四履帶搜救機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 摘 要 四連桿變形履帶式機(jī)器人結(jié)構(gòu)布局 , 主要由機(jī)架和兩個(gè)對(duì)稱分布的履帶變形模塊組成。位于機(jī)器人中部的機(jī)架作為移動(dòng)平臺(tái)可裝載直流電源及與控制相關(guān)的各種設(shè)備 , 用于完成各種特定的任務(wù) , 在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中一般保持水平。機(jī)架兩側(cè)是基于平行四邊形結(jié)構(gòu)的履帶變形模塊 , 主要由四連桿變形機(jī)構(gòu)、主驅(qū)動(dòng)輪、被動(dòng)輪及繞在履帶輪上的履帶組成 , 其中四連桿變形機(jī)構(gòu)由連桿、主動(dòng)曲柄、被動(dòng)曲柄組成 , 用于提供驅(qū)動(dòng)力 , 并且可以繞機(jī)架旋轉(zhuǎn) , 實(shí)現(xiàn)履帶變形 , 在越障時(shí)給機(jī)器人提供額外的輔助運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人共有 3個(gè)自由度 , 即一個(gè)平動(dòng)自由 度和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度。安裝在機(jī)器人兩個(gè)主驅(qū)動(dòng)輪內(nèi)的電機(jī)通過聯(lián)軸器傳動(dòng) , 將主驅(qū)動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槁膸У钠揭七\(yùn)動(dòng) , 實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的直線前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向。另外一個(gè)電機(jī)安裝在機(jī)架上 , 通過鏈傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)左右兩側(cè)履帶變形模塊中的主動(dòng)曲柄繞位于機(jī)架前方的軸轉(zhuǎn)動(dòng) , 從而實(shí)現(xiàn)四連桿機(jī)構(gòu)的變形 , 最終使繞在其四周的履帶構(gòu)形發(fā)生變化。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于巧妙地利用四連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的行進(jìn)與履帶的變形 , 使機(jī)器人具備良好的越障性能和地面適應(yīng)性。 關(guān)鍵詞 ： 平行四邊形 四連桿變形履帶式機(jī)器人 越障 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 is of in as a be dc to of in On of is on a of by of of of to a nd be to of a of of on a of A is on of of is in of of of is in of so 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 1 緒論 . 1 題背景和意義 . 1 帶機(jī)器人研究現(xiàn)狀 . 8 外研究現(xiàn)狀 . 8 內(nèi)研究現(xiàn)狀 . 10 小型履帶機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù) . 12 塊化設(shè)計(jì)技術(shù) . 12 制技術(shù) . 13 信技術(shù) . 13 傳感器信息融合技術(shù) . 14 航和定位技術(shù) . 14 帶機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì) . 14 . 16 2 四連桿履帶式機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) . 18 述 . 18 動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇 . 18 連桿履帶式機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)方案 . 22 器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)介紹 . 22 連桿履帶式機(jī)器人性能指標(biāo)分析與設(shè)計(jì) . 25 連桿履帶式機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 . 27 器人直線行駛運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 . 27 向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 . 28 3 四連桿履帶式機(jī)器人越障能力分析 . 31 器人越障原理 . 31 起型障礙 . 31 溝型障礙 . 32 它類型障礙 . 32 器人越障性能分析 . 32 器人翻越障礙物受力分析 . 33 器人翻越垂直障礙物重心偏移分析 . 35 4 四連桿履帶式機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) . 40 體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 40 器人模塊化設(shè)計(jì) . 41 器人傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 42 驅(qū)動(dòng)輪傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 42 帶變形裝置傳動(dòng)系統(tǒng) . 44 5 四連桿變形履帶式機(jī)器人的建模 . 46 擬樣機(jī)技術(shù)與 . 46 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 用三維軟件 . 47 6 全文總結(jié) . 48 致 謝 . 50 參考文獻(xiàn) . 51 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 1 緒論 題背景和意義 近年來，多發(fā)的自然災(zāi)害（如地震、火災(zāi)、洪水）、人為的恐怖活動(dòng)、武力沖突及各種生化病毒、有毒物質(zhì)、輻射等恐怖不斷威脅著人類的安全，使得人們普遍關(guān)注對(duì)各種災(zāi)害的應(yīng)急能力、災(zāi)后的快速響應(yīng)處理能力。在突發(fā)恐怖事件、自然災(zāi)害及意外傷害發(fā)生后，巨大的災(zāi)害往往造成大范圍的建筑物坍塌和人員傷亡，現(xiàn)場(chǎng)搜索與救援成為人不最為緊急的工作。