本文關(guān)鍵詞：布設(shè)式機(jī)器人抗過(guò)載機(jī)構(gòu)及差異化的人機(jī)交互研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：地震等嚴(yán)重自然災(zāi)害、化學(xué)污染事故、反恐與戰(zhàn)場(chǎng)等未知和高危領(lǐng)域，情況復(fù)雜，人員和檢測(cè)設(shè)備難以快速介入。針對(duì)上述領(lǐng)域快速探測(cè)需求，研究可配備必需傳感器的微小型布設(shè)式機(jī)器人，可采用飛機(jī)、榴彈發(fā)射器、發(fā)射機(jī)構(gòu)或者手拋等多種布設(shè)方式在目標(biāo)區(qū)域?qū)C(jī)器人進(jìn)行快速布設(shè)，通過(guò)對(duì)機(jī)器人群體人機(jī)交互控制與監(jiān)督實(shí)現(xiàn)目標(biāo)區(qū)域多種信息的采集與傳遞，，為決策提供第一手資料。因此，本論文結(jié)合國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題，提出了多模式布設(shè)機(jī)器人探測(cè)系統(tǒng)，并針對(duì)布設(shè)式機(jī)器人抗沖擊過(guò)載問(wèn)題、機(jī)器人遠(yuǎn)距離快速布設(shè)問(wèn)題以及差異化的人機(jī)交互設(shè)計(jì)等問(wèn)題，重點(diǎn)研究了基于動(dòng)力學(xué)仿真分析和優(yōu)化的布設(shè)式機(jī)器人仿生抗過(guò)載機(jī)構(gòu)、機(jī)器人的快速布設(shè)方法和裝置、基于指向運(yùn)動(dòng)的人機(jī)界面交互理論以及差異化的人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì)方法等。 首先，綜合分析了多模式布設(shè)機(jī)器人探測(cè)系統(tǒng)需求背景，介紹了多模式布設(shè)機(jī)器人探測(cè)系統(tǒng)的內(nèi)涵、布設(shè)式機(jī)器人國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、布設(shè)式機(jī)器人面臨的問(wèn)題和挑戰(zhàn)、本論文的主要研究?jī)?nèi)容和組織框架等。 其次，針對(duì)布設(shè)式機(jī)器人遠(yuǎn)程快速部署問(wèn)題，提出了適合于機(jī)器人低空快速布設(shè)的研究方法，并設(shè)計(jì)了布設(shè)式機(jī)器人快速拋撒裝置和機(jī)器人緩沖裝置�？焖賿伻鲅b置采用慣性動(dòng)能拋撒與機(jī)械力分離拋射技術(shù)相結(jié)合的模塊化拋撒器，對(duì)飛機(jī)和被拋撒部分附加沖擊較小，并能實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的定時(shí)拋撒，均勻布設(shè)。另外，針對(duì)機(jī)器人高空落地沖擊過(guò)載問(wèn)題，研究空中落地緩沖的方法，并設(shè)計(jì)了機(jī)器人落地抗過(guò)載機(jī)構(gòu)，采用機(jī)器人落地抗過(guò)載機(jī)構(gòu)與降落傘組件相結(jié)合方法來(lái)減少地面對(duì)機(jī)器人的沖擊作用，并能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人與降落組件的自動(dòng)分離。 第三，針對(duì)布設(shè)式機(jī)器人在拋投方式布設(shè)時(shí)面臨的高劑量沖擊過(guò)載以及沖擊傳導(dǎo)問(wèn)題，研究了機(jī)器人沖擊隔離技術(shù)，通過(guò)分析和研究蜂窩結(jié)構(gòu)仿生機(jī)理，設(shè)計(jì)了具有軸向和徑向全方位緩沖能力的仿生全向抗過(guò)載車輪；通過(guò)分析和研究人體小腿骨變截面高承載仿生機(jī)理，設(shè)計(jì)了仿生本體結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)了具有全向抗過(guò)載能力的軸向獨(dú)立、徑向相關(guān)式柔性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以提高機(jī)器人傳動(dòng)軸系沖擊過(guò)載能力。針對(duì)兩輪式圓柱型構(gòu)型機(jī)器人機(jī)體相對(duì)于車輪反轉(zhuǎn)的問(wèn)題，提出對(duì)稱位置機(jī)械式自平衡方法，并據(jù)此設(shè)計(jì)了機(jī)器人姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人落地姿態(tài)調(diào)整和行進(jìn)過(guò)程中功能姿態(tài)的保持。 