本文關鍵詞：階梯攀爬機器人機械系統(tǒng)及關鍵技術的研究

  更多相關文章： 階梯攀爬機器人 變形輪 重心調(diào)節(jié)機構(gòu) 虛擬樣機技術 ADAMS

【摘要】：在人造環(huán)境中,樓梯對于越障機器人是最特殊、最難跨越的障礙之一。本文通過深入對比分析各種爬樓越障機構(gòu)及其相應攀爬對象的特點,針對樓梯臺階地,基于輪式和腿足式機器人的優(yōu)點,設計了優(yōu)勢相對明顯的變形輪組復合式結(jié)構(gòu)爬樓越障裝置。該方案兼顧了輪式、腿式、履帶式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點,提高了爬樓越障機器人的越障性能和通過性,克服了傳統(tǒng)輪式、腿足式和履帶式運動形式存在的缺陷。此外,本課題的另外兩個創(chuàng)新點是:基于該爬樓越障裝置設計了一種適合于該機器人的重心調(diào)節(jié)系統(tǒng),提高了機器人的穩(wěn)性;通過電磁離合器使機器人在不同作業(yè)環(huán)境實現(xiàn)兩驅(qū)與四驅(qū)自由切換,降低了機器人的能耗,提高了機器人的越障能力。本論文的研究,為進一步研究和設計結(jié)構(gòu)性能更優(yōu)、控制智能更高的越障機器人搭建了良好平臺。本文以階梯攀爬機器人為研究對象,主要研究內(nèi)容如下:1.本文采用理論分析、計算機仿真和實驗分析相結(jié)合的方法,按照階梯攀爬機器人的設計要求和作業(yè)環(huán)境要求,完成了階梯攀爬機器人機械系統(tǒng)總體設計方案,包括機器人本體結(jié)構(gòu)設計、機器人行走機構(gòu)設計、機器人驅(qū)動器系統(tǒng)設計以及基于該機器人機械結(jié)構(gòu)和行走系統(tǒng),設計了一種適合于該機器人的微調(diào)式重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)。2.本文在分析變形輪組復合式結(jié)構(gòu)工作原理基礎上,對機構(gòu)進行了機構(gòu)運動學分析;通過建立階梯攀爬機器人在爬越樓梯過程中不同時刻的力學模型,論證了機器人實現(xiàn)任意曲線運動以及攀爬樓梯臺階地等障礙的可行性、穩(wěn)定性以及越障性能,為改善機器人工作的穩(wěn)定性提供了依據(jù)。階梯攀爬機器人的驅(qū)動系統(tǒng)設計主要根據(jù)機器人的運動參數(shù)和所需的驅(qū)動扭矩,對電機、電磁離合器和舵機等驅(qū)動器元件進行選型。3.引入虛擬樣機技術,通過Pro/E進行三維建模,然后通過無縫接口MECHANISM/Pro導入機械系統(tǒng)動力學仿真軟件ADAMS進行運動仿真,得到了機器人爬越多級樓梯過程中車體傾角的變化規(guī)律和前后輪組功率的變化情況,通過分析找到了影響其波動的因素,并提出了改善意見。通過虛擬樣機仿真分析,為下一步制作試驗樣機節(jié)約了成本。4.根據(jù)階梯攀爬機器人主要結(jié)構(gòu)設計參數(shù),制作了試驗樣機,并對其相關性能進行了實驗,通過實踐驗證了所設計的階梯攀爬機器人具有很強的適應性、可行性和穩(wěn)定性等特點。
【關鍵詞】：階梯攀爬機器人 變形輪 重心調(diào)節(jié)機構(gòu) 虛擬樣機技術 ADAMS
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 課題的研究背景及意義14-15
• 1.2 爬樓越障機器人國內(nèi)外研究概況及分析15-20
• 1.3 論文研究的目的及主要內(nèi)容20-21
• 1.4 本章小結(jié)21-22
• 第2章 階梯攀爬機器人機械系統(tǒng)總體設計22-42
• 2.1 引言22
• 2.2 階梯攀爬機器人機械結(jié)構(gòu)總體方案的確定22-25
• 2.2.1 階梯攀爬機器人的設計要求22-23
• 2.2.2 階梯攀爬機器人構(gòu)型的建立23-25
• 2.3 階梯攀爬機器人機械本體的設計25-28
• 2.3.1 機器人結(jié)構(gòu)和傳動設計25-26
• 2.3.2 機器人轉(zhuǎn)向機構(gòu)的設計26-27
• 2.3.3 機器人運動原理27-28
• 2.4 階梯攀爬機器人行走系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)設計28-36
• 2.4.1 變形輪結(jié)構(gòu)設計與分析28-33
• 2.4.2 行星輪結(jié)構(gòu)設計與分析33-36
• 2.5 階梯攀爬機器人電器執(zhí)行元件的選型36-40
• 2.5.1 技術指標36
• 2.5.2 電機的選型36-38
• 2.5.3 電磁離合器的選型38-39
• 2.5.4 舵機的選型39-40
• 2.6 階梯攀爬機器人機械結(jié)構(gòu)三維造型40-41
• 2.7 本章小結(jié)41-42
• 第3章 變形輪和重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功能與理論分析42-64
• 3.1 引言42
• 3.2 ADAMS軟件介紹42-47
• 3.2.1 ADAMS軟件的特點及主要模塊42-44
• 3.2.2 ADAMS仿真步驟44
• 3.2.3 ADAMS動力學分析理論44-47
• 3.3 變形輪相關功能分析與動力學分析47-54
• 3.3.1 變形輪設計原理與動力學分析47-52
• 3.3.2 變形輪動力學仿真分析52-54
• 3.4 階梯攀爬機器人重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設計分析54-63
• 3.4.1 機器人重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計要求及方案確定54-55
• 3.4.2 機器人重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)的機構(gòu)分析55-56
• 3.4.3 機器人重心調(diào)節(jié)機構(gòu)可靠性穩(wěn)健設計56-58
• 3.4.4 重心調(diào)節(jié)機構(gòu)運動仿真分析58-63
• 3.5 本章小結(jié)63-64
• 第4章 階梯攀爬機器人越障性能與動力學分析64-76
• 4.1 引言64
• 4.2 階梯攀爬機器人轉(zhuǎn)向運動學分析64-66
• 4.3 階梯攀爬機器人越障性能與穩(wěn)定性分析66-69
• 4.3.1 階梯攀爬機器人越障性能分析66-68
• 4.3.2 機器人爬越樓梯過程中的穩(wěn)定性分析68-69
• 4.4 階梯攀爬機器人平坦路面運動動力學分析69-72
• 4.4.1 機器人運動學方程的建立70-71
• 4.4.2 機器人動力學方程的建立71-72
• 4.5 階梯攀爬機器人爬越樓梯動力學建模與分析72-75
• 4.6 本章小結(jié)75-76
• 第5章 階梯攀爬機器人虛擬樣機仿真分析與實驗76-82
• 5.1 引言76
• 5.2 虛擬樣機技術簡介76
• 5.3 階梯攀爬機器人虛擬樣機仿真76-80
• 5.3.1 機器人虛擬樣機仿真模型的建立76-78
• 5.3.2 機器人虛擬樣機仿真結(jié)果及分析78-80
• 5.4 階梯攀爬機器人樣機試驗與功能驗證80-81
• 5.5 本章小結(jié)81-82
• 總結(jié)與展望82-84
• 總結(jié)82-83
• 展望83-84
• 參考文獻84-89
• 致謝89-90
• 附錄A 攻讀碩士學位期間的研究成果90