然而現(xiàn)場(chǎng)多為坍塌環(huán)境，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不穩(wěn)定，有些狹小空間救援人員和搜救犬根本無法進(jìn)入，從而使搜救范圍限制在倒塌建筑物表面范圍。救援人員進(jìn)入建筑物也將有巨大的風(fēng)險(xiǎn)，其體重和移動(dòng)可能會(huì)引起建筑物進(jìn)一步倒塌，造成對(duì)救援人員和幸存者的再次傷害。因此，救援隊(duì)員必須在結(jié)構(gòu)工程師進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)不穩(wěn)定的倒塌結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐加固后才能進(jìn)入，這 個(gè)過程延誤了搜救受災(zāi)者的時(shí)間。同時(shí)，由于搜尋空間條件惡劣，易導(dǎo)致救援隊(duì)員勞累，從而易對(duì)周圍建筑結(jié)構(gòu)作出錯(cuò)誤判斷，錯(cuò)過沒有知覺受災(zāi)者的概率上升，而且救援人員也存在重大的健康風(fēng)險(xiǎn)和安全風(fēng)險(xiǎn)，影響救援工作的快速展開。 將機(jī)器人技術(shù)、營救行動(dòng)技術(shù)、災(zāi)害學(xué)等多學(xué)科知識(shí)有機(jī)融合，研制與開發(fā)用于搜救與營救的救援機(jī)器人，將有效地提高救援的效率和減少救援人員的傷亡。 搜救機(jī)器人是指用在災(zāi)后非結(jié)構(gòu)環(huán)境下執(zhí)行搜索與救援任務(wù)的特種機(jī)器人。機(jī)器人在搜索與救援過程中明顯具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)。 （ 1）在發(fā)生倒塌 后，機(jī)器人可以立即展開對(duì)幸存者的搜索，進(jìn)入結(jié)買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 構(gòu)不穩(wěn)定的建筑物，降低救援隊(duì)員的風(fēng)險(xiǎn)，為搜救工作節(jié)約時(shí)間 （ 2）可以進(jìn)入狹窄空間，擴(kuò)展搜救專家的工作范圍。建筑物倒塌會(huì)形成各種各樣的空間，這些空間可能就會(huì)有幸存者，但搜救人員難以進(jìn)入，而機(jī)器人卻可以一展身手。 （ 3）可以攜帶多種傳感器，探測(cè)幸存者空間狀況，在機(jī)器人軟件的幫助下對(duì)搜索區(qū)域?qū)嵭型暾娜S搜索，繪制結(jié)構(gòu)圖，提升工作效率和可靠性。搜救機(jī)器人可以攜帶溫度探測(cè)器、一氧化碳探測(cè)器、爆炸界限探測(cè)器、氧氣、 測(cè)器、輻射探測(cè)器和殺傷性武器探測(cè)器，從 而測(cè)定空氣讀數(shù)，探測(cè)有害物質(zhì)，分析后向救援人員提出警告。 同時(shí)由于機(jī)器人技術(shù)發(fā)展極為迅猛，用于偵察和作戰(zhàn)等軍事領(lǐng)域的機(jī)器人，由于其特殊用途受到了各國軍方的廣泛關(guān)注。許多軍用機(jī)器人的研究成果直接應(yīng)用于國家安全領(lǐng)域，在維護(hù)國家安定，保障人民生活安全方面發(fā)揮了很大作用。軍用的地面移動(dòng)機(jī)器人在各種復(fù)雜環(huán)境下具有較高的機(jī)動(dòng)性，可以代替人類進(jìn)入一些危險(xiǎn)未知的環(huán)境，適應(yīng)于國防和民用等多個(gè)領(lǐng)域，而且在反恐斗爭中葉可以發(fā)揮很大作用。 這類機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括以下幾個(gè)方面： （ 1）戰(zhàn)場(chǎng)偵察與環(huán)境探測(cè) 在移動(dòng)平臺(tái)上裝備攝像頭、安全激光測(cè)距儀、夜視裝置和衛(wèi)星全球點(diǎn)位儀等設(shè)備，通過無線電或光纜操縱，完成偵察和監(jiān)視敵情、情報(bào)收集、目標(biāo)搜索和自主巡邏等任務(wù)。還可以進(jìn)入一些人類無法進(jìn)入或適應(yīng)的危險(xiǎn)環(huán)境，完成規(guī)模戰(zhàn)爭和反恐作戰(zhàn)中的偵察任務(wù)。 （ 2）高度機(jī)動(dòng)與協(xié)同作戰(zhàn) 由于體積較小、機(jī)動(dòng)能力較強(qiáng)，機(jī)器人能快速部署，完成偵察、警戒、目標(biāo)突擊、追擊乃至解救人質(zhì)、街巷戰(zhàn)斗、反恐作戰(zhàn)、反裝甲作戰(zhàn)等武器裝備，使之具備強(qiáng)大的攻擊殺傷力，特別適用于城市和惡劣環(huán)境買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 下（如核、生、化戰(zhàn)場(chǎng)等）的局部戰(zhàn)爭和信息戰(zhàn)爭。 （ 3） 探測(cè)危險(xiǎn)與排除險(xiǎn)情 在戰(zhàn)場(chǎng)上或工程中，常常會(huì)遇到各種各樣的意外。這時(shí)，微型移動(dòng)機(jī)器人就會(huì)發(fā)揮很好的作用。美國軍方曾廣泛使用智能車輛掃除路邊炸彈、尋找地雷和銷毀地雷。民用方面，可以探測(cè)化學(xué)泄露物質(zhì)，可以進(jìn)行地鐵滅火，以及在強(qiáng)烈地震發(fā)生后到廢墟中尋找被埋人員等。 （ 4） 安全檢測(cè)與受損評(píng)估 在工程建設(shè)領(lǐng)域，除可對(duì)水庫堤壩、江河大壩進(jìn)行質(zhì)量和安全性檢測(cè)之外，還可應(yīng)用于碼頭、橋墩等被撞后的受損程度探測(cè)評(píng)估。在制造領(lǐng)域，可用于工業(yè)管道中機(jī)械損傷，裂紋等缺陷的探尋，對(duì)輸油和輸氣管道線的泄露和破損點(diǎn)的查找和定位等。還可用 于機(jī)場(chǎng)、車站等一些人口密集型場(chǎng)所，對(duì)來往人群、貨物進(jìn)行安全監(jiān)控，也可以直接布置在客機(jī)機(jī)艙中執(zhí)行檢查危險(xiǎn)物品的任務(wù)。 這些特種機(jī)器人技術(shù)集機(jī)械、電子、新材料、傳感器、計(jì)算機(jī)、智能控制與網(wǎng)絡(luò)通信等多門科學(xué)于一體，是一種具有基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性和前瞻性的高新技術(shù)。對(duì)這種機(jī)器人的研究，將為未來地面戰(zhàn)爭、反恐事業(yè)和民用工業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)上的有力支持。 本課題目標(biāo)是要研究和開發(fā)一種能搭載多種特殊裝置的移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)?？