第四，針對(duì)布設(shè)式機(jī)器人典型的作業(yè)環(huán)境，基于ANSYS/LS-DYNA有限元?jiǎng)恿W(xué)仿真分析方法，完成了機(jī)器人在大理石路面、水泥地面、瀝青砂石路面和土質(zhì)地面四種典型作業(yè)環(huán)境的動(dòng)力學(xué)仿真分析，對(duì)機(jī)器人抗過(guò)載機(jī)構(gòu)和機(jī)器人整體抗沖擊能力進(jìn)行性能評(píng)估，并提出了進(jìn)一步改進(jìn)機(jī)器人抗過(guò)載結(jié)構(gòu)的思路和方法。 第五，根據(jù)布設(shè)式機(jī)器人部署后探測(cè)的需求，設(shè)計(jì)了機(jī)器人監(jiān)督系統(tǒng)。針對(duì)差異化的人機(jī)交互設(shè)計(jì)問(wèn)題，重點(diǎn)研究了面向不同年齡用戶人機(jī)交互設(shè)計(jì)的行為學(xué)理論基礎(chǔ)，即人的指向運(yùn)動(dòng)的加齡效果。研究結(jié)果表明，老年人在視覺反饋受限與不受限條件下的指向運(yùn)動(dòng)都遵循費(fèi)茨法則，為差異化的人機(jī)界面交互設(shè)計(jì)提供了必要的理論依據(jù)，并據(jù)此提出了面向老年人和青年人的人機(jī)交互界面差異化的設(shè)計(jì)方法以提高人機(jī)交互效率。 最后，設(shè)計(jì)了布設(shè)式機(jī)器人原理樣機(jī)，并通過(guò)四種典型地面沖擊過(guò)載實(shí)驗(yàn)以及機(jī)器人作業(yè)能力實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)器人抗過(guò)載機(jī)構(gòu)的有效性和可靠性；設(shè)計(jì)了布設(shè)式機(jī)器人快速拋撒裝置和機(jī)器人緩沖裝置原理樣機(jī)，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)上述樣機(jī)進(jìn)行了驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：布設(shè)式機(jī)器人 多模式布設(shè) 快速拋撒裝置 機(jī)器人落地緩沖 仿生抗過(guò)載機(jī)構(gòu) 人機(jī)交互 指向運(yùn)動(dòng)
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目錄9-12
• 第1章 緒論12-28
• 1.1 研究背景和意義12-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析14-25
• 1.3 面臨的問(wèn)題與挑戰(zhàn)25-26
• 1.4 論文的主要研究?jī)?nèi)容和組織框架26-28
• 第2章 布設(shè)式機(jī)器人快速拋撒與緩沖裝置研究28-40
• 2.1 布設(shè)式機(jī)器人快速拋撒裝置研究30-34
• 2.1.1 拋撒動(dòng)力研究方法30-31
• 2.1.2 拋撒器開艙方式研究方法31
• 2.1.3 快速拋撒裝置設(shè)計(jì)31-34
• 2.2 布設(shè)式機(jī)器人落地緩沖裝置研究34-39
• 2.2.1 減速與落地緩沖技術(shù)研究方法34-37
• 2.2.2 機(jī)器人緩沖裝置設(shè)計(jì)37-39
• 2.3 本章小結(jié)39-40
• 第3章 布設(shè)式機(jī)器人抗過(guò)載機(jī)構(gòu)研究40-62
• 3.1 相關(guān)背景及要求40-41
• 3.2 沖擊隔離的基本原理41-44
• 3.2.1 抗沖擊的一般方法41
• 3.2.2 沖擊隔離的基本原理41-44
• 3.3 機(jī)器人抗過(guò)載機(jī)構(gòu)研究44-61
• 3.3.1 機(jī)器人抗過(guò)載機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)44-45
• 3.3.2 仿生全向抗過(guò)載車輪設(shè)計(jì)45-52
• 3.3.3 仿生抗過(guò)載本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52-56
• 3.3.4 具有全向抗過(guò)載能力的軸向獨(dú)立、徑向相關(guān)式柔性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)56-58
