一種爬梯機(jī)械人的設(shè)計(jì)【爬樓機(jī)器人】,爬樓機(jī)器人,一種爬梯機(jī)械人的設(shè)計(jì)【爬樓機(jī)器人】,一種,爬梯,機(jī)械人,設(shè)計(jì),機(jī)器人 機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文資料翻譯 教 科 部： 機(jī)械電子系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 姓 名： 章佳豪 學(xué) 號(hào)： 100007146 外 文 出 處： （用外文寫(xiě)） 附 件： 第八章 管道爬行器和其他特殊情況 有許多不常用的移動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用。一個(gè)特別有趣的問(wèn)題是從內(nèi)部檢查和修復(fù)管道。放置一個(gè)機(jī)器人在管內(nèi)的，有時(shí)不需要挖一段街或其他障礙物阻擋進(jìn)入管道。機(jī)器人可以被放置在管內(nèi)一個(gè)方便的位置，只需隔離管內(nèi)現(xiàn)有的關(guān)節(jié)或閥門。這些管道機(jī)器人，俗稱管爬蟲(chóng)，是非常特殊的設(shè)計(jì)，由于特殊的環(huán)境，必須由它們工作。管爬蟲(chóng)已經(jīng)存在在檢查，清潔，和或修理在管道的核反應(yīng)堆，在城市的街道水管，甚至是上下五英里長(zhǎng)的油井。 雖然對(duì)環(huán)境的形狀可以是圓形的和可預(yù)測(cè)的，但管道爬行器運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)仍有著許多問(wèn)題。車輛可能需要到處去走急彎，通過(guò)焊接，滲水，或粘接縫。一些管道都非常硬，爬蟲(chóng)可以用力推撞向墻壁作為牽引，有些是很軟，如加熱管要求履帶是既輕又柔軟。一些管道輸送滑油或非常熱的水。一些管道，像水，電源和石油管道，直徑可以大到幾米; 其它管道是小至幾厘米。一些管道沿其長(zhǎng)度改變大小或部分有不規(guī)則的形狀。 所有這些管道類型都需要有自主機(jī)器人。事實(shí)上，管爬行機(jī)器人必須頻繁前往工作地是因?yàn)樗鼈兺耆灾?，它可以是到目前為止，這是幾乎不可能，拖動(dòng)的繩索或通過(guò)無(wú)線電聯(lián)絡(luò)向機(jī)器人時(shí)，它是內(nèi)部的 管。其他管道爬行器拖動(dòng)繩索，可以放置在大負(fù)載履帶，迫使它設(shè)計(jì)來(lái)將很難，尤其是在走一個(gè)垂直的管道。所有這些不尋常問(wèn)題的地方，對(duì)履帶的機(jī)械部件和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)有很高的要求。 在這些類型的機(jī)器人末端效應(yīng)通常是檢查工具測(cè)量壁厚或相機(jī)目視檢查表面狀況。有時(shí)候，機(jī)械工具，被用來(lái)刮去表面的鐵銹或其他的腐蝕，在管壁插塞孔，或者，在油井的情況下，在管壁吹孔。這些效應(yīng)并不復(fù)雜機(jī)械，本章將重點(diǎn)放在需要不尋常的移動(dòng)系統(tǒng)環(huán)境和不同尋常的方法來(lái)推進(jìn)包括外部管行走和移動(dòng)。在下面的圖中所示的管道爬行器機(jī)理給了一個(gè)在各種管內(nèi)移動(dòng)的概述。一個(gè)和另一個(gè)之間的選擇必須根據(jù)管道，輸送物料的特定屬性，如果機(jī)器人要在工作原位或干管。除了那些在這本書(shū)中所示，有對(duì)設(shè)計(jì)的移動(dòng)機(jī)器人和許多其他的技術(shù)和布局的管道或容器。 水平爬行器 在水平管管道運(yùn)動(dòng)是和在水平地面上駕駛非常相似。履帶必須有一定程度引導(dǎo)能力，因?yàn)樗仨毰袛喑龉艿澜锹淝闆r，而且還因?yàn)樗仨毚粼诠艿撞恳部赡茏驳搅藟Ρ诤头?。