梢源钶d不同功能模塊完成相應(yīng)的任務(wù)，在軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域得到推廣，應(yīng)用前景廣闊。 帶機(jī)器人研 究現(xiàn)狀 外研究現(xiàn)狀 從 20 世紀(jì) 60 年代開始，國外就對(duì)小型履帶式式移動(dòng)機(jī)器人展開了買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 系統(tǒng)的研究，經(jīng)過多年的技術(shù)積累和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，已經(jīng)取得了豐碩的研究成果。 在微小型履帶機(jī)器人研究方面，美國走在了世界的前列，它具有獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)性無人作戰(zhàn)機(jī)器人計(jì)劃，加上近年來反恐及城市巷戰(zhàn)的需要，小型智能履帶機(jī)器人研制工作受到了軍方高度重視。影響較大的有器人、 器人。它們應(yīng)用在伊拉克戰(zhàn)爭和阿富汗戰(zhàn)爭中，取得了巨大的成功。 圖 1 器人 美國著名的軍用及特種機(jī)器人公司 制了微小型便攜式機(jī)器人 列，如圖 1 所示。該系列機(jī)器人采用履帶式結(jié)構(gòu)并裝備有鰭 狀肢， 鰭 狀肢可根據(jù)任務(wù)要求在機(jī)器人前端安裝一對(duì)或前、后兩端各安裝一對(duì)， 用 鰭 狀肢輔助翻越障礙； 德國 司研制了名為 反恐機(jī)器人，如圖 2 所示。這種凝結(jié)了尖端技術(shù)的機(jī)器人能夠移動(dòng)、銷毀或引爆炸彈。在身上裝備有 4 個(gè)攝像頭、切割器以及用來砸破窗戶的裝置。它不僅可以上下臺(tái)階，還能行走在陡峭 的河岸、懸崖或絕壁，更能在及其惡劣的氣候下作業(yè)，并能快速凍結(jié)炸彈裝置。 圖 2 器人 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 履帶式機(jī)器人是為了滿足軍事偵察、拆除危險(xiǎn)物等作業(yè)的需要 ,在傳統(tǒng)的輪式移動(dòng)機(jī)器人的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。圖 3給出了目前國際上幾家著名機(jī)器人公司的典型產(chǎn)品 ,他們主要是為了滿足軍事需要而開發(fā)的 ,體積普遍偏大 ,不太適合在倒塌的建筑物廢墟中狹小空間內(nèi)搜尋幸存者。 圖 3 目前國際上幾家著名機(jī)器人公司的 典型產(chǎn)品 為了能進(jìn)入狹小空間展開搜救工作 ， 要求機(jī)器人的體積要盡可能小 ，但體積小了搜索視野就會(huì)受到限制 ， 為了解決這一矛盾 ， 近年來在傳統(tǒng)牽引式搜救機(jī)器人平臺(tái)基礎(chǔ)上 ， 研制出了形態(tài)可變的履帶式多態(tài)搜救機(jī)器人。圖 4為加拿大 司 他可以根據(jù)搜索通道的大小及搜尋范圍的遠(yuǎn)近靈活地調(diào)整形狀和尺寸。 圖 4 加拿大 司 態(tài)搜救機(jī)器人 內(nèi)研究現(xiàn)狀 國內(nèi)微小型機(jī)器人的研究與 開發(fā)工作晚于西方發(fā)達(dá)國家。我國是從20 世紀(jì) 80 年代開始涉足機(jī)器人領(lǐng)域的研究和應(yīng)用的。 1986 年，我國開展了“七五”機(jī)器人攻關(guān)計(jì)劃； 80 年代末，我國把排爆機(jī)器人列入“ 863”買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 高技術(shù)計(jì)劃。目前我國從事機(jī)器人研究和應(yīng)用開發(fā)的主要是高校及有關(guān)科研所，針對(duì)微小型履帶機(jī)器人研究主要集中在警用 、民用等非作戰(zhàn)領(lǐng)域。經(jīng)過近 20 年的發(fā)展，目前已研究并開發(fā)出多種微小型履帶機(jī)器人，它們具有探測(cè)及多種作業(yè)功能，是可以廣泛應(yīng)用于軍隊(duì)、公安、武警的新型機(jī)器人產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)性能上，國內(nèi)開發(fā)研制的微小型機(jī)器人與國外同類機(jī)器人相比還存在一定差距 。 中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化所研制的復(fù)合移動(dòng)機(jī)器人 “靈晰 排爆機(jī)器人進(jìn)入服役期，如圖 5 所示，該機(jī)器人采用輪、腿、履復(fù)合移動(dòng)式機(jī)構(gòu)，車身分三段，前、后履帶可繞車體轉(zhuǎn)動(dòng)，輔助上下臺(tái)階。車體裝備機(jī)械手、云臺(tái)、三個(gè)攝像頭，重 180駛速度 h，可以通過小于 45的斜坡和樓梯，可以跨越 現(xiàn)全方位行走。根據(jù)需求可裝備爆炸物銷毀器、連發(fā)散彈槍、催淚彈等武器，大小手臂完全伸展時(shí)能舉起 8物，可以在很大程度上減小公安和武警人員在排除爆炸物、打擊犯罪活動(dòng)中的傷亡，對(duì)犯罪分子起到威 懾作用。 圖 5 “靈晰 圖 6 龍衛(wèi)士反恐機(jī)器人 圖 6 所示是由上海廣茂達(dá)伙伴機(jī)器人有限公司研制的“龍衛(wèi)士3B 反恐機(jī)器人”，是我國第一臺(tái)單兵反恐機(jī)器人。機(jī)器人重 50駛速度為 01m/s,可以通過 27樓梯、 30斜坡，可以跨越 20在草地、沙地、碎石地、雪地運(yùn)行，適應(yīng)全天候、全地形、操作方便，廣泛用于爆炸物處理、偵察、特種作業(yè)等反恐領(lǐng)域，買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 綜合指標(biāo)接近國際水平。 爆機(jī)器人是由北京京金吾高科技有限公司研制的，如圖 7 所示，該機(jī)器人可廣泛應(yīng)用于搜索、排爆、排除放射性物質(zhì)，代替人去完成危險(xiǎn)的工作。 抓取，優(yōu)于國內(nèi)外同類機(jī)器人。該排爆機(jī)器人機(jī)械臂最高伸展 將可疑物輕輕地放于高達(dá) 車載防爆罐中。機(jī)械臂最低可水平伸出距地面 伸入車底拆彈或抓取可疑物品。其抓取器，橫向旋轉(zhuǎn) 90，縱向旋轉(zhuǎn)360，可靈活地將可疑物品從防爆罐中取出。這是其他機(jī)器人難以做到的。 圖 7 爆機(jī)器人 小型 履帶機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù) 微小型履帶機(jī)器人的研究涉及機(jī)械、控制、傳感器、人工智能等技術(shù)，隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，要求其智能化程度更高，涉及的技術(shù)更廣，難度也越來越高，其核心技術(shù)主要包括模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)、多傳感器信息融合技術(shù)、導(dǎo)航和定位技術(shù)等。 