四履帶搜救機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擺臂設(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 摘 要 本論文研究工作的目的是設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)新穎、具有獨(dú)創(chuàng)性的可攜帶、抗一定沖擊的履帶移動(dòng)機(jī)器人， 以能夠適應(yīng)在惡劣環(huán)境和復(fù)雜路況下工作 。 通過在移動(dòng)系統(tǒng)上加載不同的 探測(cè)傳感設(shè)備 ，能夠?qū)崿F(xiàn)搜救機(jī)器人不同的使用功能，本研究意義在于為 后續(xù)設(shè)計(jì)的搜救機(jī)器人提供一個(gè)基礎(chǔ)的動(dòng)力平臺(tái)，以便于能夠開發(fā)出更多使用功能的搜救機(jī)器人。 本研究所設(shè)計(jì)的搜救機(jī)器人 移動(dòng)方案是履帶式驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。 該方案采用模塊化設(shè)計(jì)，便于拆卸維修，可以適應(yīng)不 同情況的復(fù)雜路面，并可主動(dòng)控制兩側(cè)肋板的轉(zhuǎn)動(dòng)來調(diào)節(jié)機(jī)器人姿態(tài)變化，輔助爬坡、越障和跨溝；機(jī)器人經(jīng)過合理的結(jié)構(gòu)布局和設(shè)計(jì)后具有良好的環(huán)境適應(yīng)能力、機(jī)動(dòng)能力。本論文 所設(shè)計(jì) 主的 機(jī)器人 移動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由四部分組成： 主動(dòng)輪減速驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、肋板轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、擺臂減速器機(jī)構(gòu)、履帶及履帶輪運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 。 關(guān)鍵字 ： 搜救機(jī)器人；擺臂，履帶式 減速器 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 of is to in to be to to to by be s to a to of is is in on of to of of 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 目錄 前 言 .1 緒 論 . 課題研究背景 . 題研究意義 . 究 概況 .外研究現(xiàn)狀 . 內(nèi)研究現(xiàn)狀 . 救機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展方向 . 2 搜救機(jī)器人的 移動(dòng)機(jī)構(gòu)分析 .救 機(jī)器人的要 求 . 輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)特點(diǎn) .式移動(dòng)機(jī)構(gòu)特 點(diǎn) . 履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)特點(diǎn) . 履、腿式移動(dòng)機(jī)構(gòu)特點(diǎn) . 輪、履、腿式移動(dòng)機(jī)構(gòu)性能比較 . 研究采用的行走機(jī)構(gòu) . 災(zāi)機(jī)器人性能指標(biāo)與設(shè)計(jì) . 章小結(jié) . 搜救機(jī)器人運(yùn)動(dòng)參數(shù)設(shè) 分析計(jì)算 . 器人越障分析 . 機(jī)器人跨越臺(tái)階 .器人刮越溝壑 . 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 坡運(yùn)動(dòng)分析 . 章小結(jié) .4 擺臂減速去設(shè)計(jì) . 臂電機(jī)選擇 .臂減速器設(shè)計(jì) . 速器方案對(duì)比分析 . 35 速器應(yīng)滿足要求 .臂減速器設(shè)計(jì)計(jì)算 . 擺臂減速器的參數(shù)計(jì)算 . 擺臂減速器的齒輪計(jì)算 . 軸的設(shè)計(jì) .章小結(jié) . 履帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 .的選擇 .算帶的型號(hào)和節(jié)距 .算主從動(dòng)輪直徑 .章小結(jié) . 擺臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 臂作用 .板部分設(shè)計(jì) .臂參數(shù)計(jì)算 . 總結(jié)與展望 .謝 .考文獻(xiàn) .文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 前 言 我國(guó)的煤炭資源十分豐富，是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。在我國(guó)的能源工業(yè)中，煤炭占我國(guó)一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的 70%左右，預(yù)計(jì)到 2050 年還將占 50%以上，因此，在未來相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，煤炭仍然是我國(guó)的主要能源，由于我國(guó)礦井自然條件差，加上技術(shù)和管理等諸多方面不到位，以及近年來國(guó)家對(duì)煤炭資源需求量的不斷增長(zhǎng)， 使得我國(guó)煤礦礦井災(zāi)害事故頻繁發(fā)生，人員傷亡十分慘重。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 2006 年我國(guó)礦難死亡 1517 人，百萬噸死亡率為 2007 年全國(guó)礦難死亡 1600 人，百萬噸死亡率為 2008 年全國(guó)煤礦發(fā)生傷亡事故 1341 起，死亡 1389 人，百萬噸死亡率約為 中一次死亡 3 9 人的重大事故 110 起，死亡 886 人。 2009 年全國(guó)安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示 2009 全國(guó)共發(fā)生一次死亡 10 人以上的特大事故 61 起 ： 死亡 717 人 ， 其中煤礦企業(yè)特大事故共發(fā)生 18 起 ,死亡 330 人，死亡人數(shù)仍高居各類安全事故之 首。 