在四輪市?chǎng)有許多水平管道爬行防滑履帶驅(qū)動(dòng)原理，也很常見(jiàn)。輪式管履帶車輪形狀特殊，以符合圓形管壁的形狀，跟蹤爬蟲(chóng)的胎面傾斜也是同樣的道理。這些車輛的懸架和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)也很簡(jiǎn)單。圖8-1和8-2展示了兩個(gè)例子。 垂直爬蟲(chóng) 機(jī)器人車輛在垂直管移動(dòng)的設(shè)計(jì)必須要有辦法把對(duì)管壁產(chǎn)生足夠的摩擦。有兩種方法能做到這一點(diǎn)，跨越管道有反向管壁的推力，或?qū)⒋盆F裝在輪胎或履帶胎面。一些濕滑的金屬管道需要結(jié)合極大反向墻的力和特殊的胎面材料或形狀。一些管道太軟而不能承受太多輪胎或履帶的力量，必須使用一個(gè)系統(tǒng)，使管道能大面積負(fù)載。 垂直管系爬蟲(chóng)還有一個(gè)問(wèn)題要考慮。在垂直管直線上升乍一看似乎很簡(jiǎn)單，但作為履帶穿過(guò)管它經(jīng)常由于畸形履帶輕微錯(cuò)位于管道的表面而螺旋上升。這種螺旋纏繞的纜繩，最終扭曲而被破壞。解決這個(gè)問(wèn)題的方法是將系繩通過(guò)旋轉(zhuǎn)接頭的底盤(pán)，但這帶來(lái)了一定程度自由度，且該設(shè)計(jì)復(fù)雜，昂貴。多節(jié)履帶是一個(gè)更好的辦法，是讓少量的一部分導(dǎo)向的運(yùn)動(dòng)。 關(guān)于垂直管道爬行器的牽引技術(shù) 至少?gòu)乃膫€(gè)放面處理設(shè)計(jì)處理與牽引問(wèn)題。 *釘，螺柱，或齒牙 *磁鐵 *研磨劑或防滑涂層 *像氯丁橡膠的高摩擦材料 每種類型都有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，都應(yīng)仔細(xì)研究部署一個(gè)機(jī)器人，機(jī)器人在管道內(nèi)不會(huì)卡住會(huì)是非常困難的。管道表面的條件和在管道的任何活動(dòng)或剩余材料，也應(yīng)被研究和了解保證處理或材料不會(huì)被化學(xué)襲擊。 尖刺，釘，或帶齒的輪子或履帶僅可用在內(nèi)部損傷是可以接受的管。鍍鋅管會(huì)因刮傷而導(dǎo)致腐蝕，和一些硬塑料材料的管可能因力產(chǎn)生劃痕，裂紋。其優(yōu)點(diǎn)是，它們可以產(chǎn)生很高的牽引力。尖刺車輪證實(shí)在油井使用中，它可以經(jīng)得起濫用。他們所需要的是履帶式跨越的內(nèi)管，這樣他們可以推壓相對(duì)的管壁。 磁性輪的優(yōu)點(diǎn)是車輪可以自己吸在管壁;缺點(diǎn)是管道必須是鐵類金屬。磁鐵將需要有運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在墻壁上提供力，從而降低了管道應(yīng)力。他們也有優(yōu)勢(shì)，履帶可以更小因?yàn)樗辉傩枰缭揭粋€(gè)大的管道整體。利用磁輪不限于管的爬蟲(chóng)和被任何被視為的機(jī)器人，將花費(fèi)其大部分生命行駛在鐵管表面。 用磨料浸漬橡膠輪胎，鐵和塑料管，但如果磨料裝入這些類型會(huì)因松散的有效性的泥流而磨掉，某些類型的磨料，能掌握干管表面以及齒面清潔，并產(chǎn)生更少的損害。 高摩擦橡膠履帶在許多應(yīng)用程序控制下工作，但必須注意使用正確的橡膠化合物。一些橡膠能保持狀態(tài)甚至在潮濕的粘性環(huán)境，但其他一些橡膠會(huì)變得很滑。一些化合物可以迅速地在找到腐蝕管道的流體。并且它們對(duì)管壁無(wú)損傷，是簡(jiǎn)單而有效的牽引技術(shù)。 輪式垂直管道爬行器 輪式管道爬蟲(chóng)，像他們的陸上表兄弟，是最簡(jiǎn)單的垂直管道的爬蟲(chóng)類型。雖然這些類型使用的車輪沒(méi)有軌道，他們?nèi)匀槐环Q為管爬蟲(chóng)。實(shí)用的布局范圍為三至六個(gè)或更多車輪，通常都是用于在最大牽引力上驅(qū)動(dòng)經(jīng)?；鼙?。 理論上，爬上一個(gè)管道用盡可能少的驅(qū)動(dòng)器和被動(dòng)彈簧接頭。