六履帶擺臂說明書.doc
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六履帶擺臂說明書,摘 要在對實驗室原有六履帶擺臂式搜救機器人結構特點、運動特性進行詳盡分析和深入解析的基礎上，依據(jù)新型六履帶擺臂式搜救機器人功能要求、使用條件的具體情況，設計了一種越障能力更強、使用功能更全、機動靈活、可靠性高的六履帶擺臂式搜救機器人，完成了機器人的結構改造設計及其動畫仿真制作，為新型六履帶擺臂式搜救機器人的研制奠定了堅...
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摘 要
在對實驗室原有六履帶擺臂式搜救機器人結構特點、運動特性進行詳盡分析和深入解析的基礎上，依據(jù)新型六履帶擺臂式搜救機器人功能要求、使用條件的具體情況，設計了一種越障能力更強、使用功能更全、機動靈活、可靠性高的六履帶擺臂式搜救機器人，完成了機器人的結構改造設計及其動畫仿真制作，為新型六履帶擺臂式搜救機器人的研制奠定了堅實的技術基礎。
六履帶擺臂式搜救機器人的傳動方式、結構形式十分復雜，只有通過對原有的六履帶擺臂式搜救機器人進行結構剖析與測量，了解其結構特點與運動特性，并采用功能對比的方式，才能了解并掌握其設計要點。本文通過結構仿真、性能分析和優(yōu)化設計等方式，實現(xiàn)了六履帶擺臂式搜救機器人的結構設計與建模、性能分析與仿真、場景動畫制作與實現(xiàn)，并對機器人本體結構、傳動裝置、張緊裝置進行了工程設計和技術分析。
首先，以實驗室原有六履帶擺臂式搜救機器人為改進設計的藍本，采用結構對比、性能分析和機構優(yōu)化等技術手段，以六履帶擺臂式搜救機器人傳動系、推進系、支撐系、調整系為主線，開展機器人結構的改進與優(yōu)化設計，特別是對機器人在不同擺臂時機構的運動和作用進行了分析，給出了幾種典型的變形擺臂方式，探討了相應的使用效果。
其次，使用軟件建模分析方法，研究了六履帶擺臂式搜救機器人在不同環(huán)境下的機身姿態(tài)與行進步態(tài)，給出了六履帶擺臂式搜救機器人的運動分析結果，并提出了步態(tài)規(guī)劃的幾個原則，設計了一種穩(wěn)定的六履帶擺臂式搜救機器人運行方式，且進行了仿真驗證。
以上工作內容是六履帶擺臂式搜救機器人研究的基礎和開端，將對六履帶擺臂式搜救機器人的深入研究產生直接而重要的影響，同時，為六履帶擺臂式搜救機器人結構的優(yōu)化設計提供了理論依據(jù)，也為六履帶擺臂式搜救機器人的研究提供了共性技術基礎。
關鍵詞：六履帶擺臂式搜救機器人；結構優(yōu)化設計；行進步態(tài)規(guī)劃；Pro/Engineer造型軟件；實體造型；動畫仿真
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 緒論 1
1.1引言 1
1.2六履帶擺臂式搜救機器人研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 2
1.2.1六履帶擺臂式搜救機器人的研究現(xiàn)狀 2
1.2.2六履帶擺臂式搜救機器人的發(fā)展趨勢 4
1.3課題研究內容及意義 5
1.3.1課題研究的主要內容 5
1.3.2課題研究的目的與意義 5
第二章 六履帶擺臂式搜救機器人的總體結構設計 7
2.1六履帶擺臂式搜救機器人的機械設計概述 7
2.2總體結構設計的依據(jù)與組成 9
2.2.1機構設計的依據(jù) 9
2.2.2六履帶擺臂式搜救機器人的組成 10
2.3傳動機構設計 11
2.4履帶式行走方式設計 12
第三章 機構的選擇與計算 14
3.1引言 14
3.2材料的選擇 14
3.3帶輪裝置的選擇與計算 15
3.4張緊裝置的選擇與計算 18
3.5驅動裝置設計 21
3.5.1 電機選擇 21
3.5.2 驅動安裝位置設置 22
3.6 本章小結 22
第四章 實體造型及動畫制作 23
4.1用Pro/E軟件制作實體模型 23
4.2零件的畫法 24
4.3 三維動畫軟件的選擇 27
4.4 六履帶擺臂式搜救機器人裝配動畫的設計與制作 28
第五章 總結 30