2010 年全國(guó)煤 礦安全生產(chǎn)形勢(shì)依然嚴(yán)峻，目前我國(guó)煤礦事故死亡人數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過世界其他產(chǎn)煤國(guó)家煤礦死亡人數(shù)的總和，約占世界礦難人數(shù)的 80%，百萬噸死亡率是美國(guó)的 100 倍、南非的30 倍。每年上百次的事故發(fā)生，成千人的礦工死亡，煤礦安全形勢(shì)已經(jīng)十分嚴(yán)峻。 礦井瓦斯爆炸一旦發(fā)生，因受高溫、煙霧、有害氣體和缺氧等影響，以及存在發(fā)生二次災(zāi)害的可能，救護(hù)人員無法知道能否進(jìn)入或無法直接進(jìn)入災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行營(yíng)救任務(wù)，上述事故中的傷亡人員有相當(dāng)一部分是救護(hù)人員，如陜西黃陵礦業(yè)公司一號(hào)煤礦發(fā)生特大瓦斯爆炸事故， 2 名救護(hù)隊(duì)員在井下不慎滑倒，將呼 吸機(jī)鼻夾摔脫落，導(dǎo)致一氧化碳中毒死亡； 2005 年澠池縣趙溝八礦井下買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 突然起火，三門峽市礦山救護(hù)隊(duì)接報(bào)后立即趕到現(xiàn)場(chǎng) 救災(zāi) ，在救火過程中，突發(fā)瓦斯爆炸， 4 名救護(hù)隊(duì)員殉職； 2006 年六枝工礦集團(tuán)公司救護(hù)大隊(duì)的救護(hù)隊(duì)員在井下實(shí)施封閉火區(qū)措施時(shí)，火區(qū)發(fā)生瓦斯爆炸，造成 8 名救護(hù)隊(duì)員死亡。 由此可見研發(fā)代替或部分代替救護(hù)人員的救災(zāi)機(jī)器人及時(shí)、快速深入礦井災(zāi)區(qū)進(jìn)行環(huán)境探測(cè)和搜救工作具有極其重要的意義。在救援初期，其主要作用是代替礦山救護(hù)人員進(jìn)入災(zāi)區(qū)，進(jìn)行環(huán)境探測(cè)，并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至救援指揮中心，這些環(huán)境信息主要 包括瓦斯、 氣的濃度、環(huán)境溫度、濕度與粉塵情況以及災(zāi)區(qū)的通風(fēng)狀況的參數(shù)，還應(yīng)包括生命和圖像等信息，為救災(zāi)決策提供重要參考。 礦山井下環(huán)境對(duì)礦工搜尋機(jī)器人的要求 井下失蹤礦工搜尋機(jī)器人是一種自主式移動(dòng)機(jī)器人，它的設(shè)計(jì)首先要滿足井下工作環(huán)境的特殊要求，其次要具備快速搜尋并且準(zhǔn)確定位井下失蹤人員的功能，再就是要具有簡(jiǎn)單的急救功能，如攜帶少量的水、食品、藥品、包扎物，播放音樂等。與地面環(huán)境相比，煤礦井下環(huán)境復(fù)雜，特別是事故剛剛發(fā)生后的井下條件更為惡劣。 1井下地形 礦井下地形復(fù)雜，環(huán)境惡劣。通常情況 下，礦井主巷道和主支巷道的路面平坦堅(jiān)硬但凹處多積水，路面上有礦車鐵軌、水溝、風(fēng)管、線纜等障礙物?？拷ぷ髅娴男∠锏缆访娌黄?、多有坡度。工作面處的路面坡度較大，積有大量的碎煤、支撐物、滑道等障礙。災(zāi)害發(fā)生后，脫落的頂板、煤石、煤塊等，會(huì)形成新的不規(guī)則障礙物，這就要求井下機(jī)器人要有較強(qiáng)的越障和避障能力。復(fù)買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 雜的路況還可能會(huì)使機(jī)器人發(fā)生履帶單元局部故障、失去牽引力、零部件失效、傾翻、打滑、掉溝、陷入碎煤區(qū)等情況，這就需要機(jī)器人還具備一定的行駛功能恢復(fù)能力。發(fā)生局部故障后，剩下的正常驅(qū)動(dòng)部件能使機(jī)器人繼續(xù)行走或返回基 站。 2井下氣候 井下氣候包括井下空氣的溫度、濕度、熱輻射和風(fēng)速。正常通風(fēng)情況下，井下溫度不超過 30。 C，井下空氣的成分中只含有少量有害氣體 ( )。但井巷內(nèi)多有淋水，空氣濕度大，冬季的濕度也很大。災(zāi)害發(fā)生后，井下氣候會(huì)發(fā)生明顯的變化，如氣體組分發(fā)生顯著變化，有害氣體含量增高，特別是瓦斯和粉塵濃度增大；災(zāi)變區(qū)域范圍內(nèi)的井下空氣的溫度、濕度增加；井下通風(fēng)系統(tǒng)故障停運(yùn)或局部的風(fēng)流速度及風(fēng)量減少。 3高瓦斯 由于事故后，井下通風(fēng)系統(tǒng)常會(huì)受到破壞，瓦斯排放不及時(shí)，使瓦斯?jié)舛仍黾樱?，瓦斯爆?的危險(xiǎn)也常常是影響救護(hù)隊(duì)員及時(shí)下井開展救護(hù)工作的一個(gè)主要因素。為此，礦工搜尋機(jī)器人的所有結(jié)構(gòu)必須進(jìn)行防爆設(shè)計(jì)，使它在高瓦斯的情況下能夠安全工作。 4高溫 火災(zāi)、煤塵瓦斯爆炸后積聚的熱量會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)直至相鄰局部區(qū)域形成高溫，這些熱量在通風(fēng)未恢復(fù)的情 況下會(huì)保持幾日，礦工搜尋機(jī)器人系統(tǒng)在井下溫度變化范圍內(nèi)要能可靠工作。 5煤塵 正常情況下，井下的煤塵具有一定的濃度，并隨風(fēng)向而流動(dòng)。在事故發(fā)生后的有效救援時(shí)間內(nèi)，巷道內(nèi)仍會(huì)存在大量的煤塵。煤買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 塵會(huì)進(jìn)入運(yùn)動(dòng)副的表面，加劇軸承等零件的磨損，并且會(huì)附著在源的表面上，影響機(jī)器人的壽命和搜尋精度。這就要求機(jī)器人零件密封、潤(rùn)滑密封、并使用不易沾附灰塵的光學(xué)材料。 6潮濕與積水 井下環(huán)境潮濕，事故發(fā)生后，井下排水系統(tǒng)可能受到破壞，即使恢復(fù)排水后也會(huì)造成巷道的高濕度，這就決定了機(jī)器人要在一個(gè)濕度大、路面濕滑并有凹處積水的潮濕環(huán)境里工作。 7光照與煙霧 井下場(chǎng)所黑暗，機(jī)器人只有自帶光源，為其視覺系統(tǒng)提供足夠強(qiáng)度的照明光線。事故后往往煙霧充斥巷道和工作面，能見度低，對(duì)機(jī)器人的照明有一定的影響。 8能源 機(jī)器人的能源采用無纜方式，使用井 下專用蓄電池供電?？紤]電源的功率、井下巷道和工作面空問的限制，并兼顧機(jī)器人行駛的平穩(wěn)性，應(yīng)適當(dāng)減小機(jī)器人本體的重量和體積。 9通信 井下信號(hào)傳輸具有特殊性，井下煤層對(duì)信號(hào)的衰減能力非常強(qiáng)，信號(hào)傳播距離很短。迄今為止，井下海量數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離無線傳輸問題仍然沒有解決。