履帶機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)【含6張CAD圖紙和說(shuō)明書】,含6張CAD圖紙和說(shuō)明書,履帶,機(jī)器人,行走,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì),cad,圖紙,以及,說(shuō)明書,仿單 附件5 開(kāi)題報(bào)告 課題名稱 履帶機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 學(xué)生 學(xué)號(hào) 一、課題的來(lái)源及意義 隨著社會(huì)的發(fā)展，我們面臨的自身能力、能量的局限越來(lái)越多，所以我們創(chuàng)造了各種類型的機(jī)器人來(lái)輔助或代替我們完成任務(wù)。 機(jī)器人應(yīng)用的地方變得越來(lái)越多，從單一的生產(chǎn)制造業(yè)發(fā)展到各行各業(yè)，甚至延伸到排爆等危險(xiǎn)的具體工作?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外都開(kāi)始了對(duì)移動(dòng)機(jī)器人的系統(tǒng)研發(fā)和設(shè)計(jì)，而移動(dòng)機(jī)器人選擇何種移動(dòng)方式是其設(shè)計(jì)時(shí)最重要的考慮點(diǎn)之一。移動(dòng)機(jī)器人按其移動(dòng)結(jié)構(gòu)可以分為腿式，輪式和履帶式三大類，這三類各有其優(yōu)缺點(diǎn)。 隨著移動(dòng)機(jī)器人行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，腿式機(jī)器人由于其結(jié)構(gòu)和操作過(guò)于復(fù)雜，且應(yīng)用的場(chǎng)地通常有特殊要求，因此并沒(méi)有得到廣泛的使用。而目前市場(chǎng)上的移動(dòng)機(jī)器人主流仍是輪式機(jī)器人，但是同樣存在著許多缺陷，最大的問(wèn)題是輪式機(jī)器人對(duì)行走地面要求比較高，在松軟或者是泥濘的道路上行走時(shí)極容易打滑；且移動(dòng)轉(zhuǎn)向的時(shí)候需要整個(gè)機(jī)器人本體轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)彎半徑較大，占用的行走空間較多。 履帶機(jī)器人，主要指搭載履帶底盤機(jī)構(gòu)的機(jī)器人，履帶機(jī)器人具有牽引力大，不易打滑、越野性能好等優(yōu)點(diǎn)，可以搭載攝像頭、探測(cè)器等設(shè)備代替人類從事一些危險(xiǎn)工作，因此對(duì)其進(jìn)一步的研究是不能忽視的。 履帶機(jī)器人的研究給人類的工作帶來(lái)了極大的方便，在災(zāi)難發(fā)生后能極大的投入到搜救中，減少人員傷亡，更好的為社會(huì)服務(wù) 履帶機(jī)器人的研究，很大程度彌補(bǔ)了我們?cè)跈C(jī)器人領(lǐng)域的不足，為后期更好的擴(kuò)展，奠定了基礎(chǔ)。 二、國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r及研究背景 20世紀(jì)60年代到70年代，想到工業(yè)機(jī)器人印入腦海的便是自動(dòng)機(jī)械手。機(jī)器人移動(dòng)功能的大力研究和開(kāi)發(fā)是20世紀(jì)80年代以后才開(kāi)始，現(xiàn)在作為移動(dòng)機(jī)器人而研制的移動(dòng)機(jī)械類型已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了機(jī)械手。尤其是履帶式機(jī)器人，不僅是生物體中沒(méi)見(jiàn)過(guò)的移動(dòng)形態(tài)，而且能夠在復(fù)雜的環(huán)境下行進(jìn)。 目前美國(guó)的移動(dòng)機(jī)器人的研發(fā)已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展，他們成功將該機(jī)器人應(yīng)用到一些危險(xiǎn)的環(huán)境中實(shí)際作業(yè)，還有部分移動(dòng)機(jī)器人甚至開(kāi)始在戰(zhàn)爭(zhēng)中嶄露頭角，代表機(jī)器人有Packbot機(jī)器人，Talon機(jī)器人，NUGV等。 我國(guó)微小型機(jī)器人的研究和開(kāi)發(fā)晚于西方的一些發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)是從20世紀(jì)80年代開(kāi)始機(jī)器人領(lǐng)域的研究的。其中具有代表性的有中國(guó)科學(xué)院研制的復(fù)合移動(dòng)機(jī)器人“靈晰-B”型排爆機(jī)器人，“龍衛(wèi)士Dragon Guard X3B 反恐機(jī)器人”，“JW-901 排爆機(jī)器人”等。 履帶式機(jī)器人因采用履帶式傳動(dòng)而得名。其最大特征是將圓狀的循環(huán)軌道履帶套在若干車輪上，使車輪不與地面直接接觸，利用履帶緩沖地面帶來(lái)的沖擊，使機(jī)器人能夠適應(yīng)各種路面狀況。 通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外履帶擺臂式搜救機(jī)器人的分析，可以看出履帶擺臂式搜救機(jī)器人今后的發(fā)展有以下幾個(gè)方面的趨勢(shì)： （1）結(jié)構(gòu)上，趨向小型、微型。 （2）運(yùn)動(dòng)上，趨向全方位，更靈活，更具自主性。 （3）在用途上，趨向于功能多功能化。 三、研究目標(biāo)及內(nèi)容 本研究的意義是為機(jī)器人提供一個(gè)動(dòng)力輸出平臺(tái)，為開(kāi)發(fā)各種功能的機(jī)器人提供基礎(chǔ)平臺(tái)。 此設(shè)計(jì)移動(dòng)方案的選擇是采用了履帶式驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)整體使用模塊化設(shè)計(jì)，以便后續(xù)拆卸維修，可以適應(yīng)于各種復(fù)雜的路面，并可主動(dòng)控制前后兩側(cè)搖臂的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，從而達(dá)到輔助過(guò)坑、越障等動(dòng)作。經(jīng)過(guò)合理的設(shè)計(jì)后機(jī)器人將具有很好的環(huán)境適應(yīng)能力、機(jī)動(dòng)能力并能承受一定的掉落沖擊，此設(shè)計(jì)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由四部分組成：主動(dòng)輪減速機(jī)構(gòu)、翼板轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、自適應(yīng)路面執(zhí)行機(jī)構(gòu)、履帶及履帶輪運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 此設(shè)計(jì)的目的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)新穎，能實(shí)現(xiàn)過(guò)坑、越障等動(dòng)作。通過(guò)在機(jī)器人機(jī)架上加裝其他功能的模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的使用功能。 （1）本設(shè)計(jì)中的多功能履帶式機(jī)器人主要在一些人不方便進(jìn)入的小型場(chǎng)合使用，包括倒塌的建筑物內(nèi)，災(zāi)難現(xiàn)場(chǎng)，危險(xiǎn)災(zāi)區(qū)和坍塌煤礦等。 （2）本設(shè)計(jì)之前綜合考慮，該多功能履帶式機(jī)器人應(yīng)該具有以下功能：產(chǎn)品加工生產(chǎn)成本低，質(zhì)量安全穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，使用便捷，方便搬運(yùn)移動(dòng)； （3）本設(shè)計(jì)從履帶機(jī)器人底座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)分析及計(jì)算闡述。 （4）對(duì)履帶機(jī)器人越障、爬坡進(jìn)行受力分析 （5）進(jìn)行履帶機(jī)器人CAD草圖繪制，設(shè)計(jì)說(shuō)明書 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中涉及大學(xué)四年所學(xué)的知識(shí)，明確了自己的設(shè)計(jì)思路，邊設(shè)計(jì)一點(diǎn)點(diǎn)撿回以前的知識(shí)，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中再慢慢改善自己的設(shè)計(jì)思路。 設(shè)計(jì)中，我對(duì)履帶機(jī)器人的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、性能要求進(jìn)行了比較 詳細(xì)的分析，針對(duì)履帶機(jī)器人中采用的履帶、減速器、電動(dòng)機(jī)等也進(jìn)行了必要的闡析。另外，為確保設(shè)計(jì)出的履帶機(jī)器人能達(dá)到越障過(guò)坑等功能，我們勢(shì)必還要對(duì)履帶機(jī)器人的相關(guān)部件進(jìn)行一些必要的校核，以最終確定此設(shè)計(jì)是否可以完成這些功能。 四、本課題研究方法及進(jìn)度安排 通過(guò)科學(xué)家的研究和探索,目前已經(jīng)形成了一些履帶式移動(dòng)機(jī)器人在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、穩(wěn)定性分析和控制方法方面的理論,這些理論運(yùn)用到實(shí)踐中后,機(jī)器人的性能有所改進(jìn),但是它們還需要進(jìn)一步地完善和發(fā)展,以更好地指導(dǎo)實(shí)踐。 查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，進(jìn)行資料收集，進(jìn)行對(duì)比，總結(jié)出設(shè)計(jì)最優(yōu)方案。 進(jìn)度安排： 3月05日---3月10日，收集相關(guān)資料，明確目標(biāo)和研究方法，完成開(kāi)題報(bào)告。 3月11日---3月20日，按確定的設(shè)計(jì)方法，進(jìn)度規(guī)劃，系統(tǒng)的進(jìn)行分析、計(jì)算及總體設(shè)計(jì)。 