圖8-3顯示了所需的移動(dòng)立式管道最簡(jiǎn)單的布局。這設(shè)計(jì)可以很容易地得到被困或無(wú)法通過(guò)管倒接頭處，甚至可以是通過(guò)管壁上的大畸形。 下一個(gè)最好的布局增加四分之一輪。這布局是更強(qiáng)大的，但有些情況下某些類型的管和管配件也可能被困，參見(jiàn)圖8-4。自由的中心線性度使車輛保持在一個(gè)管 履帶爬蟲(chóng) 輪式履帶在工作以及在許多情況下，軌道提供一定的優(yōu)勢(shì)。這種較低的壓力往往刮管少。分散開(kāi)的推動(dòng)自發(fā)段墻邊機(jī)制的力量也意味著徑向力本身可以很高，大大提高了車輛的滑移阻力。圖8-5 顯示了非常常見(jiàn)的三種運(yùn)動(dòng)跟蹤的管道爬行器。 其他管道爬行機(jī)器人 對(duì)于管道不能承受較高的內(nèi)部力量，另一種方法是必須進(jìn)一步蔓延履帶的力量在更大的區(qū)域。已有開(kāi)發(fā)了至少兩個(gè)概念。一個(gè)使用氣球，另一線性延伸的腿。第一個(gè)是一個(gè)獨(dú)特的概念，采用氣囊（氣球）上最后一個(gè)線性致動(dòng)器，這是利用充滿空氣或液體的擴(kuò)展推動(dòng)了對(duì)管壁。獲得大的力量對(duì)管壁的摩擦力，產(chǎn)生高的轉(zhuǎn)向，如果需要的話，通過(guò)旋轉(zhuǎn)之間的耦合的實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)部分。 這種耦合的爬行段，和向前的運(yùn)動(dòng)在整個(gè)車輛通過(guò)收縮氣囊前完成，推進(jìn)， 擴(kuò)大，收縮后段，拉到前部，擴(kuò)展它，然后重復(fù)整個(gè)過(guò)程。行程是緩慢的，但這個(gè)概念沒(méi)有很好地應(yīng)對(duì)障礙或尖銳的棱角，但有對(duì)管壁上非常低的壓力的優(yōu)點(diǎn)，可能需要采用這種設(shè)計(jì)。采用這一設(shè)計(jì)提出了在航天飛機(jī)的柔性纖維管左右移動(dòng)的一個(gè)概念。 另一個(gè)爬行式管道爬行器有一個(gè)看似復(fù)雜的形狀，但這個(gè)形狀有某些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。在大的管道核反應(yīng)堆蒸汽管從內(nèi)置管內(nèi)壁近管道的中心延伸的傳感器。這些傳感器的井是由相同的材料構(gòu)成的管，通常是一種高檔不銹鋼，但不能被機(jī)器人刮掉。機(jī)器人必須具有一個(gè)形狀可以繞過(guò)這些突起。尺蠖運(yùn)動(dòng)車包括三個(gè)部分，每個(gè)部分帶有可延伸腿，提供了極大的流動(dòng)性和可變幾何解決這些障礙。圖8-6示出了這種概念的一個(gè)最小的布局。 外管的車輛 也有一些應(yīng)用，需要在車輛沿著管的外側(cè)移動(dòng)，以消除不必要的或杜絕危險(xiǎn)，或從一個(gè)管移動(dòng)到另一個(gè)處理中的雜亂的管道。CMU系統(tǒng)的拆除石棉外管的學(xué)步車，BOA，就是這樣一個(gè)車輛。雖然根據(jù)這本書(shū)的定義它不是機(jī)器人，但它仍然是值得包括在內(nèi)，因?yàn)樗@示了真正的機(jī)器人廣泛的移動(dòng)系統(tǒng)，最終可能不得不在意想不到的環(huán)境中移動(dòng)。BOA是一個(gè)框架學(xué)步車。是通過(guò)移動(dòng)和一套夾具夾緊管道來(lái)運(yùn)動(dòng)，延長(zhǎng)另一組在管前，和與第二組夾具夾住管。 RedZone Robotics'Tarzan，，一個(gè)在罐立式垂直管步行臂，是一個(gè)非常不尋常的概念，提出了一個(gè)在裝滿油的管道里面走動(dòng)概念。這輛車是類似于國(guó)際空間站維修臂，它從一個(gè)管道移動(dòng)到另一個(gè)管道上，不像ISS臂，Tarzan必須在重力下工作。由于Tarzan不是自主的，它使用系繩獲得從罐外電源和控制信號(hào)。