因此，井下的特殊環(huán)境要求失蹤礦工搜尋機(jī)器人形體較小，運(yùn)動(dòng)靈活，能越障、越鐵軌和過水溝，通過狹小空間、碎煤和碎石區(qū)，有防爆、防水、耐高溫、視覺防塵等功能。在滿足井下工作環(huán)境特殊要求的基礎(chǔ)上， ，并有簡(jiǎn)單的急救功能，如攜帶少量的水、食品、藥品、急救包、礦燈以及播放音樂等。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 緒 論 課題研究背景及意義 題研究背景 人類在智慧上超出動(dòng)物很多，但在特定環(huán)境的適應(yīng)上就要比動(dòng)物差很多。雖然人發(fā)明了很多的技術(shù)彌補(bǔ)了這一不足，但明顯可以看到，艦船的靈活性比不上魚類，飛機(jī)的靈活性比不上鳥類甚至昆蟲，車輛的地形適應(yīng)性比不上四條腿的動(dòng)物。搜救機(jī)器人的研究可以彌補(bǔ)我們這方面的不足，對(duì)社會(huì)產(chǎn)生大的經(jīng)濟(jì)效益。搜救機(jī)器人的研究可以滿足一些行業(yè)的需求。機(jī)器 人由于其天生的多自由度，多冗余自由度，可以在狹小的空間內(nèi)穿梭，可以滿足在復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行人類無法完成的搜救任務(wù)。 近幾年各種災(zāi)害不斷的發(fā)生，各種災(zāi)害發(fā)生后世界人名 都積極 投 入到救災(zāi)活動(dòng)中。 作為當(dāng)代大學(xué)生對(duì)這些災(zāi)難尤其關(guān)注，一些人立即奔赴災(zāi)區(qū)，很多人捐款捐物。災(zāi)難后總會(huì) 看到有人被 困在廢墟下，而外面的人卻一時(shí)無法將他們救出時(shí)， 我們 心里十分焦急，總在想：里面的人肯定受了重傷，也一定很餓，如果有個(gè)小型搜救 器能迅速鉆到廢墟里，探明受傷人位置和情況，給他們送去急需的藥品和飲食該有多好啊。 基于這種想法，搜救機(jī)器人從此誕生了。 然而 我國(guó)在各種災(zāi)害中，但據(jù)資料顯示，搜救機(jī)器人并未得到很好的利用，參加搜救的主要還是以消防官兵，搜救犬及支援人士。 地震、火災(zāi)、礦難等災(zāi)難發(fā)生后 ,在廢墟中搜尋幸存者 ,給予買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 必要的醫(yī)療救助 ,并盡快救出被困者是救援人員面臨的緊迫任務(wù)。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明 ,超過 48 小時(shí)后被困在廢墟中的幸存者存活的概率變得越來越低。由于災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜 ,在救援人員自身安全得不到保證的情況很難進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)開展救援工作的 ,此外 ,廢墟中形成的狹小空間使搜救人員甚至搜救犬也無法進(jìn)入。災(zāi)難搜救機(jī)器人可以很好地解決上述問題。機(jī)器人可以在災(zāi)難發(fā)生后第 一時(shí)間進(jìn)入災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)尋找幸存者 ,對(duì)被困人員提供基本的醫(yī)療救助服務(wù) ,進(jìn)入救援人員無法進(jìn)入的現(xiàn)場(chǎng)搜集有關(guān)信息并反饋給救援指揮中心等。近年來 ,為了滿足救援工作的需要 ,國(guó)內(nèi)外很多研究機(jī)構(gòu)開展了大量的研究工作 ,可以在災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)廢墟中狹小空間內(nèi)搜尋的各類機(jī)器人如可變形多態(tài)機(jī)器人、蛇形機(jī)器人等相繼被開發(fā)出來。 然而復(fù)雜危險(xiǎn)的災(zāi)后環(huán)境常常會(huì)給救援工作帶來困難。危險(xiǎn)物質(zhì)、大火、易燃易爆氣體、不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)等等危險(xiǎn)因素的存在，時(shí)常威脅到救援隊(duì)員的生命安全，阻礙救援工作的快速展開。如何能夠在最少人員傷亡前提下快速高效地開展搜索 救援工作一直是我們重點(diǎn)研究的問題。 本文提出的便攜式礦用救災(zāi)機(jī)器人是一種質(zhì)量輕，易于單個(gè)救援人員背負(fù)，具有多種運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和抗摔能力，采用履帶方式行進(jìn)的微小型機(jī)器人系統(tǒng)。 能夠適應(yīng)礦井惡劣的災(zāi)后環(huán)境，對(duì)非結(jié)構(gòu)的地形環(huán)境具有良好的自適應(yīng)能力，具備較好的越障能力 和一定高度的抗摔能力。機(jī)器人可通過無線電信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并能夠加載各種偵測(cè)設(shè)備對(duì)未知環(huán)境進(jìn)行先期探測(cè) 并回傳井巷環(huán)境信息 ，為及時(shí)有效的救災(zāi)提供決策參考。 煤礦作為最復(fù)雜、最危險(xiǎn)的工作環(huán)境之一，在發(fā)生安全事故買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 之后，常常會(huì)因 為井下復(fù)雜危險(xiǎn)的環(huán)境而阻礙救援人員深入井下開展工作。但煤礦安全形式十分嚴(yán)峻，瓦斯爆炸等煤礦事故頻發(fā)，造成了重大的人員傷亡，產(chǎn)生了不良的社會(huì)影響。煤礦災(zāi)害尤其是瓦斯煤塵爆炸事故發(fā)生后， 因受高溫、煙霧、有害氣體和缺氧等影響，以及存在發(fā)生二次災(zāi)害的可能， 礦井環(huán)境十分復(fù)雜 .。 由此可見研發(fā)代替或部分代替救護(hù)人員的救災(zāi)機(jī)器人及時(shí)、快速深入礦井災(zāi)區(qū)進(jìn)行環(huán)境探測(cè)和搜救工作具有極其重要的意義。在救援初期，其主要作用是代替礦山救護(hù)人員進(jìn)入災(zāi)區(qū)，進(jìn)行環(huán)境探測(cè)，并將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送至救援指揮中心，這些環(huán)境信息主要包括瓦斯、 氣的濃度、環(huán)境溫度、濕度與粉塵情況以及災(zāi)區(qū)的通風(fēng)狀況的參數(shù)，還應(yīng)包括生命和圖像等信息，為救災(zāi)決策提供重要參考。 (1）課題研究的社會(huì)意義 搜救機(jī)器人的研究給搜救工作帶來很大的方便，在災(zāi)難發(fā)生后，能夠快速地投入到搜救工作中，提高搜救效率，減少人員傷亡，失蹤等不幸事故，更好的為社會(huì)服務(wù)。 (2）課題研究的科學(xué)意義 搜救機(jī)器人的研發(fā)，在很大程度上彌補(bǔ)了廣茂達(dá)在搜救領(lǐng)域的不足，為后期更好的擴(kuò)展，奠定了基礎(chǔ)。 內(nèi)外研究情況 外研究情況 近十年來 ,美國(guó)、日本等西方發(fā) 達(dá)國(guó)家在地震、火災(zāi)等救援機(jī)器人的研究方面做了大量的工作，研究出了各種可用于災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 救援的機(jī)器人。目前，在救災(zāi)機(jī)器人研究方面，美國(guó)走在了世界的前列，美國(guó)在微小型機(jī)器人研制方面投入了大量的人力和物力，特別是新型、高機(jī)動(dòng)、高可靠性移動(dòng)載體研究方面。如美國(guó)移動(dòng)機(jī)器人 (劃中的便攜式機(jī)器人系統(tǒng) (該類機(jī)器人主要用于城市戰(zhàn)斗與搜救。如美國(guó)智能系統(tǒng)和機(jī)器人中心開發(fā)的井探索機(jī)器人用于災(zāi)難后的現(xiàn)場(chǎng)偵查工作，采用電傳遙控方式，有主動(dòng)紅外攝像機(jī)、無線射頻信號(hào)收發(fā)器、陀螺儀和危險(xiǎn)氣體傳感器等裝備。無 線遙控距離約 76 米。美國(guó)南佛羅里達(dá)大學(xué)研制的 井搜索機(jī)器人 ,小巧靈活，攜帶數(shù)字低照度攝像機(jī)和基本氣體監(jiān)視組件，可以通過一個(gè)鉆出的小洞鉆進(jìn)礦井，越過碎石和爛泥，并使用其攜帶的傳感器發(fā)現(xiàn)受害礦工，探測(cè)氧氣、甲烷氣體含量，生成礦井地圖。 所謂形狀可變履帶機(jī)器人，是指該機(jī)器人所用履帶的構(gòu)形可以根據(jù)地形條件和作業(yè)要求進(jìn)行適當(dāng)變化。圖 2 所示為一種形狀可變履帶機(jī)器人的外形示意圖。該機(jī)器人的主體部分是兩條形狀可變的履帶，分別由兩個(gè)主電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)兩條履帶的速度相同時(shí)，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)前進(jìn) 或后退移動(dòng)；當(dāng)兩條履帶的速度不同時(shí)，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)主臂桿繞履帶架上的軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)行星輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)履帶的不同構(gòu)形，以適應(yīng)不同的運(yùn)動(dòng)和作業(yè)環(huán)境（見圖 1 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 圖 1狀可變履帶機(jī)器人外形示意圖 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，為了解決這已矛盾，近年來在傳統(tǒng)牽引式多態(tài)搜救機(jī)器人。圖 1的 列機(jī)器人， 對(duì)鰭形前肢可以幫助崎嶇的地面上導(dǎo)航，也可以升高感知平臺(tái)以便更好地觀察。圖 1加拿大 司 態(tài)搜救機(jī)器人，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 (a)正常狀態(tài) （ b）直立狀態(tài) 圖 1國(guó) 司 態(tài)搜救機(jī)器人 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 （ a）平躺狀態(tài) （ b）半直立狀態(tài) （ c）直立狀態(tài) 圖 1拿大 司 態(tài)搜救機(jī)器人 所謂位置可變履帶機(jī)器人，是指履帶相對(duì)于車體的位置可以發(fā)生變化的履帶式機(jī)器人。這種位置的改變既可以是一個(gè)自由度的，也可以是兩個(gè)自由度的。圖 1示為一種二自由度變位履帶機(jī)器人，各履帶能夠繞車體的水平軸線和垂直軸線偏轉(zhuǎn)，從而改變機(jī)器人的整體構(gòu)形。 圖 1二自由度變位履帶機(jī)器人 圖 1上述變位履帶機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖。由上圖可知，當(dāng) A 軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過一對(duì)錐齒輪的嚙合，將運(yùn)動(dòng)傳遞給驅(qū)動(dòng)輪，從而帶動(dòng)履帶運(yùn)動(dòng)；當(dāng) B 軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過另一對(duì)錐齒輪的嚙合，帶動(dòng)與履帶架相連的曲柄，使履帶繞主動(dòng)軸軸線回轉(zhuǎn)變位；當(dāng) 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 軸傳動(dòng)時(shí)，履帶連同其安裝架一起繞 C 軸線相對(duì)于車體轉(zhuǎn)動(dòng)，改變其位置。 A、 B、 過切換 A、 B、 之實(shí)現(xiàn)不同的傳動(dòng)路線，具體情況參見圖 1 a)結(jié)構(gòu)示意圖 b）不同的傳動(dòng)路線 圖 1變位履帶機(jī)器人集履帶式機(jī)器人和全方位輪式機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)于一身。當(dāng)其履帶沿一個(gè)自由度方向變位時(shí)，可用于攀爬階梯和跨越溝渠（見圖 1當(dāng)其履帶沿另一個(gè)自由度方向變位時(shí)，可實(shí)現(xiàn)車體的全方位行走方式（見圖 1 圖 1位履帶機(jī)器人爬梯越溝功能示意圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 圖 1位履帶機(jī)器人移動(dòng)方式示意圖 救機(jī)器人 雖然履帶式可變形多態(tài)機(jī)器人可根據(jù)搜索空間的大小改變其形狀和尺寸，但受驅(qū)動(dòng)方式的限制，其體積不可能做得很小。為了滿足對(duì)更狹小空間搜索的需要，人們根據(jù)生態(tài)學(xué)原理研制了各種體積更小的仿生機(jī)器人，其中蛇形機(jī)器人就是其中很重要的一類。圖 1 制的安裝的蛇形機(jī)器人。圖 1日本大阪大學(xué)研制的蛇形機(jī)器人。圖 1蒼蠅搜救機(jī)器人。隨著技術(shù)的不斷成熟，相信蛇形、蠅形等仿生機(jī)器人會(huì)在災(zāi)難搜救工作中發(fā)揮越來越大的不可替代的特殊作用。