3月21日---4月15日，進(jìn)行行走機(jī)構(gòu)的選擇，越障、爬坡受力分析以及車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 4月16日---4月30日，進(jìn)行履帶、齒輪、電機(jī)的選擇。 5月02日---5月18日，畢業(yè)設(shè)計(jì)初稿，進(jìn)行零件圖的繪制。 5月19日---5月26日，畢業(yè)設(shè)計(jì)終稿，修改完善畢業(yè)設(shè)計(jì)論文及零件圖。 五、研究方案（或?qū)嶒?yàn)方案）的可行性分析和已具備的研究條件（或?qū)嶒?yàn)條件） 通過(guò)分析現(xiàn)有腿式機(jī)器人、輪式機(jī)器人，履帶機(jī)器人的現(xiàn)有研究，發(fā)現(xiàn)履帶機(jī)器人的研究任重而道遠(yuǎn)，多功能履帶式機(jī)器人設(shè)計(jì)運(yùn)用了巧妙的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，利用電動(dòng)機(jī)作為機(jī)器人行走的源動(dòng)力，再通過(guò)穩(wěn)定的減速器和鏈傳動(dòng)將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給履帶，使得機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)自由的行走，且多功能履帶式機(jī)器人在遇到障礙物時(shí)，通過(guò)調(diào)整關(guān)節(jié)角度，使得整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程更加平穩(wěn)。我們?cè)诂F(xiàn)有的單節(jié)雙履帶式機(jī)器人的理論基礎(chǔ)上改良結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式，本次設(shè)計(jì)的多功能履帶式機(jī)器人采用雙節(jié)六履帶式結(jié)構(gòu)，機(jī)械結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化，綜合材質(zhì)的選擇、結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化，讓使用者更加方便穩(wěn)定的使用該移動(dòng)機(jī)器人。 六、參考文獻(xiàn) [1] 吉 洋 霍光青 .履帶式移動(dòng)機(jī)器人研究現(xiàn)狀[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備第40卷第10期:7-10 [2]崔政斌 王明明 .履帶式機(jī)器人的選用手冊(cè)第二版[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2010.5-30 [3]毛恩榮 張紅 宋正河 .車輛人機(jī)工程學(xué)第2版[M].北京理工大學(xué)出版社，2007.53-80 [3]丁玉蘭 .人機(jī)工程學(xué)第三版[M].北京理工大學(xué)出版社，2010.60-73 [4]濮良貴 紀(jì)名剛 .機(jī)械設(shè)計(jì)第八版[M].高等教育出版社，2010.35-41 [5]柴鵬飛 王晨光 .機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2009.82-101 [6]吳宗澤 羅圣國(guó) .機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)第3版[M].高等教育出版社，2010.16-23 [7]劉朝儒 吳志軍 高政一 .機(jī)械制圖第五版[M].高等教育出版社，2006.33-45 [9]高英武 高午 辛繼紅 .履帶式機(jī)器人的研制[J].農(nóng)機(jī)化研究 2002年11月 第4期:15-20 [10]符春生 張克義.機(jī)械制圖[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2010.23-60 [11]鄭文緯 吳克堅(jiān) .機(jī)械原理第七版[M].高等教育出版社，2009.35-40 [12]洪鐘德主編 .簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].同濟(jì)大學(xué)出版社，2002.65-71 [13]丁玉蘭 .人機(jī)工程學(xué)第三版[M].北京理工大學(xué)出版社，2010.83-86 [14]殷春武 .主從履帶式機(jī)器人越障研究[J].計(jì)算機(jī)工程2012第38卷第23期:204-207 [15]徐飛 楊海忠 .主從履帶復(fù)合式越障機(jī)器人軟土行走研究[J].工礦自動(dòng)化2012.25-27 [16]王松濤 朱華 .履帶式煤礦救援機(jī)器人越障能力的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析[J].礦山機(jī)械2012.8-10 [17]葛兆斌 孫潔 劉成業(yè)等 .履帶機(jī)器人行走系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析[J].機(jī)械制造2009年第47卷第540期:37-38 指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 注：1、本表可根據(jù)內(nèi)容續(xù)頁(yè)；2、指導(dǎo)教師意見(jiàn)及簽名手寫，其他內(nèi)容電子版填寫。