手臂是全液壓，利用旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器和氣缸?？傊?，有 18個(gè)驅(qū)動(dòng)器。試想一下，一個(gè)在手臂的系繩管理18個(gè)復(fù)雜性的控制執(zhí)行器，完全走出在一個(gè)充滿的管槽！ 蛇形的 在自然界中，有一類動(dòng)物，左右移動(dòng)的蠕動(dòng)。這已被應(yīng)用于機(jī)器人的一個(gè)小小的成功，尤其是那些為了在所有三維移動(dòng)。按定義，蠕動(dòng)需要許多致動(dòng)器，柔性構(gòu)件，和/或巧妙的機(jī)制耦合段。的優(yōu)點(diǎn)是，機(jī)器人的橫截面非常小，允許它適應(yīng)十分復(fù)雜的環(huán)境，推進(jìn)本身推動(dòng)的東西。缺點(diǎn)是，致動(dòng)器的數(shù)量和高移動(dòng)零件計(jì)數(shù)。 還有許多其他不同尋常的運(yùn)動(dòng)方法，還有更多正在開(kāi)發(fā)迅速發(fā)展的移動(dòng)機(jī)器人領(lǐng)域。該鼓勵(lì)讀者在網(wǎng)絡(luò)上搜索，了解更多的這些不同，并有時(shí)奇怪的解決方案，以走動(dòng)在罕見(jiàn)的環(huán)境中，如內(nèi)，外管，內(nèi)底的問(wèn)題儲(chǔ)罐，甚至，最終，人體內(nèi)部。 第9章比較運(yùn)動(dòng)方法 什么是流動(dòng)性？ 現(xiàn)在我們已經(jīng)看到了很多方法，機(jī)制和環(huán)境中動(dòng)來(lái)動(dòng)去的機(jī)械聯(lián)系，讓我們討論如何對(duì)它們進(jìn)行比較。一套標(biāo)準(zhǔn)化的參數(shù)是必需的，但是這對(duì)比意味著我們必須先回答這個(gè)問(wèn)題：什么是流動(dòng)性？它可以定義是由有多大的障礙的移動(dòng)系統(tǒng)，或者是它可以如何爬陡峭的斜坡？也許它是多么好，或者，它如何爬上樓梯？有多深沼澤它可以打通，或有多寬裂隙它可以遍歷？是方程速度一部分？ 答案似乎是所有這些事情，而我們?nèi)绾文鼙容^一個(gè)獨(dú)立的柴油40噸推土機(jī)和一個(gè)蘇打罐的大小的雙“A”電池供電拋出兩輪尾牽引機(jī)機(jī)器人的流動(dòng)性？這似乎是不可能。需要有一些方法甚至比賽場(chǎng)地是有效的流動(dòng)系統(tǒng)，無(wú)論其大小的比較。在這一章，我們會(huì)探討移動(dòng)系統(tǒng)的幾種比較方法從一個(gè)描述流動(dòng)性方面的詳細(xì)討論系統(tǒng)本身。然后，許多流動(dòng)性挑戰(zhàn)的室外環(huán)境提出了將被調(diào)查。一組流動(dòng)性指標(biāo)，會(huì)提供一個(gè)一目了然的比較，并提出了切實(shí)可行的具體案例比較的方法，且將被討論。 移動(dòng)系統(tǒng) 在公平的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中，，移動(dòng)系統(tǒng)所比較，進(jìn)行調(diào)整以得到有效的大小相同。這意味著需要有大小的明確定義。由于大多數(shù)機(jī)器人采用電池供電，能源效率也必須被包括在比較內(nèi)，因?yàn)槟抢锞哂屑羟辛?lái)克服一些障礙，電池動(dòng)力車根本就沒(méi)有。這有限的可用功率，大多數(shù)情況下，也限制了速度。在某些情況下，可以幫助簡(jiǎn)單地將一個(gè)障礙快速克服。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，因?yàn)殡姵仳?qū)動(dòng)的機(jī)器人的相對(duì)較低的最高時(shí)速，前進(jìn)的動(dòng)力不包括在本書(shū)中移動(dòng)性的方法比較。 最后一個(gè)有趣的標(biāo)準(zhǔn)，值得一提的是車輛的形狀。