塊化設(shè)計(jì)技術(shù) 基于模塊化設(shè)計(jì)的微小型履帶機(jī)器人的結(jié)構(gòu)構(gòu)型可以根據(jù)工作任務(wù)而改變，不同的機(jī)器人構(gòu)型有不同的工作空間，適用于執(zhí)行不同的任務(wù)，買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 因此對(duì)任務(wù)與環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)。 為了加快開發(fā)多種不同功能的機(jī)器人，有些公司將行走機(jī)構(gòu)模塊化，如美國 司制造的 器人，目前已有 3 種型號(hào)：偵察型、探險(xiǎn)型和處理爆炸裝置型，但全部動(dòng)采用相同的底盤。 制技術(shù) 微小型履帶機(jī)器人作為在危險(xiǎn)、惡劣、有害的環(huán)境中執(zhí)行特殊任務(wù)時(shí)使用的一種高技術(shù)裝備，所采用的控制技術(shù)應(yīng)滿足如下一些基本要求： （ 1） 控制系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠； （ 2） 易于保養(yǎng)和維護(hù)； （ 3） 操作簡單、方便、 （ 4） 具有良好的抗電磁干擾能力； （ 5） 能夠全天候作業(yè)，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。 信技術(shù) 通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)控制站和履帶機(jī)器人之間信息傳輸?shù)臉蛄?，是有效、?zhǔn)確地控制機(jī)器人執(zhí)行任務(wù) 和移動(dòng)載體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)鍵技術(shù)。通信系統(tǒng)是機(jī)器人控制系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊之一，負(fù)責(zé)完成前方與后方之間的雙向信息交流，包括數(shù)據(jù)通信、視頻信號(hào)通信、音頻信號(hào)通信。微小型履帶機(jī)器人的特殊應(yīng)用環(huán)境對(duì)機(jī)器人通信系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性和隱蔽性都有很高的要求。通常微小型履帶機(jī)器人控制系統(tǒng)的通信方式主要分為三類：串行通信、總線通信和無線通信。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 14 傳感器信息融合技術(shù) 單一傳感器獲得的信息量非常有限，對(duì)機(jī)器人功能和自主性的提高往往是不夠的，因此，微小型履帶機(jī)器人通常都配置多種不同用途的傳感器，構(gòu)成復(fù)雜的多傳感 器系統(tǒng)。如果只對(duì)各個(gè)不同傳感器采集的信息進(jìn)行單獨(dú)加工，不僅會(huì)導(dǎo)致信息處理工作量的增加，而且還隔斷了各傳感器信息之間的內(nèi)在聯(lián)系，失去的信息組合還有可能蘊(yùn)含著有用的環(huán)境特征信息，從而造成信息資源的浪費(fèi)。因此，必須采用多傳感器信息融合技術(shù)來提高系統(tǒng)的容錯(cuò)能力和系統(tǒng)精度，提高系統(tǒng)完成描述外界環(huán)境的能力，提高信息處理的速度和降低獲取信息的成本。 航和定位技術(shù) 微小型履帶機(jī)器人所面向的環(huán)境是現(xiàn)實(shí)世界中復(fù)雜的動(dòng)態(tài)環(huán)境，如何利用自身受限的感知和行為能力引導(dǎo)機(jī)器人順利完成復(fù)雜的任務(wù)，是微小型履 帶機(jī)器人實(shí)現(xiàn)自身導(dǎo)航和定位必須解決的問題。一般的，微小型履帶機(jī)器人的自主導(dǎo)航定位系統(tǒng)可粗略分為感知模塊、規(guī)劃模塊和執(zhí)行模塊。 機(jī)器人的三類模塊在監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)督管理下，能夠?qū)崟r(shí)感知周圍環(huán)境信息。自主地做出各種決策，隨時(shí)調(diào)整機(jī)器人位姿并執(zhí)行相應(yīng)的操作。因此，微小型履帶機(jī)器人的導(dǎo)航定位系統(tǒng)是一個(gè)集環(huán)境感知、動(dòng)態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行一體的綜合系統(tǒng)。 帶機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì) 為了應(yīng)付各種危險(xiǎn)的復(fù)雜環(huán)境，最大限度地減少人員傷亡，微小型買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 15 履帶機(jī)器人得到了空前重視，出現(xiàn)了大批較為成功的微小型履帶機(jī)器人。但 是從這些機(jī)器人中可以看到一些缺點(diǎn)和不足，如自主能力不夠、功能單一等。由此，我們可以看出微小型履帶機(jī)器人未來的發(fā)展趨勢(shì)。 （ 1）多機(jī)器人編隊(duì) 目前微小型履帶機(jī)器人的研究主要是針對(duì)單個(gè)系統(tǒng)的，但從未來應(yīng)用的角度來看，機(jī)器人編隊(duì)系統(tǒng)的研究將會(huì)占據(jù)主導(dǎo)地位。多機(jī)器人編隊(duì)的優(yōu)勢(shì)在于可以盡可能擴(kuò)大視野、消除視覺死角、提高執(zhí)行任務(wù)的效率，而且也可以提高整個(gè)編隊(duì)系統(tǒng)的可靠性和存貨率，從而保證任務(wù)的 完成。 （ 2）人工智能的使用 人工智能技術(shù)包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等，已經(jīng)在微小型履帶機(jī)器人尤其是偵察機(jī)器人中得到了應(yīng)用 ，但是應(yīng)用范圍和其控制的效果都還沒有達(dá)到理想的程度。在未來的微小型履帶機(jī)器人中，這些人工智能技術(shù)將會(huì)充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)，在自主機(jī)器人系統(tǒng)中發(fā)揮主導(dǎo)作用。 （ 3）拓展使用范圍 目前微小型履帶機(jī)器人在民用領(lǐng)域主要用途是安全監(jiān)視、反恐、排爆、消防、搜救；在軍事領(lǐng)域主要用途是洞穴和建筑物勘測(cè)、掃雷、破障、生化戰(zhàn)劑探測(cè)等；但還不能滿足目前日益增長的生產(chǎn)、生活需求和軍事需求，世界各國開始積極拓展小型履帶式機(jī)器人的使用范圍，包括將微小型履帶機(jī)器人用于家庭服務(wù)、科學(xué)考察、充當(dāng)旅行助手或者是在戰(zhàn)爭中用于目標(biāo)指 示、火力發(fā)射、戰(zhàn)術(shù)運(yùn)輸、通信中繼等。 （ 4）加強(qiáng)實(shí)戰(zhàn)使用 實(shí)戰(zhàn)使用的微小型履帶機(jī)器人不僅可以檢驗(yàn)其性能，而且可以證實(shí)其應(yīng)用潛力和價(jià)值。美國陸軍已經(jīng)在伊拉克自由行動(dòng)和阿富汗戰(zhàn)爭中部署其新型無人偵查機(jī)器人 器人等，用于執(zhí)買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 16 行洞穴和建筑物勘測(cè)，地雷探測(cè)與標(biāo)示、生化戰(zhàn)劑探測(cè)等任務(wù)。 （ 5）跨平臺(tái)互操作能力 單一的微小型履帶機(jī)器人所能完成的任務(wù)有限，為提高作業(yè)效能，在各種環(huán)境下的各種有人和無人、地面和空中平臺(tái)要密切集成與合作，這樣就需要各平臺(tái)間具有無縫 隙連接的、可靠地互操作能力，良好的跨平臺(tái)操作能力取決于對(duì)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和接口、信息傳輸、建模、處理與安全及人機(jī)界面等的深入研究。 （ 6）開發(fā)通用平臺(tái) 利用同一種微小型履帶機(jī)器人平臺(tái)搭載多種不同的功能模塊，以減少專用機(jī)器人平臺(tái)數(shù)量，提高基礎(chǔ)平臺(tái)的質(zhì)量，從而極大地提高微小型履帶機(jī)器人的作業(yè)效能，降低使用和維修成本。如美國的 查機(jī)器人便使用了通用平臺(tái)，將各個(gè)功能模塊化，在通用平臺(tái)的基礎(chǔ)上搭載不同的功能模塊，便可以實(shí)現(xiàn)不同的功能。由于功能模塊化，在通用平臺(tái)的基礎(chǔ)上搭載不同的功能模塊，便可 以實(shí)現(xiàn)不同的功能，由于功能模塊具有良好統(tǒng)一的接口，使得功能模塊的更換實(shí)現(xiàn)“即插即用”，在緊急情況下，操作人員于短時(shí)間內(nèi)便可完成功能模塊的拆除和安裝。 （ 7）進(jìn)一步提高自主能力 首先利用有限的帶寬資源傳輸大量的數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行遙控式不現(xiàn)實(shí)的，而且出于保密要求一些地方通行會(huì)受到限制，還有一些地方（如地道）又無法進(jìn)行通行；其次在危險(xiǎn)區(qū)域遙控微小型履帶機(jī)器人，操作人員的安全不能保證；最后，遙控微小型履帶機(jī)器人的操作人員需要專門訓(xùn)練。因而需要進(jìn)一步提高微小型履帶機(jī)器人的自主能力。 文主要研究內(nèi)容 本文以研究和開發(fā)一種能搭載多種特殊裝置的移動(dòng)機(jī)器人平臺(tái)為目買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 17 標(biāo)，提出了一種新型三自由度微小型履帶機(jī)器人的設(shè)計(jì)方案。機(jī)器人采用模塊化設(shè)計(jì)，可迅速拆裝，適合單兵攜帶和進(jìn)行維護(hù)，具有良好的機(jī)動(dòng)性，在越障、越溝、攀爬方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。 該機(jī)器人作為一種穩(wěn)定的移動(dòng)平臺(tái)，最大優(yōu)點(diǎn)是具有良好的越障性能、環(huán)境適應(yīng)性能并具備了全地形通過能力，可進(jìn)一步開發(fā)成為通用平臺(tái)，裝載偵察設(shè)備、武器系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人編隊(duì)，形成戰(zhàn)斗群，提高機(jī)器人可靠性和存活率。也可以加載其他設(shè)備用于民用領(lǐng)域。 論文主要研究內(nèi)容如下： 1、 查閱參考文獻(xiàn)，對(duì)微小 型履帶式機(jī)器人研究情況進(jìn)行調(diào)研。 2、 研究經(jīng)典履帶機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)微小型履帶機(jī)器人性能指標(biāo)進(jìn)行調(diào)研與分析，基于國內(nèi)外研究現(xiàn)狀提出四連桿變形履帶式機(jī)器人應(yīng)達(dá)到的性能指標(biāo)。 3、 四連桿變形履帶式機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。 4、 對(duì)四連桿變形履帶式機(jī)器人進(jìn)行越障能力分析 5、四連桿履帶式機(jī)器人內(nèi)部主要零件設(shè)計(jì) 6、對(duì) 四連桿變形履帶式機(jī)器人建立虛擬樣機(jī)模型 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 18 2 四連桿履帶式機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 述 一般來說，地面移動(dòng)機(jī)器人主要包括機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、傳感器信息采集系統(tǒng)和控 制系統(tǒng)等。要開發(fā)在復(fù)雜環(huán)境下工作的微小型機(jī)器人，必須先研究其機(jī)械主體結(jié)構(gòu)。所謂的微小型移動(dòng)機(jī)器人工作平臺(tái)，其實(shí)是各種儀器設(shè)備和功能模塊的搭載平臺(tái)，是構(gòu)成智能機(jī)器人機(jī)體的基礎(chǔ)。因此，機(jī)器人機(jī)械主體結(jié)構(gòu)的功能和環(huán)境適應(yīng)性直接影響到機(jī)器人的工作壽命和執(zhí)行任務(wù)的情況，其設(shè)計(jì)是機(jī)器人研究和開發(fā)過程中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。 設(shè)計(jì)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)，首先應(yīng)考慮機(jī)器人的用途，因?yàn)椴煌挠猛?，機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)是不同的。此外，還應(yīng)考慮機(jī)器人的用途，因?yàn)椴煌挠猛?，機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)是不同的。此外，還應(yīng)考慮機(jī)器人的工作環(huán)境、耐久性、穩(wěn) 定性、機(jī)動(dòng)性、可控性、復(fù)雜性、外形尺寸及費(fèi)用等。