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 (a） (b)日本大阪大學(xué) （ c）加州大學(xué)伯克利 平臺(tái)的蛇形機(jī)器人 蛇形機(jī)器人 分校研制的蒼蠅機(jī)器人 圖 1生機(jī)器人 國(guó)內(nèi)研究情況 我國(guó)的搜救機(jī)器人技術(shù)起步較晚，但是近年來引起了越來越多的關(guān)注并取得了一定的成果。 在 震發(fā)生后 ，針對(duì)亂石之中被埋在撫恤下的生命很難發(fā)現(xiàn)，“如果有能穿越亂石的機(jī)器人，也許就可以發(fā)現(xiàn)廢墟下的生命跡象從而救出更多的人！“謝敬濤等 5位重慶交大的 5位同學(xué)經(jīng)過商量后便有這個(gè)想法，發(fā)明一個(gè)越障能力強(qiáng)的機(jī)器人 1. 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 圖 1 1 中科院 沈陽自動(dòng)化研究所 機(jī)器人 學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研制的空中搜索探測(cè)機(jī)器人、廢墟洞穴搜救可變形機(jī)器人、廢墟表面搜救機(jī)器人 (如圖 1在位于北京西郊鳳凰嶺的國(guó)家地震緊急救援訓(xùn)練基地完成了綜合調(diào)試演練，并達(dá)到 了預(yù)期性能指標(biāo)。這標(biāo)志著我國(guó)地震搜救機(jī)器人系統(tǒng)已進(jìn)入到示范應(yīng)用階段，有望在“十二五”期間作為地震應(yīng)急搜救裝備投入實(shí)際使用。 6月 22 日，國(guó)內(nèi)首臺(tái)煤礦搜救機(jī)器人 (樣機(jī) )在江蘇徐州誕生，該機(jī)器人由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)可靠性與救災(zāi)機(jī)器人研究所研制。目前買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 這臺(tái)搜救機(jī)器人采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式的無線控制方式，有效控制范圍為300米。由葛世榮教授領(lǐng)導(dǎo)的科研小組正在研制使用中繼站式無線通訊方式，成功后將可實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人 礦搜救機(jī)器人采用自主避障和遙控引導(dǎo)相結(jié)合的行走控制方式，它能在礦難發(fā)生后深入事故現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)火災(zāi)溫度 、瓦斯?jié)舛?、?zāi)害場(chǎng)景、呼救聲訊等信息，并實(shí)時(shí)回傳采集到的信息和圖像，為救災(zāi)指揮人員提供重要的災(zāi)害信息。同時(shí)，機(jī)器人還能攜帶急救藥品、生命維持液、食品和千斤頂、撬棍等自救工具以協(xié)助被困人員實(shí)施自救和逃生。據(jù)悉，此機(jī)器人通過改裝后還可廣泛應(yīng)用于地面救火、有害氣體測(cè)試等用途。 圖 1 以上是目前世界上的搜救機(jī)器人的研究現(xiàn)狀。搜救機(jī)器人多種多樣，然而真正應(yīng)用在實(shí)際中的機(jī)器人目前不是很多。由于技術(shù)發(fā)展的限制，很多機(jī)器人只能 在一個(gè)方面使用，沒有幾種多功能的搜救機(jī)器人，但是很多機(jī)器人又有相同的地方。 作為搜救機(jī)器人，越障，搜索，通信，攜帶救援物資等等功能是最基本的功能。這其中越障顯得極為重要，如果機(jī)器人連障礙物都無法穿越，還怎么做到搜救呢？于是越障能力作為考查搜買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 救機(jī)器人能力的最為重要的指標(biāo)。而越障能力由機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定的，于是各種各樣形態(tài)的機(jī)器人就誕生了。其實(shí)各種形態(tài)都是為了提高機(jī)器人的越障能力的而存在的。 救機(jī)器人技術(shù)發(fā)展方向 搜救機(jī)器人為搜救工作展開了新思路，但是也暴露了一些問題。綜合考慮機(jī)器人技術(shù)和搜 救環(huán)境，未來的搜救機(jī)器人技術(shù)需求應(yīng)包括以下幾個(gè)方面。 1機(jī)動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 在搜救過程中，機(jī)動(dòng)是機(jī)器人首先面臨的問題。作為機(jī)器人機(jī)動(dòng)主體的底盤，需要裝載所有的傳感器?？紤]當(dāng)時(shí)的環(huán)境，底盤的設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足以下需求。 （ 1）能夠通過粗糙地形，越過或繞過障礙物，能夠爬樓梯，能夠通過狹窄空間。 （ 2）能夠耐熱、放水、防火、防腐蝕 （ 3）重量輕，能夠在不發(fā)生滑動(dòng)和再次倒塌的情況下對(duì)空間進(jìn)行快速搜索。 2傳感器 搜救的兩個(gè)明確任務(wù)：一是尋找可能的幸存者，二是在最初的結(jié)構(gòu)評(píng)估過程中對(duì)空間進(jìn)行分類。因此，機(jī)器人攜帶的傳 感器必須使它們?cè)谝苿?dòng)中探測(cè)受災(zāi)者和收集受災(zāi)者信息。如傳感器的設(shè)計(jì)需要能夠確定受災(zāi)者的生命跡象，并確定幸存者的狀態(tài)；為了判斷出受困者所在的位置和其所在地點(diǎn)的情形，需要綜合 性測(cè)量裝置、編譯器、陀螺儀、加速計(jì)、觸摸、移動(dòng)、視覺和聲學(xué)傳感器獲得的信息等。 3通信 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 使用有線通信的機(jī)器人在行動(dòng)中通信系鏈易纏繞，限制了機(jī)器人的移動(dòng)，適合于短距離的搜救行動(dòng)。未來的發(fā)展是采用無線通信。在紐約世貿(mào)中心救援中使用的機(jī)器人就是利用無線以太網(wǎng)（ 有線通信方式與指揮中心保持通信聯(lián)絡(luò)。無線 以太網(wǎng)由于帶寬的問題，易導(dǎo)致通信中斷，因此，需要加強(qiáng)動(dòng)力、抗干擾能力的設(shè)計(jì)。 4圖像處理 通過操縱機(jī)器人能夠獲取現(xiàn)場(chǎng)圖像，用于確定墻壁和柱子計(jì)結(jié)構(gòu)的破壞，管道和儲(chǔ)藏庫的泄漏和破裂等。同時(shí)機(jī)器人能夠通過獲得的現(xiàn)場(chǎng)結(jié)構(gòu)信息繪制出新的結(jié)構(gòu)圖，從而向救援人員報(bào)告受災(zāi)后的精確位置及可能的通路。地圖的繪制可以由一個(gè)機(jī)器人完成，也可以與其他機(jī)器人合作來完成。 5導(dǎo)航技術(shù) 提高機(jī)器人搜索效率和范圍，開展視覺導(dǎo)航技術(shù)的相關(guān)研究。視覺在機(jī)器人路徑規(guī)劃、避障；自動(dòng)爬樓梯過程中是非常重要的。