這似乎是沒(méi)有什么關(guān)系的流動(dòng)性，而事實(shí)上在大多數(shù)情況下并非如此，然而，對(duì)于環(huán)境擁擠，無(wú)法驅(qū)動(dòng)越過(guò)障礙，在那里避過(guò)障礙物是繼續(xù)的唯一途徑，圓形或圓形的形狀更容易操縱。圓形允許車輛在原地轉(zhuǎn)，即使它是面對(duì)樹(shù)干或墻壁。這種能力并不存在那些非圓形車輛。該非圓形型車可以停留在一個(gè)死胡同，它試圖轉(zhuǎn)身。對(duì)于大多數(shù)的室外環(huán)境，有些簡(jiǎn)單的圓角足夠援助流動(dòng)。在某些環(huán)境中（很茂密的森林，或在建筑物內(nèi)）全圓的形狀都是有利的。 尺寸 總長(zhǎng)度和高度的流動(dòng)制度直接影響車輛的克服的障礙物的能力，但寬度影響不大，那么尺寸，至少是大部分的長(zhǎng)度和高度影響。整個(gè)長(zhǎng)度的乘積和海拔高度，面積，似乎給這部分良好的估計(jì)其大小，但還需要更多的信息，該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確把它給別人。三維，寬度似乎是一個(gè)重要的大小特征，因?yàn)檩^窄的車輛有可能通過(guò)較小的開(kāi)口或在一個(gè)較窄的小巷轉(zhuǎn)身。但是，是一個(gè)更好的參數(shù)比較流動(dòng)制度的寬度。 一些障礙，更高的足以進(jìn)行談判。為其他障礙，較長(zhǎng)的工作。一個(gè)簡(jiǎn)單的方法來(lái)比較這兩個(gè)參數(shù)將是有益的。一個(gè)長(zhǎng)度/高度比、標(biāo)高會(huì)是有用的，因?yàn)樗鼫p少了兩個(gè)參數(shù)到一個(gè)。長(zhǎng)度/高度比介紹了適合系統(tǒng)的一目了然的想法，面對(duì)的環(huán)境，主要是顛簸或一個(gè)步驟這主要是隧道和低通道。 寬度對(duì)獲得超過(guò)或避過(guò)障礙物的影響不大，但它確實(shí)影響轉(zhuǎn)彎半徑。它主要是獨(dú)立于其它尺寸的參數(shù)，由于寬度可以擴(kuò)展，以增加可用容積，機(jī)器人在不影響機(jī)器人的超過(guò)或避過(guò)障礙能力。由于在轉(zhuǎn)彎的地方是更關(guān)鍵的流動(dòng)特征與寬度，右維使用的是系統(tǒng)的對(duì)角線長(zhǎng)度。這是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)所需的寬度由環(huán)境制約所確定的預(yù)期最低設(shè)置。但是，有必要使機(jī)器人有更廣泛的其他原因，如簡(jiǎn)單地增加機(jī)器人的體積。經(jīng)驗(yàn)法則計(jì)算出機(jī)器人的寬度時(shí)使用的是機(jī)器人約62％的長(zhǎng)度。 每個(gè)系統(tǒng)的組件都有自己的體積，并且可移動(dòng)部件掃出一個(gè)有時(shí)較大體積。這些組件機(jī)器人為獨(dú)立于機(jī)器人的功能，但占用體積。包括移動(dòng)系統(tǒng)部分的體積是有益的。如稍后看到的，重量是至關(guān)重要的，所以組件需要被包括在移動(dòng)性系統(tǒng)的總質(zhì)量?jī)?nèi)。由于質(zhì)量直接關(guān)系（約，因?yàn)椴牧暇哂胁煌捏w積密度）給定的一部分，和體積更容易計(jì)算和可視化，體積否定了任何需要包括質(zhì)量。 效率 另一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)法則是，任何機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)在結(jié)構(gòu)上減少體重和運(yùn)動(dòng)部件總是好的。這條規(guī)則適用于移動(dòng)車輛。如果沒(méi)有重量的限制或沒(méi)有大小限制，那么大，因此較重的車輪，軌道，或腿會(huì)讓車輛得到更多的障礙。然而，重量重要的有幾個(gè)原因。 *車輛可以更容易運(yùn)輸。 *它需要較少的自身力量在困難的地形，尤其是在傾斜面。 *維護(hù)需要舉升車輛是更容易執(zhí)行且不危險(xiǎn)。 *該車輛的人在其工作區(qū)危險(xiǎn)性較小。 出于所有這些原因，更小，更輕的懸架和傳動(dòng)系統(tǒng)組件通常用于高流動(dòng)性的車輛是更好的選擇。 有三種機(jī)器人移動(dòng)：前/后，轉(zhuǎn)，和上/下，每種都需要一定量的功率。三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)軸的坐標(biāo)系統(tǒng)被標(biāo)記的X，Y，和Z，但這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)移動(dòng)機(jī)器人的轉(zhuǎn)向前修改側(cè)向移動(dòng)。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)通常被定義為橫向，反過(guò)來(lái)，攀登。一個(gè)機(jī)器人可以做的任何一個(gè)，兩個(gè)，或三個(gè)在同一時(shí)間，但每個(gè)功率的要求是不同的，他們可以很容易地上自主幅度。登山用最大功率和轉(zhuǎn)到的地方，通常比向前或向后運(yùn)動(dòng)需要更多的功率。這并不適用于所有的移動(dòng)系統(tǒng)，而且是一個(gè)很好的一般規(guī)則。 環(huán)境 在相對(duì)良性的室內(nèi)環(huán)境的移動(dòng)是一個(gè)簡(jiǎn)單的物質(zhì)，除了與樓梯。本書(shū)在系統(tǒng)主要集中在設(shè)計(jì)的不可預(yù)知和高度不同的系統(tǒng)室外環(huán)境，其包括大的變化的環(huán)境溫度，地面覆蓋，地形和障礙。這種環(huán)境是如此不同，只有一小部分的問(wèn)題可以上市，或比較的參數(shù)的數(shù)量會(huì)變得太大。 熱與冷似乎是不相關(guān)的流動(dòng)性，但它們?cè)谝苿?dòng)系統(tǒng)必須是有效的，它不產(chǎn)生過(guò)多的熱量和本身?yè)p壞或附近的沙漠中的運(yùn)行時(shí)組件。流動(dòng)系統(tǒng)必須不能凍結(jié)或堵塞的冰，松散的雪或凍雨在操作時(shí)。作為地面覆蓋，移動(dòng)系統(tǒng)可能要處理松散的干砂，會(huì)迅速磨損軸承，或在泥濘的水里操作。它也可能有處理問(wèn)題的地形像陡峭的山坡，看似不可逾越的鴻溝，幾乎垂直的峭壁，溪流，河流，沼澤，或小。移動(dòng)系統(tǒng)幾乎肯定需要移動(dòng)的部分或全部這些地形的挑戰(zhàn)。此外，也有較明顯的障礙，像石頭，木頭，障礙，坑坑洼洼的，隨機(jī)的顛簸，石頭或混凝土墻，鐵軌，上下樓梯，高濕草，和站在茂密的森林和樹(shù)木。 這意味著，移動(dòng)性系統(tǒng)的有效性，應(yīng)使用上述的參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)。它是怎樣處理沙子或鵝卵石？是它的設(shè)計(jì)本來(lái)就很難密封抗水？如何 陡峭的斜面可以將它進(jìn)行談判？有多高的障礙，步驟或凸起可以將它克服或做到？它有多寬鴻溝可以跨越？不知怎樣，所有這些需要被簡(jiǎn)化以減少各種各樣下降到一個(gè)可管理的幾個(gè)。 四類溫度，地面覆蓋，地形，以及障礙既可以定義清楚或分解成更小，更簡(jiǎn)單地定義子類沒(méi)有結(jié)束與一個(gè)無(wú)法控制的大名單。讓我們來(lái)更詳細(xì)看看每一個(gè)。 溫度 溫度可以簡(jiǎn)單地被分為兩個(gè)極端的熱和寒冷。熱涉及到效率。一個(gè)更有效的機(jī)器將有較少的在炎熱的氣候問(wèn)題，但更好的效率，更重要的是，電池供電的機(jī)器人將運(yùn)行的時(shí)間更長(zhǎng)。冷涉及掐點(diǎn)，這可以收集冰雪，造成干擾或拖延。一個(gè)有用的溫度相關(guān)的術(shù)語(yǔ)來(lái)思考在成對(duì)比較移動(dòng)系統(tǒng)的效率和夾點(diǎn)。 