本文設(shè)計(jì)的移動(dòng)機(jī)器人主要突出機(jī)動(dòng)性強(qiáng)和越障性能優(yōu)越的特點(diǎn)，本章在分析了移動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)的各種移動(dòng)機(jī)構(gòu)及其環(huán)境適應(yīng)性基礎(chǔ)上，根據(jù)機(jī)器人用途和應(yīng)用的工作環(huán)境，設(shè)計(jì)了一種基于四連桿機(jī)構(gòu)的履帶機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)，闡述了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理和越障原理，并對(duì)機(jī)器人的性能和指標(biāo)進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì)。 動(dòng)機(jī)構(gòu)選擇 到目前為止，微小型地面移動(dòng)機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有輪式、履帶式和 輪履結(jié)合式三種類型。這三種移動(dòng)機(jī)構(gòu)有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 19 輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)具有悠久的發(fā)展歷史，在相對(duì)平坦的 地形中具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。輪式結(jié)構(gòu)具有重量輕、造價(jià)低、行駛平穩(wěn)、移動(dòng)速度快、控制簡單、最大行程大、使用壽命長、維修保養(yǎng)方便等特點(diǎn)，但不足之處是越野通過能力和防護(hù)能力不如履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)。 利用車輪移動(dòng)是最常見的一種地面行進(jìn)方式。輪式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是：高速穩(wěn)定，能量利用率高，機(jī)構(gòu)和控制簡單，而且現(xiàn)有技術(shù)比較成熟。它的缺點(diǎn)是：對(duì)路面要求較高，適用于平整的硬質(zhì)道路，不能很好的適應(yīng)場(chǎng)地。輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)可以達(dá)到較高的運(yùn)動(dòng)速度，在相對(duì)平坦的地面上，輪式移動(dòng)具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)，控制也相對(duì)簡單。輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)由于應(yīng)用廣泛，是目前 研究最為透徹的移動(dòng)機(jī)構(gòu)之一。傳統(tǒng)的輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)有三輪、四輪、六輪的結(jié)構(gòu)形式，日本還曾研究出五輪移動(dòng)機(jī)構(gòu)。但輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)也是很明顯的。由于與地面接觸面積小，在爬坡時(shí)容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。要想解決打滑需要加裝減速箱或用動(dòng)力制動(dòng)的方法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整過程。但其通過性和越障能力受到限制，在攀爬樓梯時(shí)一般要求前輪半徑要大于樓梯高度，底盤最低點(diǎn)距地面高度限制了地面通過性。為適應(yīng)復(fù)雜地形甚至于爬樓梯的要求，必須加大輪子直徑，導(dǎo)致底盤結(jié)構(gòu)體積龐大，重量增加。從理論上講，三點(diǎn)決定一個(gè)平面，因此車輪式移動(dòng)載體的平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)最少需要 3個(gè)輪子支撐?，F(xiàn)在大多數(shù)機(jī)器人用的是 3輪或 4輪移動(dòng)方式，在某些特殊情況下也有用 5輪以上的，但這種情況下機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和控制會(huì)更加的復(fù)雜，這對(duì)我們技術(shù)有限的大學(xué)生機(jī)器人隊(duì)伍來數(shù)是不太適用的。因此我們會(huì)選擇 3輪或 4輪的移動(dòng)方式，下面對(duì)此進(jìn)行討論。 典型 3輪移動(dòng)機(jī)器人通常采用 1個(gè)中心前輪和 2個(gè)后輪的車輪布置。 3個(gè)車輪配置與功能的不同組合有可以將 3輪機(jī)器人分為如圖 1所示的若干類型。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 20 圖 8（ a）所示的組合是前輪 1為萬向腳輪或球形輪，后輪 2和后輪 3為獨(dú)立驅(qū)動(dòng)輪，利用它們的轉(zhuǎn)速差實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。這種組合的特點(diǎn)是機(jī)構(gòu)組合容易，而且當(dāng) 兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪以相同速度、相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)車體能繞兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪連線的中點(diǎn)自轉(zhuǎn)，但自傳中心與車體中心不一致。 圖 8（ b）所示的組合是操縱舵機(jī)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)集中在前輪 1上，兩個(gè)后輪之起支撐從動(dòng)作用。與圖 1（ c）相比，該機(jī)構(gòu)也能繞兩后輪連線的中點(diǎn)自轉(zhuǎn)，但其前輪驅(qū)動(dòng)集中，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 圖 8（ c）所示的組合是前輪 1為操舵輪，后輪 2和后輪 3中的一個(gè)為驅(qū)動(dòng)輪，另一個(gè)為從動(dòng)輪。這種車輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，組成容易，但單邊驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)性差，穩(wěn)定性不好，不能自傳。 