參考文獻 31
第一章 緒論
1.1引言
人類在征服自然和推動社會進步的過程中，面臨著自身能力、能量的局限，因而發(fā)明和創(chuàng)造了許多機器人來輔助或代替人類完成任務。機器人，是這種機器的最理想形式，也是人類科學研究中所面臨的最大挑戰(zhàn)之一。
六履帶擺臂式搜救機器人是機器人學中的一個重要組成部分，它是一個集環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多種功能于一體的綜合智能控制系統(tǒng)。從現(xiàn)實中，履帶式機器人包括偵察機器人、巡邏機器人、爆炸處理機器人、和步兵支援機器人和復雜環(huán)境下搜救機器人等，用來代替深入敵方或危險的環(huán)境下去偵查或搜集資料、排除爆炸物等工作，能夠在很大程度上減少人員的傷亡，在現(xiàn)代和未來的戰(zhàn)爭中起到越來越重要的作用。民用履帶式機器人被廣泛用于工業(yè)生產以及各種服務領域，如生產線傳輸、倉物物品搬運、清掃、割草、室內傳送、導盲、導游導購、室內外清洗和搜救復雜環(huán)境下的資料等各個方面。
參考文獻
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[2] 柳洪義.機器人技術基礎[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2002:15-38
[3] 蔡自興.機器人學[M].北京:清華大學出版社，2000：1-85
[4] 趙小川.多足式機器人傳感與信息融合研究[D].北京：北京理工大學，2009
[5] James G.Bellingham ,Kanna Rajan . Robotic in Remote and Hostile Environments [J] . Science , 2007 , V318:1098-1102
[6] 龔振邦，陳振華等，機器人機械設計[M].北京：電子工業(yè)出版社，1995:242-286
[7] 孟慶鑫，王曉東.機器人技術基礎[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版，2006
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[10] 羅慶生，韓寶玲等.光機電一體化系統(tǒng)常用機構[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009：227-254
[11] 楊明，王碩，王德石.仿生機器人運動建模與控制研究進展[J].海軍工程大學學報，2005，17（1）：1-7
[12] 雪茗齋電腦社教育研究室.Pro/ENGINEER野火版3.0機構仿真運動實例精講[M].北京：人民郵電出版社，2008
[13] 毛謙德，李振清.袖珍機械設計手冊第2版[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000
[14] Ren C. Luo , Kuo L , Su . Autonomous Fire-Detection System Using Adaptve Sensory Fusion for Intelligent Security Robot [J] . IEEE/ASME Transactins on Mechatronics , 2007 , V12(3):271-281
[15] 詹友剛.Pro/ENGINEER野火版3.0機械設計教程[M].北京：機械工程出版社，2007
[16] Saeed B.Niku.機器人學導論[M].北京：publish，2004：5-29
[17] 張鐵，謝存禧.機器人學[M].廣州：華南理工大學出版社，2002：114-117
[18] Blitch，John G，Robot-assisted marsupial deployment of urban unattended ground sensors.USA:SPIE-the International Society for Optical Eng..