地面覆蓋 地面覆蓋物更難以定義，尤其是在砂的情況下，因?yàn)樗荒苓M(jìn)行縮放。沙子就是沙子不管什么大小車輛（除當(dāng)然微型機(jī)器人），和泥依然是泥。駕駛在砂子或泥土后。將地面壓力的函數(shù)，最大迫使車輛可以在一個(gè)輪子，軌道，或腳，由區(qū)域劃分施加該支撐元件放置在地面上。降低接地比壓減小了驅(qū)動(dòng)元件下沉量，從而降低了動(dòng)力來(lái)移動(dòng)該元素所需的量。地勢(shì)較高壓力是有幫助的只有兩種情況：牽引機(jī)器人背后沉重負(fù)荷，攀登陡峭的山坡。 機(jī)器人不常需要拖車，但是隨著各種任務(wù)這可能會(huì)改變，他們會(huì)被放入加寬。爬山，雖然是一個(gè)共同任務(wù)。地面壓力對(duì)爬坡效果還可以克服了詳細(xì)的胎面設(shè)計(jì)（移動(dòng)系統(tǒng)的獨(dú)立的），它結(jié)合了前高后低接地比壓的好處牽引。較低的地面壓力，應(yīng)考慮以指示更多的可移動(dòng)系統(tǒng)。 該理論認(rèn)為，砂和泥漿是不可伸縮的，不能施加到草，然而，因?yàn)楦邎?chǎng)草確實(shí)顯著比短草坪草較大。草，似乎是良性的，但它是足夠強(qiáng)大時(shí)，揉成拋出軌道，搪塞輪式車輛，和跳閘步行者。這些問(wèn)題可以從一個(gè)打火機(jī)大致與地面壓力，壓系統(tǒng)往往會(huì)騎在高潮濕的草地，降低其纏繞的問(wèn)題。引起的草的問(wèn)題，那么，可以假定有效地覆蓋地面壓力類。 地形 地形可以擴(kuò)展到任何大小使得它非常簡(jiǎn)單，包括可以通過(guò)斜坡的角度來(lái)定義。斜率的角度考慮問(wèn)題，雖然，它可以是該材料摩擦更多的功能和任何與地面接觸的胎面形狀，比該移動(dòng)系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)的一個(gè)函數(shù)。還有一些幾何形狀是更容易在陡峭的山坡上控制，也有一些散步，登山，那可以爬上斜坡，一個(gè)輪式或履帶式車輛根本不起來(lái)。因此面對(duì)坡角是很重要的，但它應(yīng)當(dāng)假設(shè)在地面接觸的材料是相同的，不管在什么類型的移動(dòng)系統(tǒng)中使用。 障礙 障礙也可以按比例縮放，但他們創(chuàng)造一個(gè)特殊的情況。流動(dòng)系統(tǒng)的有效性可以通過(guò)完全判斷如何高，相對(duì)于它的海拔地區(qū)，它可以談判的障礙。障礙談判是要更復(fù)雜一些，但是它可以簡(jiǎn)化分為三類。 *移動(dòng)系統(tǒng)的整體高度流通的障礙高度 *系統(tǒng)長(zhǎng)度可轉(zhuǎn)讓的障礙高度 *系統(tǒng)海拔地區(qū)可轉(zhuǎn)讓的障礙高度 比較障礙參數(shù)可以被定義為高度，一種四方步系統(tǒng)可以爬上淋上一個(gè)正方形的高度墻系統(tǒng)能夠翻越?jīng)]有高定心，或以其他方式被卡住。 一個(gè)倒置的障礙，一道鴻溝，也是很重要的?？赊D(zhuǎn)讓的鴻溝寬度是大多的移動(dòng)性系統(tǒng)的長(zhǎng)度的函數(shù)，但有些巧妙的設(shè)計(jì)可以改變它們的長(zhǎng)度，或轉(zhuǎn)移其中心重力，便于穿越寬的裂痕。對(duì)于可以變化的系統(tǒng)它們的長(zhǎng)度，可轉(zhuǎn)讓鴻溝的寬度應(yīng)使用系統(tǒng)的最短總長(zhǎng)度進(jìn)行比較。對(duì)那些已被固定時(shí)，使用整體長(zhǎng)度。 越障的另一面是轉(zhuǎn)彎寬度。因?yàn)橐苿?dòng)性系統(tǒng)具有小轉(zhuǎn)彎半徑，要能夠擺脫周圍的情況可能性更大。談到寬度，車輛寬度不與函數(shù)直接有關(guān)，但是定義為車輛可以掉頭最窄小巷。這是相對(duì)于額定值，一些制造商，讓轉(zhuǎn)彎半徑為a給定的定義為從轉(zhuǎn)折點(diǎn)到圓的中心的距離。