圖 8（ d）的車輪組合將圖 1（ c）的單輪驅(qū)動(dòng)該 為雙后輪差動(dòng)驅(qū)動(dòng)，提高了驅(qū)動(dòng)性，但加了一個(gè)差動(dòng)齒輪裝置，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，也增加了質(zhì)量。 (a) (b) (c) (d) 圖 8 3輪式移動(dòng)配置方式 履帶式結(jié)構(gòu)實(shí)際上是一種自己為自己鋪路的輪式結(jié)構(gòu)。是將環(huán)狀的循環(huán)軌道履帶卷繞在若干滾輪外，車輪不直接與地面接觸。常見的履帶移動(dòng)車是在車體的兩側(cè)各設(shè)有一對(duì)履帶驅(qū)動(dòng)裝置的雙履帶結(jié)構(gòu)。有為了適應(yīng)復(fù)雜的路況而采用 多履帶的。賽中由于路面不是很復(fù)雜，以制作起來比較簡單，將履帶卷繞在兩個(gè)以上的車輪上，個(gè)車輪用來做驅(qū)動(dòng)輪，買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 21 的車輪作張緊輪或?qū)蜉?。?dòng)輪通?？孔陨淼凝X與履帶內(nèi)側(cè)的齒形嚙合來驅(qū)動(dòng)。型的履帶移動(dòng)機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)輪、導(dǎo)向輪、托帶輪、履帶、履帶架等部分組成。動(dòng)機(jī)構(gòu)適合在復(fù)雜路面上行駛，是輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)的拓展，帶本身起著給車輪連續(xù)鋪路的作用。帶的優(yōu)點(diǎn)是著地面積比車輪式大，以著地壓強(qiáng)?。涣硗馀c地面粘著力較強(qiáng)，吸收較小的凹凸不平，能力強(qiáng)，于有突變的地面，原地旋轉(zhuǎn)，低。此，履帶式適合于各種場(chǎng)地。帶車輛和輪式車輛的特性有所不同。要的不同 在轉(zhuǎn)向特性上。帶車輛的轉(zhuǎn)向通過兩側(cè)履帶的差速進(jìn)行轉(zhuǎn)向。帶式轉(zhuǎn)彎不如車輪式靈活。要改變方向時(shí)、要將某一側(cè)的履帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)減速或制動(dòng)來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，者反向驅(qū)動(dòng)車體的原地自傳。都會(huì)使履帶與地面產(chǎn)生相對(duì)橫向滑動(dòng)，大了機(jī)器人電機(jī)的能耗。負(fù)重大的情況下可使電機(jī)溫度迅速升高影響電機(jī)的使用和壽命。帶車的受力比較復(fù)雜，用力可能是靜態(tài)的也有可能是動(dòng)態(tài)的。輛以常速運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜態(tài)力作用。加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，受動(dòng)態(tài)力作用。車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，將產(chǎn)生離心力，推動(dòng)車輛橫向移動(dòng)，動(dòng)態(tài)力總是作用在車輛質(zhì)心處。 圖 9 履帶式結(jié)構(gòu) 輪履結(jié)合式， 機(jī)器人行走系統(tǒng)是完成移動(dòng)動(dòng)作的直接保證，設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響機(jī)器人性能發(fā)揮，其對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)可靠性有很大要求。服普通履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)，要通過改變履帶的形狀和結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，特比勒（ 、形狀可變履帶、位置可變履帶、履帶式加裝前后擺等結(jié)構(gòu)形式相繼出現(xiàn)，并應(yīng)用于各種機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。近年來各買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 22 種增強(qiáng)的非金屬復(fù)合材料應(yīng)用于履帶，大大減輕了履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)笨重的缺點(diǎn)，改善了其整體性能，對(duì)復(fù)雜環(huán)境，履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)具有較強(qiáng)的地形適應(yīng)性。本文將介紹一種輪履 結(jié)合式的結(jié)構(gòu)。出于對(duì)重量和經(jīng)濟(jì)性的考慮，選用標(biāo)準(zhǔn)同步帶代替履帶作為行走系統(tǒng)的主要部件。同步帶有梯形齒和弧齒兩種齒形，有標(biāo)準(zhǔn)可選。用的是 8 圖 10 輪履結(jié)合式 在設(shè)計(jì)移動(dòng)機(jī)器人時(shí)也應(yīng)遵循以下機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則： （ 1） 總體結(jié)構(gòu)應(yīng)易于裝配和拆卸，便于平時(shí)的試驗(yàn)、調(diào)試和維修。 （ 2） 應(yīng)給機(jī)器人暫時(shí)未能裝配的傳感器、功能元件等預(yù)留安裝位置，以備將來功能改進(jìn)與擴(kuò)展。 （ 3） 采用模塊化設(shè)計(jì)，各個(gè)功能模塊之間相互獨(dú)立裝配，互不干擾。 連 桿履帶式機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)方案 器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)介紹 本文所要設(shè)計(jì)的移動(dòng)機(jī)器人是為軍事偵察和監(jiān)測(cè)的設(shè)備提供移動(dòng)平臺(tái)，要求結(jié)構(gòu)簡單，體積小，具有較強(qiáng)的越障能力，而且控制簡單?？紤]到機(jī)構(gòu)復(fù)雜和設(shè)計(jì)成本等因素，設(shè)計(jì)了一種新型的基于四桿機(jī)構(gòu)的履買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 23 帶式移動(dòng)結(jié)構(gòu)，如圖 11 所示，主要由車架和兩個(gè)車架和兩個(gè)左右對(duì)稱分布的履帶變形模塊組成。 