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄧學磊;楊燦軍;畢千;范錦昌;尚偉燕;;舵機驅(qū)動的足式機器人腿部運動性能優(yōu)化策略[J];浙江大學學報(工學版);2015年04期

2 王美蓉;;具有急回特性的平面四桿機構(gòu)的比較與應用研究[J];機械制造與自動化;2014年06期

3 何毅斌;胡榮博;劉慧;楊兵寬;張雨;;基于ADAMS的曲柄滑塊機構(gòu)運動仿真研究[J];湖北工業(yè)大學學報;2014年04期

4 饒偉;施家棟;王建中;;關節(jié)式履帶機器人爬樓梯動態(tài)穩(wěn)定性分析[J];機械工程學報;2014年15期

5 葉長龍;楊孔碩;馬國靜;;平行四邊形可變形履帶機器人運動學分析[J];沈陽航空航天大學學報;2014年02期

6 楊萍;陳劍;李翠明;蘇軍昌;;階梯攀爬服務智能機器人重心調(diào)節(jié)系統(tǒng)設計[J];機械傳動;2014年03期

7 朱堅民;李付才;李海偉;翟東婷;;輪腿式爬樓梯移動機器人的設計及運動特性分析[J];中國機械工程;2013年20期

8 譚民;王碩;;機器人技術研究進展[J];自動化學報;2013年07期

9 司躍元;趙新華;侍才洪;張西正;陳煒;;輪履復合機器人行走機構(gòu)的設計及運動學分析[J];機械設計與制造;2013年07期

10 王占禮;孟祥雨;陳延偉;;一種星輪式爬樓梯電動輪椅設計[J];機械設計與制造;2012年10期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 胡翔;攀爬連續(xù)階梯的小型機器人研究[D];西南大學;2015年

2 梁虎;全方位水平姿態(tài)爬樓機器人機械系統(tǒng)及關鍵技術研究[D];東華大學;2014年

3 劉宗豪;一種輪履復合式變體輪的設計與分析[D];天津理工大學;2014年

4 李照剛;可展輪式移動機器人分析與運動控制[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

5 李君科;輪撬式越障機器人設計與分析[D];西南大學;2013年

6 孟曉東;輪履組合式電動爬樓輪椅的研究[D];長春理工大學;2013年

7 司躍元;輪履復合機器人的機械結(jié)構(gòu)設計及特性分析[D];天津理工大學;2013年

8 俞筆奇;雙2-RPR并聯(lián)機構(gòu)腿與四輪復合移動機構(gòu)的研究[D];北京交通大學;2010年

9 房玉吉;輪腿復合式移動機器人越障分析與控制系統(tǒng)設計[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

10 童俊華;行星輪式爬樓梯機器人小車的研究[D];江西理工大學;2010年

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本文編號：609018