本文關(guān)鍵詞：消防機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其控制系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,隨著我國國民經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步快速增長,各類工業(yè)得到了快速發(fā)展,而由此引發(fā)的火災(zāi)事故也一直呈顯上升趨勢。面對高溫、黑暗、有毒和濃煙的高�；饒霏h(huán)境,消防人員很難掌握火場內(nèi)的情況,在不明險(xiǎn)情的情況下貿(mào)然進(jìn)入事故現(xiàn)場極易造成無謂的傷亡。如今,新的消防法規(guī)的頒布又使得火災(zāi)救援成為消防部隊(duì)不可推卸的法定義務(wù)。因而,研制消防機(jī)器人,保證消防人員的人身安全,順利完成救災(zāi)任務(wù),變得十分緊迫與必要。本文首先介紹了消防機(jī)器人的研究背景和意義,國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢和發(fā)展過程中存在的問題,闡述了消防機(jī)器人發(fā)展中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。在作業(yè)需求分析的基礎(chǔ)上,提出了消防機(jī)器人車體和機(jī)械臂結(jié)構(gòu)方案,設(shè)計(jì)出一種能夠?qū)Σ灰?guī)則作業(yè)面自適應(yīng)的四自由度的機(jī)械臂結(jié)構(gòu),并對機(jī)械臂臂長、小臂內(nèi)機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,依據(jù)機(jī)械臂最大受力位姿狀態(tài)對機(jī)器人電機(jī)進(jìn)行了選型計(jì)算�；贒-H法建立了消防機(jī)器人機(jī)械臂連桿坐標(biāo)系,建立了機(jī)械臂運(yùn)動學(xué)正解和逆解模型。在MATLAB軟件環(huán)境中,以軟件特有機(jī)器人工具箱建立機(jī)械臂仿真模型,對手臂正逆運(yùn)動學(xué)進(jìn)行仿真和分析,驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)參數(shù)的合理性;運(yùn)用蒙特卡洛法對機(jī)器人工作空間進(jìn)行了分析。最后,對消防機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件和軟件部分進(jìn)行了總體設(shè)計(jì),硬件部分根據(jù)實(shí)際需要對DSP芯片最小系統(tǒng)模塊、操作模塊、無線通訊模塊、電機(jī)的控制模塊、關(guān)節(jié)位置信息模塊進(jìn)行了電路設(shè)計(jì);軟件部分根據(jù)功能要求,對軟件總體結(jié)構(gòu),上下位機(jī)程序流程及各相關(guān)軟件子模塊進(jìn)行了探討。為提高系統(tǒng)抗干擾性,從硬件和軟件方面提出了相應(yīng)的防護(hù)舉措和方法。
【關(guān)鍵詞】：消防機(jī)器人 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 運(yùn)動學(xué) 控制系統(tǒng) DSP
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU998.13;TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-19
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 消防機(jī)器人的發(fā)展階段11
• 1.2.2 國外消防機(jī)器人的發(fā)展情況11-13
• 1.2.3 國內(nèi)消防機(jī)器人的發(fā)展情況13-15
• 1.3 消防機(jī)器人的主要分類15
• 1.4 消防機(jī)器人存在問題和關(guān)鍵技術(shù)15-17
• 1.4.1 存在的問題15-16
• 1.4.2 消防機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)16-17
• 1.5 消防機(jī)器人的發(fā)展趨勢17
• 1.6 課題的研究內(nèi)容17-18
• 1.7 本章小節(jié)18-19
• 第二章 消防機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)19-39
• 2.1 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析20-33
• 2.1.1 移動平臺設(shè)計(jì)20-23
• 2.1.2 機(jī)械臂構(gòu)型設(shè)計(jì)23-24
• 2.1.3 主要零部件、各關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及選用材料24-30
• 2.1.3.1 主要零部件設(shè)計(jì)24-25
• 2.1.3.2 各關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25-30
• 2.1.3.3 選用材料30
• 2.1.4 機(jī)械臂尺寸參數(shù)的確定30-33
• 2.2 驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)33-35
• 2.2.1 驅(qū)動方式選擇33-34
• 2.2.2 傳動減速機(jī)構(gòu)類型選擇34-35
• 2.2.2.1 蝸桿傳動34
• 2.2.2.2 行星齒輪減速器34
• 2.2.2.3 諧波傳動減速器34-35
• 2.3 電機(jī)選擇的分析35-37
• 2.3.1 車體電機(jī)選擇設(shè)計(jì)35-36
• 2.3.2 機(jī)器人本體電機(jī)的選擇分析36-37
• 2.4 本章小結(jié)37-39
• 第三章 消防機(jī)器人運(yùn)動學(xué)分析39-45
• 3.1 D-H方法建立連桿坐標(biāo)系39-40
• 3.2 運(yùn)動學(xué)分析40-44
• 3.3 本章小結(jié)44-45
• 第四章 消防機(jī)器人運(yùn)動仿真和工作空間分析45-55
• 4.1 機(jī)械臂仿真模型的建立45-46
• 4.2 機(jī)械臂運(yùn)動仿真過程46-51
• 4.2.1 正向運(yùn)動學(xué)仿真46-48
• 4.2.2 逆向運(yùn)動學(xué)仿真48-51
• 4.3 機(jī)械臂工作空間的仿真51-54
• 4.3.1 工作空間的定義51
• 4.3.2 Matlab分析工作空間的方法51-52
• 4.3.3 Matlab分析工作空間所得結(jié)果52-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第五章 消防機(jī)器人控制系統(tǒng)研究55-77
• 5.1 機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)55-57
• 5.2 硬件控制器的選用57-60
• 5.2.1 硬件控制器的比較57-58
• 5.2.2 F28M35H52C簡介58-60
• 5.3 控制系統(tǒng)各模塊硬件設(shè)計(jì)60-69
• 5.3.1 控制系統(tǒng)模塊60-62
• 5.3.2 操作模塊62-63
• 5.3.3 WIFI通訊模塊63-64
• 5.3.4 電機(jī)控制模塊64-66
• 5.3.5 位置信息反饋模塊66-68
• 5.3.6 硬件防干擾措施68-69
• 5.4 控制系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)69-70
• 5.5 軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)部分程序流程圖70-71
• 5.6 軟件設(shè)計(jì)下位機(jī)部分程序流程圖71-75
• 5.6.1 電機(jī)控制71-73
• 5.6.2 機(jī)械臂位置信息反饋控制73-74
• 5.6.3 輔助控制74
• 5.6.4 串口通信74-75
• 5.7 軟件防干擾措施75
• 5.8 性能試驗(yàn)與結(jié)果分析75-76
• 5.9 本章小結(jié)76-77
• 第六章 結(jié)論與展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 攻讀學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果83-85
• 致謝85