如 氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室利用圖像的樓 梯邊緣判斷方法，解決了機(jī)器人爬樓梯的自動(dòng)化。 6人機(jī)交互界面 為了方便使用者在救援行動(dòng)中有效的使用機(jī)器人，便捷的人機(jī)交互是非常必須的。一個(gè)有效的用戶界面必須能夠向操作員提供足夠的決策參考信息，用于制定機(jī)器人的下一步行動(dòng)。在這樣的界面下，使用者能夠很容易的獲得機(jī)器人的方向、位置和動(dòng)力，操作眾多的設(shè)備，比如攝像機(jī)、燈光和車載鉗子，準(zhǔn)確的控制機(jī)器人的移動(dòng)，從攝像機(jī)獲得圖像。 7群體機(jī)器人協(xié)同 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 在面對(duì)一個(gè)巨大災(zāi)難的時(shí)候，可以考慮由多個(gè)機(jī)器人組成群體，通過系統(tǒng)協(xié)調(diào)來完成單機(jī)器人無法或難以完成的工作。群體機(jī)器人系統(tǒng) 具有空間分布、功能分布、時(shí)間分布等特點(diǎn)，所以群體機(jī)器人系統(tǒng)比單機(jī)器人系統(tǒng)具有更強(qiáng)的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 （ 1）群體機(jī)器人系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)單機(jī)器人系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜任務(wù)。 （ 2）設(shè)計(jì)和制造多個(gè)簡(jiǎn)單機(jī)器人比單個(gè)復(fù)雜機(jī)器人更容易、成本更低。 （ 3）使用群體機(jī)器人系統(tǒng)可以大大節(jié)約時(shí)間、提高效率。 （ 4）群體機(jī)器人系統(tǒng)的平行性和冗余性可以提高系統(tǒng)的柔性和彈性。 救災(zāi)機(jī)器人是智能化機(jī)器人在煤礦領(lǐng)域的全新應(yīng)用，盡管某些關(guān)鍵技術(shù)仍需要進(jìn)一步研究，但救災(zāi)機(jī)器人具有高度的實(shí)用價(jià)值和廣泛的 應(yīng)用前景。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、控制技術(shù)、材料技術(shù)的發(fā)展，特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和圖像信息處理技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能機(jī)器人的研究已取得了豐碩的研究成果。但是，由于 礦井救災(zāi)機(jī)器人特殊的工作環(huán)境和工作要求的不斷提高，礦井救災(zāi)機(jī)器人技術(shù)方面還需要有所突破： （ 1）機(jī)械性能方面， 能夠適應(yīng)礦井惡劣的災(zāi)后環(huán)境，對(duì)非結(jié)構(gòu)的地形環(huán)境具有良好的自適應(yīng)能力，具備較好的越障能力。 （ 2）新技術(shù)和新材料的研發(fā)，礦井災(zāi)后 惡劣 的環(huán)境要求用 高強(qiáng)度、抗拉抗壓、抗高溫阻燃、不產(chǎn)生電火花 的材料。 （ 3）優(yōu)良的導(dǎo)航性能、信息采集 能力仍是今后礦井救災(zāi)機(jī)器人導(dǎo)航技術(shù)的主要發(fā)展方向。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 （ 4）由于礦井中救災(zāi)機(jī)器人單一的傳感器無法滿足高精度定位需要，因此需要融合多個(gè)傳感器測(cè)量信息，多傳感器信息融合技術(shù)也就自然成為發(fā)展趨勢(shì)。 （ 5）多機(jī)器人系統(tǒng)是礦井救災(zāi)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的主要方向。 （ 6）采用標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化技術(shù)。 機(jī)器人裝備有通信系統(tǒng)，在與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交換時(shí)，采用標(biāo)準(zhǔn)化接口技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可使機(jī)器人更具備操控性，同時(shí)機(jī)器人通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可維護(hù)性、兼容性也更好。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 搜救機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 下復(fù)雜環(huán)境對(duì)搜救機(jī)器人的要求 井下環(huán)境和氣候與地面不同，井下環(huán)境惡劣，特別是事故剛剛發(fā)生后的井下條件更為惡劣。搜救機(jī)器人需要滿足井下工作環(huán)境的特殊要求，具備快速搜尋并且準(zhǔn)確定位井下失蹤人員的功能，還要有簡(jiǎn)單的急救功能。 (1)井下地形礦山井下地形復(fù)雜，環(huán)境惡劣。巷道路面多積水，有礦車鐵軌、水溝、風(fēng)管、線纜等障礙物；支巷道路面窄而不平，多有坡度；工作面處的路面坡 度大，有碎煤、支撐、滑道等障礙。災(zāi)害發(fā)生后，脫落的頂板、巖石、煤塊等形成新的障礙物。復(fù)雜 的路況要求井下機(jī)器人要有較強(qiáng)的越障、避障能力和行駛功能恢復(fù)能力。 (2)井下氣候?yàn)?zāi)害后，井下通風(fēng)系統(tǒng)常受到破壞，使井下氣候發(fā)生明顯的變化，常見瓦斯和粉塵濃度增大，災(zāi)變區(qū)域的溫度、濕度增加，風(fēng)量減少。所以二次瓦斯爆炸的危險(xiǎn)也常常是影響救護(hù)隊(duì)員及時(shí)下井救護(hù)的一個(gè)主要因素。為了在高瓦斯下安全工作，搜救機(jī)器人需要進(jìn)行礦用隔爆兼本安型設(shè)計(jì)；元件在井下溫度變化范圍內(nèi)應(yīng)能可靠地工作；為了防止煤塵和積水進(jìn)入車體內(nèi)部和運(yùn)動(dòng)副，廂體要進(jìn)行密封、防水設(shè)計(jì)。 (3)光照與煙霧井下無自然光，機(jī)器人只有自帶光源。事故后，往往煙霧充斥巷 道和工作面，能見度低，對(duì)照明產(chǎn)生一定影響。 (4)能源使用井下專用蓄電池供電。 