承重輪軸、電機彎板等關(guān)鍵零部件的受力分析及校核;繼而進行了底盤三維模型的動力學(xué)、運動學(xué)理論分析。(2)論文在分析控制系統(tǒng)功能要求的基礎(chǔ)上,進行了控制系統(tǒng)的方案設(shè)計與具體器件的選型,接著,設(shè)計了控制系統(tǒng)的硬件電路。硬件電路包括了控制系統(tǒng)線路圖的繪制、控制器I/O口功能性定義及無線控制流程等。(3)在完成機械本體及硬件電路設(shè)計的基礎(chǔ)上,本論文完成了控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計。軟件部分依據(jù)機器人控制任務(wù)展開,主要包括啟動、停止、指令輸入、延遲啟動、延遲停止等功能,首先在VC++環(huán)境下進行一體機的初始化,在此基礎(chǔ)之上進行軟件架構(gòu)構(gòu)建以完成功能性需求。(4)樣機實驗。在前期所構(gòu)建平臺的基礎(chǔ)之上,對所提出的路徑規(guī)劃理論、人機交互測試、負載能力測試、爬坡能力及續(xù)航能力測試分別進行了實驗。通過對相應(yīng)的路徑規(guī)劃代碼的構(gòu)思與編寫,最終,機器人才初步具備一定的自主路徑規(guī)劃的功能。本課題以所制定策略為依據(jù),并且結(jié)合對樣機實驗的結(jié)果的大量分析,最終原理的正確性和有效性得到了證實,文章最后對履帶式機器人自主避障及自主進行路徑規(guī)劃將要進行的相關(guān)研究進行了展望。
【關(guān)鍵詞】：災(zāi)害環(huán)境 履帶式 救援機器人 結(jié)構(gòu)設(shè)計 路徑規(guī)劃
【學(xué)位授予單位】：天津職業(yè)技術(shù)師范大學(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
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 課題研究背景、目的與意義9
• 1.2 國內(nèi)外研發(fā)現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢9-11
• 1.2.1 國外移動機器人技術(shù)的研發(fā)概況9-10
• 1.2.2 國內(nèi)履帶機器人技術(shù)探究概述10-11
• 1.2.3 履帶式機器人研發(fā)的主要方向11
• 1.3 主要研究內(nèi)容11-13
• 第2章 機械本體設(shè)計13-36
• 2.1 履帶式移動機器人底盤設(shè)計與運動分析13-22
• 2.1.1 機器人底盤設(shè)計13-14
• 2.1.2 機器人底盤運動分析14-15
• 2.1.3 驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計15-19
• 2.1.4 傳動機構(gòu)的設(shè)計19-20
• 2.1.5 運動機構(gòu)的設(shè)計20-21
• 2.1.6 執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)計21-22
• 2.1.7 蓄電池和充電部分22
• 2.2 履帶式機器人關(guān)鍵部件受力計算22-27
• 2.2.1 前導(dǎo)輪軸受力計算校核22-24
• 2.2.2 承重輪軸受力計算校核24-25
• 2.2.3 電機彎板受力計算校核25-27
• 2.3 工程圖設(shè)計27-31
• 2.3.1 底盤裝配圖27-28
• 2.3.2 各關(guān)鍵零件工程圖28-31
• 2.4 運動學(xué)建模31-34
• 2.4.1 機器人坐標(biāo)系31-32
• 2.4.2 履帶式雙輪差速移動機器人運動學(xué)建模32-34
• 2.5 動力學(xué)建模34-36
• 第3章 機器人控制系統(tǒng)構(gòu)建36-48
• 3.1 履帶式機器人控制系統(tǒng)的功能要求36
• 3.2 履帶式機器人控制系統(tǒng)的方案研究36-45
• 3.2.1 控制系統(tǒng)方案概述36-37
• 3.2.2 控制系統(tǒng)包含模塊37-38
• 3.2.3 控制系統(tǒng)的實現(xiàn)思路38
• 3.2.4 控制器及元器件選型38-45
• 3.3 電路設(shè)計45-48
• 3.3.1 控制系統(tǒng)線路圖及控制器I/O點配置45-47
• 3.3.2 無線遙控器控制流程圖47-48
• 第4章 基于系統(tǒng)的軟件開發(fā)48-55
• 4.1 VC++環(huán)境下一體機的初始化48-50
• 4.2 上位機軟件設(shè)計50-55
• 第5章 樣機實驗55-67
• 5.1 人機交互測試55-58
• 5.2 樣機爬行能力測試58-59
• 5.3 樣機負載能力測試59-60
• 5.4 續(xù)航能力測試60-61
• 5.4.1 空載條件下續(xù)航能力測試60
• 5.4.2 有負載條件下續(xù)航能力測試60-61
• 5.5 運行測試61-67
• 第6章 總結(jié)與展望67-68
• 6.1 總結(jié)67
• 6.2 展望67-68
• 參考文獻68-70
• 致謝70-72
• 申請學(xué)位期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72

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本文編號：410839