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鐘勇,朱建新;一種新的機(jī)器人工作空間求解方法[J];機(jī)床與液壓;2004年04期

2 張培艷,呂恬生,宋立博;排球機(jī)器人動作規(guī)劃方法研究[J];機(jī)床與液壓;2004年06期

3 曹毅,王樹新,李群智;基于隨機(jī)概率的機(jī)器人工作空間及其面積求解[J];制造業(yè)自動化;2005年02期

4 胡磊;劉文勇;王豫;欒勝;;骨科機(jī)器人空間設(shè)計(jì)方法研究[J];機(jī)器人;2006年04期

5 許衛(wèi)斌;平雪良;應(yīng)再恩;杜永忠;李正洋;;6R型串聯(lián)機(jī)器人工作空間快速求解方法[J];機(jī)械設(shè)計(jì);2013年06期

6 王興海,周迢;機(jī)器人工作空間的數(shù)值計(jì)算[J];機(jī)器人;1988年01期

7 郭明,周國斌;多關(guān)節(jié)機(jī)器人工作空間的分析與評價(jià)方法[J];機(jī)器人;1988年04期

8 陳國欣,李誠琚;計(jì)算機(jī)繪圖在機(jī)器人工作空間分析中的應(yīng)用[J];機(jī)器人;1988年05期

9 劉淑春,許紀(jì)倩,馬香峰;機(jī)器人靈活性表示及冶鋼-弧焊-Ⅰ型工業(yè)機(jī)器人工作空間靈活度分析[J];機(jī)器人;1989年06期