因此，井下的特殊環(huán)境要求所設(shè)計(jì)的搜救機(jī)器人形體較小，買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 載荷較大，運(yùn)動(dòng)靈活，具有通過狹小空間、碎煤和巖石區(qū)的能力，能夠?qū)崿F(xiàn)較大弧度的轉(zhuǎn)動(dòng)，較強(qiáng)的越障、爬坡能力，以及防爆、防水、耐高溫、視覺防塵等功能。 型移動(dòng)機(jī)構(gòu)方案分析 機(jī)器人在地面上移動(dòng)的方式通常有三種：輪式、 腿式和 履帶式。 另外還有步進(jìn)移動(dòng)式、蠕動(dòng)式、混合移動(dòng)式、蛇行移動(dòng)式等。 輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)特點(diǎn) 輪式 移動(dòng) 機(jī)構(gòu)在救災(zāi)機(jī)器人中是最為 普通的運(yùn)動(dòng)方式，輪式機(jī)器人 移動(dòng) 機(jī)構(gòu)普遍具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)速度快、能源利用率高的、機(jī)動(dòng)性好強(qiáng)的特點(diǎn)，同時(shí)具有自重輕、不損壞路面、作業(yè)循環(huán)時(shí)間短和工作效率高等優(yōu)勢(shì)?？刂频慕嵌瓤?，編程簡(jiǎn)單并有較高的可靠性，每個(gè)輪子都可以獨(dú)立驅(qū)動(dòng)。與履帶式移動(dòng)機(jī)器人相比，當(dāng)跨越不平坦地形時(shí)，輪式機(jī)器人有著固有的不足，限制了其運(yùn)動(dòng)能力，其穩(wěn)定性和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性完全依賴于環(huán)境本身的狀況，對(duì)于進(jìn)入復(fù)雜的環(huán)境完成既定任務(wù)存在嚴(yán)重的困難。 輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)按輪的數(shù)量可分為 2輪、 3輪、 4輪、 6輪、 8輪。該結(jié)構(gòu)存在著一定的局限性，只能在相對(duì)平坦、表面 較硬的路面上行駛，如遇到軟性地面 (如沼澤、草地、雪地、沙地等 )容易打滑、沉陷，但可根據(jù)具體地面環(huán)境采用一些預(yù)防措施來緩解該類情況的出現(xiàn)，如采用不同種類的款式輪胎以提高其越野能力，象沙漠車輛、山地車輛等，其各種結(jié)構(gòu) 如圖 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 圖 2式移動(dòng)裝置示意圖 式移動(dòng)機(jī)構(gòu)特點(diǎn) 腿足式移動(dòng)機(jī)構(gòu)分 2 腿、 4 腿、 6 腿、 8 腿等形式。腿式移動(dòng)機(jī)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn)有： （ 1）腿式機(jī)器人的地形適應(yīng)能力強(qiáng)。腿式機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡由一系列離散點(diǎn)組成，崎嶇地形可以給這些離散點(diǎn)提供支撐，使機(jī)器人平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)；而輪式和履帶式機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)是連續(xù)規(guī)跡，有些起伏較大的地形則不支持這種連續(xù)運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)而限制了該類機(jī)器人活動(dòng)范圍。 （ 2）腿式機(jī)器人的腿部具有多個(gè)自由度，運(yùn)動(dòng)更具有靈活性，通過調(diào)節(jié)腿的長(zhǎng)度可以控制機(jī)器人重心位置，因此不易翻倒，穩(wěn)定性更高； （ 3）腿式機(jī)器人的身體與地面分離，這種機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)在于機(jī)器人身體可以平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)而不必考慮地面的租糙程度和腿的放位置， 8腿移動(dòng)機(jī)器人如圖 2點(diǎn)是穩(wěn)定性好，越野能力強(qiáng)。 腿式移動(dòng)機(jī)構(gòu)缺點(diǎn)有： （ 1）該類機(jī)器人的移動(dòng)速度慢，機(jī)動(dòng)性較差因此機(jī)器人的買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 負(fù)載不能太重； （ 2）腿式機(jī)器入對(duì)地面適應(yīng)性和運(yùn)動(dòng)靈活性需要進(jìn)一步提高； （ 3）腿式機(jī)器人控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，控制方法還有待完善； （ 4）該機(jī)構(gòu)未進(jìn)入實(shí)用化階段。 圖 2輪式行走機(jī)器人 帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)特點(diǎn) 履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)分為 2條履帶 (履帶可車體左右布置或者車體前后布置 )、 3條履帶、 4條履帶， 6條履帶， 履帶式 移動(dòng) 機(jī)構(gòu)與地面較大的接觸面積，因此在較大的區(qū)域內(nèi)分布機(jī)器人的重量，較大的接觸區(qū)域使機(jī)器人具有較好的驅(qū)動(dòng)牽引力， 機(jī)動(dòng)性能好、越野性能強(qiáng)，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大、摩擦阻力大，機(jī)械效率低，在自身重量比較大的情況下會(huì)對(duì)路面產(chǎn)生一定的破壞。履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)比較輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)有以下幾個(gè)特點(diǎn)： （ 1）撐面積大、接地比壓小、滾動(dòng)阻尼小、通過性比較好； （ 2）越野機(jī)動(dòng)往能好，爬坡越溝等性能均優(yōu)于輪式結(jié)構(gòu)； （ 3）履帶支撐面上有履齒不打滑，牽引附著性能好； （ 4）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜重量大，運(yùn)動(dòng)慣性大，減震功能差，零 件易損壞。 圖 2動(dòng) 機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 圖 2履帶式移動(dòng)裝置示意圖 履帶式實(shí)際是一種自己為自己鋪路的輪式車輛。