圖 11 四桿機(jī)構(gòu)的履帶式移動(dòng)結(jié)構(gòu) 該結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)在于利用簡單的四桿機(jī)構(gòu)作為履帶機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)和 變形機(jī)構(gòu)，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行進(jìn)與履帶的變形，使得車體體積減小，結(jié)構(gòu)緊湊，使機(jī)器人具備良好的機(jī)動(dòng)性能，加強(qiáng)機(jī)器人越障、爬坡性能并提高了環(huán)境適應(yīng)能力，可以滿足微型移動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人的使用要求。 該機(jī)器人的機(jī)械主體結(jié)構(gòu)為常見的平行四邊形結(jié)構(gòu)。平行四邊形的工作原理如圖 12 所示。在此機(jī)構(gòu)中， 機(jī)架， 構(gòu)件與機(jī)架相連稱為連架桿， 連桿。 圖 12 平行四邊形機(jī)構(gòu) 平行四邊形機(jī)構(gòu)有兩個(gè)顯著特性：一是兩曲柄以相同速度同向轉(zhuǎn)動(dòng)；買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 24 二是連桿作平動(dòng)。當(dāng)主動(dòng)曲柄 一定速度轉(zhuǎn) 動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄 以同樣的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，而連桿 平動(dòng)，始終與機(jī)架 持平行狀態(tài)?？梢悦黠@看出：如果在此機(jī)構(gòu)上搭建工作平臺(tái)，其最大特點(diǎn)就是工作平臺(tái)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)可靠，而且運(yùn)動(dòng)范圍很廣，這就決定了機(jī)器人的越障性能。 圖 13 是基于平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)的機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡圖。其中，連桿為 1，連架桿 為 D=個(gè)履帶輪半徑均為 R。 圖 13 四連桿履帶式機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡圖 為驗(yàn)證繞在輪子四周的履帶在機(jī)構(gòu)變形時(shí)總長不變，可假設(shè)在機(jī)構(gòu)變形的任意時(shí)刻，連架桿與機(jī)架之間夾角 為1，2， 3 ， 4 ，則履帶總長可由下式計(jì)算： L=2 1L +2 2L + 1A 2A + 1B 2B + 1C 2C + 1D 2D （ 2 可將上式化簡為： L=2（ 1L + 2L )+R(1+2+ 3 + 4 ) （ 2 容易得出：1= 3 ，2= 4 ，且1+2= ，代入 2得履帶總長為： L=2( 1L + 2L )+2R （ 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 25 式 2明，履帶總長在機(jī)構(gòu)變形過程中為定值，與變形角度無關(guān)。也就是說，履帶在變形中不會(huì)發(fā)生時(shí)松時(shí)緊的現(xiàn)象。 連桿履帶式機(jī)器人性能指標(biāo)分析與設(shè)計(jì) 本文設(shè)計(jì)的四連桿變形履帶式機(jī)器人在有限的設(shè)計(jì)空間中，利用簡單的移動(dòng)和變形機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了良好的機(jī)動(dòng)性能和越障性能，機(jī)器人在設(shè)計(jì)過程中綜合考慮了 器人， 器人結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 當(dāng)機(jī)器人用于偵察，負(fù)荷較輕時(shí)，機(jī)器人可以轉(zhuǎn)動(dòng)兩側(cè)的主動(dòng)曲柄輔助越障、攀爬，此時(shí)機(jī)器人同 樣具有很好的運(yùn)動(dòng)靈活性； （ 2） 當(dāng)機(jī)器人需要執(zhí)行排爆、作戰(zhàn)等任務(wù)時(shí)，負(fù)載重，此時(shí)機(jī)器兩側(cè)的主動(dòng)曲柄不再轉(zhuǎn)動(dòng)，而是相對(duì)于中間主體固定，保持八輪著地的狀態(tài)，此時(shí)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)比較平穩(wěn)，機(jī)動(dòng)性能最佳，運(yùn)動(dòng)方式如同 器人性能參數(shù)指標(biāo)如下表 示， 器人性能參數(shù)指標(biāo)如下表 示。 表 器人性能參數(shù)指標(biāo) 機(jī)器人重量 大負(fù)重 11進(jìn)方式 采用履帶行進(jìn)，差速轉(zhuǎn)向 潛水深度 3m 平均速度 s 最大速度 s 外形尺寸 685406178源 自帶可快速拆裝的鋰電池組，可以供電 3h； 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 26 基本控制方式 遠(yuǎn)距離無線操作控制； 特點(diǎn) 適用于各種戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，具有全天候作戰(zhàn)能力； 表 器人性能參數(shù)指標(biāo) 外形尺寸 863571280器人重量 39效載荷 136進(jìn)方式 采用履帶行進(jìn)，差速轉(zhuǎn)向 最大速度 s 潛水能力 潛水深達(dá) 控方式 無線遙控 電源 自帶可快速拆裝的鋰電池組，可以供電 1 4h； 加載設(shè)備 多傳感器和多攝像頭 特點(diǎn) 適用于各種戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境，具有全天候作戰(zhàn)能力； 在參考 器人的性能參數(shù)和外形尺寸基礎(chǔ)上，考慮到實(shí)驗(yàn)室目前具備的條件的加工技術(shù)、工藝等因素，提出了四連桿履帶式機(jī)器人的性能指標(biāo)和外形尺寸要求。 四連桿變形履帶 式機(jī)器人在設(shè)計(jì)時(shí)為減輕重量，履帶輪材料用鋁合金制成，只要少數(shù)強(qiáng)度要求較高的零部件（如機(jī)架、軸等）采用 45 號(hào)鋼，設(shè)計(jì)完成后機(jī)器人外形尺寸如表 示，外形尺寸如圖 示。 表 連桿變形履帶式機(jī)器人性能指標(biāo) 機(jī)器人重量 30大負(fù)重 50形尺寸 660500300受沖擊能力 1m 高左右的掉落沖擊 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 27 翻越臺(tái)階高度 200均速度 2m/s 最大速度 s 基本控制方式 遠(yuǎn)