在對實驗室原有六履帶擺臂式搜救機器人結構特點、運動特性進行詳盡分析和深入解析的基礎上，依據(jù)新型六履帶擺臂式搜救機器人功能要求、使用條件的具體情況，設計了一種越障能力更強、使用功能更全、機動靈活、可靠性高的六履帶擺臂式搜救機器人，完成了機器人的結構改造設計及其動畫仿真制作，為新型六履帶擺臂式搜救機器人的研制奠定了堅實的技術基礎。
六履帶擺臂式搜救機器人的傳動方式、結構形式十分復雜，只有通過對原有的六履帶擺臂式搜救機器人進行結構剖析與測量，了解其結構特點與運動特性，并采用功能對比的方式，才能了解并掌握其設計要點。本文通過結構仿真、性能分析和優(yōu)化設計等方式，實現(xiàn)了六履帶擺臂式搜救機器人的結構設計與建模、性能分析與仿真、場景動畫制作與實現(xiàn)，并對機器人本體結構、傳動裝置、張緊裝置進行了工程設計和技術分析。
首先，以實驗室原有六履帶擺臂式搜救機器人為改進設計的藍本，采用結構對比、性能分析和機構優(yōu)化等技術手段，以六履帶擺臂式搜救機器人傳動系、推進系、支撐系、調整系為主線，開展機器人結構的改進與優(yōu)化設計，特別是對機器人在不同擺臂時機構的運動和作用進行了分析，給出了幾種典型的變形擺臂方式，探討了相應的使用效果。
其次，使用軟件建模分析方法，研究了六履帶擺臂式搜救機器人在不同環(huán)境下的機身姿態(tài)與行進步態(tài)，給出了六履帶擺臂式搜救機器人的運動分析結果，并提出了步態(tài)規(guī)劃的幾個原則，設計了一種穩(wěn)定的六履帶擺臂式搜救機器人運行方式，且進行了仿真驗證。
以上工作內容是六履帶擺臂式搜救機器人研究的基礎和開端，將對六履帶擺臂式搜救機器人的深入研究產生直接而重要的影響，同時，為六履帶擺臂式搜救機器人結構的優(yōu)化設計提供了理論依據(jù)，也為六履帶擺臂式搜救機器人的研究提供了共性技術基礎。
關鍵詞：六履帶擺臂式搜救機器人；結構優(yōu)化設計；行進步態(tài)規(guī)劃；Pro/Engineer造型軟件；實體造型；動畫仿真
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 緒論 1
1.1引言 1
1.2六履帶擺臂式搜救機器人研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 2
1.2.1六履帶擺臂式搜救機器人的研究現(xiàn)狀 2
1.2.2六履帶擺臂式搜救機器人的發(fā)展趨勢 4
1.3課題研究內容及意義 5
1.3.1課題研究的主要內容 5
1.3.2課題研究的目的與意義 5
第二章 六履帶擺臂式搜救機器人的總體結構設計 7
2.1六履帶擺臂式搜救機器人的機械設計概述 7
2.2總體結構設計的依據(jù)與組成 9
2.2.1機構設計的依據(jù) 9
2.2.2六履帶擺臂式搜救機器人的組成 10
2.3傳動機構設計 11
2.4履帶式行走方式設計 12
第三章 機構的選擇與計算 14
3.1引言 14
3.2材料的選擇 14
3.3帶輪裝置的選擇與計算 15
3.4張緊裝置的選擇與計算 18
3.5驅動裝置設計 21
3.5.1 電機選擇 21
3.5.2 驅動安裝位置設置 22
3.6 本章小結 22
第四章 實體造型及動畫制作 23
4.1用Pro/E軟件制作實體模型 23
4.2零件的畫法 24
4.3 三維動畫軟件的選擇 27
4.4 六履帶擺臂式搜救機器人裝配動畫的設計與制作 28
第五章 總結 30
參考文獻 31
第一章 緒論
1.1引言
人類在征服自然和推動社會進步的過程中，面臨著自身能力、能量的局限，因而發(fā)明和創(chuàng)造了許多機器人來輔助或代替人類完成任務。機器人，是這種機器的最理想形式，也是人類科學研究中所面臨的最大挑戰(zhàn)之一。
六履帶擺臂式搜救機器人是機器人學中的一個重要組成部分，它是一個集環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行等多種功能于一體的綜合智能控制系統(tǒng)。從現(xiàn)實中，履帶式機器人包括偵察機器人、巡邏機器人、爆炸處理機器人、和步兵支援機器人和復雜環(huán)境下搜救機器人等，用來代替深入敵方或危險的環(huán)境下去偵查或搜集資料、排除爆炸物等工作，能夠在很大程度上減少人員的傷亡，在現(xiàn)代和未來的戰(zhàn)爭中起到越來越重要的作用。民用履帶式機器人被廣泛用于工業(yè)生產以及各種服務領域，如生產線傳輸、倉物物品搬運、清掃、割草、室內傳送、導盲、導游導購、室內外清洗和搜救復雜環(huán)境下的資料等各個方面。
參考文獻
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[17] 張鐵，謝存禧.機器人學[M].廣州：華南理工大學出版社，2002：114-117
[18] Blitch，John G，Robot-assisted marsupial deployment of urban unattended ground sensors.USA:SPIE-the International Society for Optical Eng..