它是將環(huán)狀循環(huán)軌道履帶卷繞在若干滾輪外，使車輪不直接與地面接觸。履帶式的的優(yōu)點(diǎn)是著地面積比車輪式大，所以著地壓強(qiáng)小；另外與路面黏著力強(qiáng)，能吸收較小的凸凹不平，適于松軟不平的地面。因此，履帶式廣泛用在各類建筑機(jī)械及軍用車輛上。 并且履帶式結(jié)構(gòu)是通過兩條履帶差速實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。不但可以實(shí)現(xiàn)超小半徑轉(zhuǎn)彎，還可以實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎。靈活性極佳。 履，腿式移動(dòng)機(jī)構(gòu)特點(diǎn) 履腿復(fù)合移動(dòng)機(jī)構(gòu)綜合了履帶式和腿式兩種移動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，在地面適應(yīng)性能、越障性能方面有良好表現(xiàn)。履帶移動(dòng)機(jī)構(gòu)地面適應(yīng)性能好，在復(fù)雜的野外環(huán)境中能通過各種崎嶇路面，它的活動(dòng)范圍廣，性能可靠，使用壽命長(zhǎng)，輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)無法與其比擬，適合作為機(jī)器人的推進(jìn)系統(tǒng)；傳統(tǒng)履帶移動(dòng)機(jī)構(gòu)往往是兩條履帶與車身相對(duì)固定，很大程度上限制了機(jī)器人地形適應(yīng)能力(此時(shí)機(jī)器人履帶高度和長(zhǎng)度直接決定了機(jī)器人越障、跨溝等性能 )，為了解決該問題履式移動(dòng)系統(tǒng)中引入了關(guān)節(jié)履帶機(jī)構(gòu)，兩條買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 履帶不再相對(duì)車體固定而是能繞車身轉(zhuǎn)動(dòng)，這 樣能大大提高機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)能力，但履、腿復(fù)合機(jī)構(gòu)本身存在著一定的不足如結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)控制困難等。 輪、履、腿式移動(dòng)機(jī)構(gòu)性能比較 車輪式，履帶式、腿足式移動(dòng)系統(tǒng)性能比較見表 2示。 表 2型移動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能對(duì)比 本研究采用的行走方案 履帶式機(jī)器人具有良好的越障能力和地面適應(yīng)性，已得到廣 泛的應(yīng)用典型的履帶式機(jī)器人可分為固定履帶式機(jī)器人和擺臂履帶式機(jī)器人擺臂履帶式機(jī)器人根據(jù)擺臂的數(shù)量可分為四履帶雙擺臂機(jī)器人和六履帶四擺臂機(jī)器人 . 本文提出來的便攜式履帶機(jī)器人移動(dòng)系統(tǒng)采用的是履、腿 (輪 )復(fù)合結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)最大優(yōu)點(diǎn)在于在傳統(tǒng)履帶移動(dòng)機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，加強(qiáng)了機(jī)器人越障、爬坡性能并提高了環(huán)境適應(yīng)能力。 機(jī)器人能根據(jù)地形條件的復(fù)雜程度，通過主動(dòng)調(diào)節(jié)兩側(cè)履帶移動(dòng)方式 輪式 履帶式 腿式 移動(dòng)速度 快 較快 慢 越障能力 差 一般 好 復(fù)雜程度 簡(jiǎn)單 一般 復(fù)雜 能耗量 小 較小 大 控制難易 易 一般 復(fù)雜 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 與車身約束關(guān)系來選擇自適應(yīng)環(huán)境或者是主動(dòng)適應(yīng)環(huán)境。自適應(yīng)環(huán)境可以提高機(jī)器人運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性能、平順性能；主動(dòng)適應(yīng)環(huán)境可以提高機(jī)器人通過 性能，機(jī)器人設(shè)計(jì)方案如下圖 2 圖 2攜式履帶機(jī)器人結(jié)構(gòu)組成 動(dòng)電機(jī)及組件 災(zāi)機(jī)器人性能指標(biāo)與設(shè)計(jì) 由于煤礦井下環(huán)境的特殊性和復(fù)雜性煤礦井下搜救機(jī)器人的總體設(shè) 計(jì)須滿足適合井下復(fù)雜地形、防爆、防碰撞等要求，同時(shí)所載的子系統(tǒng)安裝、使用要方便。在地面移動(dòng)機(jī)器人家族中，履帶機(jī)器人具有很強(qiáng)的地形適應(yīng)性，能夠適應(yīng)惡劣的路面條件，因此得到了廣泛的應(yīng)用。但普通的履帶移動(dòng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，運(yùn)動(dòng)慣性大，減震性能差，零件易損壞。為克服普通履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)，給煤礦井下搜救機(jī)器人履帶式移動(dòng)機(jī)構(gòu)加裝前擺。機(jī)器人加裝前擺臂的優(yōu)點(diǎn)：機(jī)器人重心將前移，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人爬坡和越障的功能，穩(wěn)定性將更好；實(shí)現(xiàn)機(jī)器人傾翻后自復(fù)位。為提高其地形適應(yīng)性，前擺臂兩個(gè)擺臂關(guān)節(jié)單獨(dú)控制和單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。 總體設(shè)計(jì)方案如圖 2用后輪驅(qū)動(dòng)，差速轉(zhuǎn)向，可實(shí)現(xiàn)原地 360轉(zhuǎn)向。擺臂電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)擺臂可在 360范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)，買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 提高機(jī)器人跨越溝槽和爬越臺(tái)階的越障的能力和翻轉(zhuǎn)后自復(fù)位的功能。 根據(jù)井下環(huán)境對(duì)機(jī)器人的要求，主要設(shè)計(jì)性能參數(shù)如下：001 , 502 , 0 , 5 ,B( 車體寬度