• 3.3.5 機(jī)器人姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)58-61
• 3.4 本章小結(jié)61-62
• 第4章 布設(shè)式機(jī)器人有限元?jiǎng)恿W(xué)仿真分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化62-94
• 4.1 仿生抗過(guò)載機(jī)構(gòu)有限元建模62-69
• 4.1.1 仿生全向抗過(guò)載車輪有限元建模63-67
• 4.1.2 仿生本體有限元建模67-68
• 4.1.3 傳動(dòng)軸機(jī)構(gòu)有限元建模68
• 4.1.4 布設(shè)式機(jī)器人整體有限元建模68-69
• 4.2 布設(shè)式機(jī)器人動(dòng)力學(xué)仿真分析69-92
• 4.2.1 機(jī)器人的抗過(guò)載性能評(píng)價(jià)準(zhǔn)則69-71
• 4.2.2 環(huán)境因素對(duì)沖擊的影響71-82
• 4.2.3 機(jī)器人典型作業(yè)環(huán)境沖擊仿真分析82-92
• 4.3 本章小結(jié)92-94
• 第5章 機(jī)器人監(jiān)督系統(tǒng)設(shè)計(jì)與差異化的人機(jī)交互研究94-110
• 5.1 布設(shè)式機(jī)器人監(jiān)督系統(tǒng)95-97
• 5.2 差異化的人機(jī)交互研究97-109
• 5.2.1 研究方法99-101
• 5.2.2 運(yùn)動(dòng)時(shí)間與線性關(guān)系分析101-103
• 5.2.3 正確率的加齡效果103-104
• 5.2.5 費(fèi)茨法則的適用性104-106
• 5.2.6 正確率和運(yùn)動(dòng)時(shí)間的加齡效果106
• 5.2.7 差別化的人機(jī)界面交互設(shè)計(jì)方法106-109
• 5.3 本章小結(jié)109-110
• 第6章 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證110-124
• 6.1 布設(shè)式機(jī)器人實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證110-119
• 6.1.1 機(jī)器人物理參數(shù)和基本性能參數(shù)110-111
• 6.1.2 機(jī)器人基本運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)111-112
• 6.1.3 機(jī)器人場(chǎng)景實(shí)驗(yàn)112-114
• 6.1.4 機(jī)器人姿態(tài)調(diào)整機(jī)構(gòu)驗(yàn)證114-115
• 6.1.5 機(jī)器人抗沖擊實(shí)驗(yàn)115-118
• 6.1.6 機(jī)器人自主運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證118-119
• 6.2 機(jī)器人快速拋撒裝置實(shí)驗(yàn)119-122
• 6.2.1 快速拋撒裝置連續(xù)拋撒布設(shè)實(shí)驗(yàn)119-120
• 6.2.2 投放艙拋撒實(shí)驗(yàn)120-122
• 6.3 機(jī)器人落地抗過(guò)載機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證122-123
• 6.4 本章小結(jié)123-124
• 結(jié)論124-126
• 主要研究成果124-125
• 創(chuàng)新點(diǎn)125
• 工作展望125-126
• 參考文獻(xiàn)126-136
• 附錄1：攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單136-138
• 發(fā)表論文136-137
• 發(fā)明137-138
• 附錄2：攻讀博士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目138-139
• 致謝139-140
• 作者簡(jiǎn)介140

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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  本文關(guān)鍵詞：布設(shè)式機(jī)器人抗過(guò)載機(jī)構(gòu)及差異化的人機(jī)交互研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：272682