10 吳建華,曹作良,邢恩宏,呂桂財(cái);6R機(jī)器人工作域的計(jì)算機(jī)繪制[J];天津理工學(xué)院學(xué)報(bào);2000年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 范守文;徐禮鉅;;機(jī)器人工作空間分析的解析法[A];第十四屆全國機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)研討會暨第二屆海峽兩岸機(jī)構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2004年

2 殷子強(qiáng);張廣軍;袁新;趙慧慧;吳林;;人機(jī)交互式機(jī)器人弧焊再制造系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];第十六次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2011年

3 范波濤;閆成新;;噴漿機(jī)器人靈巧度分析[A];面向21世紀(jì)的科技進(jìn)步與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展（下冊）[C];1999年

4 海丹;劉玉鵬;鄭志強(qiáng);;四輪全向機(jī)器人的設(shè)計(jì)與控制方法[A];2005中國機(jī)器人大賽論文集[C];2005年

5 高理富;宋寧;;Puma控制器改造中的控制算法探究[A];2003年中國智能自動化會議論文集（上冊）[C];2003年

6 徐曉;翟敬梅;謝存禧;;機(jī)器人柔性裝配單元的設(shè)計(jì)[A];第十屆粵港機(jī)電工程技術(shù)與應(yīng)用研討會暨梁天培教授紀(jì)念會文集[C];2008年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 蔣峻;具有力感知的腹腔鏡微創(chuàng)手術(shù)從動機(jī)器人的研究[D];上海交通大學(xué);2014年

2 管小清;冗余度涂膠機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京理工大學(xué);2015年

3 杜海艷;MRI環(huán)境下乳腺介入機(jī)器人穿刺路徑規(guī)劃研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2015年

4 韓金華;護(hù)士助手機(jī)器人總體方案及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

5 趙揚(yáng);機(jī)器人磨削葉片關(guān)鍵技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2009年

6 李正義;機(jī)器人與環(huán)境間力/位置控制技術(shù)研究與應(yīng)用[D];華中科技大學(xué);2011年

7 楊東勇;多機(jī)器人協(xié)作的學(xué)習(xí)與進(jìn)化方法[D];浙江大學(xué);2005年

8 劉淑華;復(fù)雜動態(tài)環(huán)境下多機(jī)器人的運(yùn)動協(xié)調(diào)研究[D];吉林大學(xué);2005年

9 郝宗波;家庭移動服務(wù)機(jī)器人的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

10 李相鵬;連通性約束的多機(jī)器人集合及導(dǎo)航[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄭為湊;輕工包裝機(jī)器人專用運(yùn)動控制系統(tǒng)研究[D];江南大學(xué);2015年

2 齊龍;基于視覺的6自由度機(jī)器人焊接控制研究[D];燕山大學(xué);2015年

3 彭真;典型工況下四自由度高速重載機(jī)器人起動特性的研究[D];燕山大學(xué);2015年

4 趙登步;基于機(jī)器視覺的SCARA機(jī)器人快速定位控制系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D];江南大學(xué);2015年

5 邱煥能;機(jī)器人操作臂控制驅(qū)動系統(tǒng)研究[D];華南理工大學(xué);2015年

6 王權(quán);基于大臂并聯(lián)的四自由度機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究[D];鄭州輕工業(yè)學(xué)院;2015年

7 翟美新;基于李群李代數(shù)的機(jī)器人運(yùn)動特性分析與研究[D];南京理工大學(xué);2015年

8 BUI HUU TOAN;智能服務(wù)機(jī)器人控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D];南京理工大學(xué);2015年

9 高君濤;工業(yè)碼垛機(jī)器人的軌跡優(yōu)化及結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)[D];西安建筑科技大學(xué);2015年

10 姜柏森;一種變幾何桁架機(jī)器人運(yùn)動學(xué)建模及軌跡規(guī)劃算法[D];上海交通大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：消防機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其控制系統(tǒng)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：394704