這可能會(huì)產(chǎn)生誤導(dǎo)，因?yàn)橐粋€(gè)非常大的車輛，繞其中心轉(zhuǎn)動(dòng)，可以說(shuō)有一個(gè)零半徑轉(zhuǎn)彎寬度。 轉(zhuǎn)向能力的參數(shù)也必須顯示車輛可緊轉(zhuǎn)身后，給一些想法以及它如何能在密集的樹(shù)木森林里運(yùn)動(dòng)。然后還有，兩個(gè)寬度參數(shù)，小巷寬度和轉(zhuǎn)身后的寬度。 復(fù)雜性 一個(gè)較為模糊的比較標(biāo)準(zhǔn)，必須包含在任何實(shí)際的機(jī)械裝置的評(píng)價(jià)是其固有的復(fù)雜性。一個(gè)衡量復(fù)雜性常用的方法是計(jì)算移動(dòng)部件或接頭的數(shù)量。滾珠或滾子軸承通常算作一個(gè)部分，一個(gè)聯(lián)合雖然有可能是滾珠或滾子內(nèi)移動(dòng)10秒的軸承。這種方法的一個(gè)問(wèn)題是，一些地方雖然移動(dòng)了，對(duì)他們的力量很小或在一個(gè)相對(duì)無(wú)危險(xiǎn)的操作的環(huán)境中，因此，持續(xù)很長(zhǎng)的時(shí)間，有時(shí)甚至超過(guò)在同一系統(tǒng)中移動(dòng)的部分。 第二種方法是計(jì)算的致動(dòng)器的數(shù)目，因?yàn)樗鼈兊臄?shù)目涉及運(yùn)動(dòng)部件的數(shù)量，它們通常是最大的磨損的源頭。這種方法的缺點(diǎn)是它忽略被動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件之間的聯(lián)系，可能會(huì)引起問(wèn)題或磨損在一個(gè)主動(dòng)驅(qū)動(dòng)部分。第一種方法可能是一個(gè)更好的選擇，因?yàn)闄C(jī)器人有可能在完全不可預(yù)知的環(huán)境中進(jìn)行移動(dòng)和任何移動(dòng)部分同樣容易受到環(huán)境的損害。 速度和成本 有兩個(gè)其他的比較參數(shù)可以包括在一個(gè)流動(dòng)性方法的比較。它們是運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)移動(dòng)車輛的速度和成本。移動(dòng)速度過(guò)快，在不可預(yù)知的地方懸掛大型和復(fù)雜載荷系統(tǒng)。這些負(fù)載是很難精確計(jì)算，因?yàn)榈匦问侨绱瞬豢深A(yù)測(cè)的。功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)模擬程序可以預(yù)測(cè)具有中等程度的懸掛系統(tǒng)性能的準(zhǔn)確性，但車輛用懸架系統(tǒng)仍然必須在真實(shí)的世界測(cè)試。通常情況下，模擬程序預(yù)測(cè)被證實(shí)有顯著程度的不準(zhǔn)確性。它的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)是非常困難的，設(shè)計(jì)時(shí)速不遠(yuǎn)的一個(gè)特定水平的性能八米/秒，具有任何有用的意義。它是假定放緩一個(gè)可以接受的方式來(lái)增加流動(dòng)性，并減緩可以做任何懸架設(shè)計(jì)。流動(dòng)性沒(méi)有被定義在一定的速度障礙下；它是簡(jiǎn)單的在任何轉(zhuǎn)速工作下的障礙。 成本可以與尺寸，重量，和復(fù)雜性。較少的，較小的，輕的零件通常比較便宜。設(shè)計(jì)時(shí)間去滿足條件的最簡(jiǎn)單，最輕的設(shè)計(jì)符合標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)更長(zhǎng)，但最終成本通常會(huì)減少。由于成本的大小，重量，和復(fù)雜度密切相關(guān)，它不需要被包括在懸掛和傳動(dòng)方法的比較。 移動(dòng)性索引方法的比較 另外，也許更簡(jiǎn)單的方法是創(chuàng)建流動(dòng)性指標(biāo)，列為一組相關(guān)系統(tǒng)流動(dòng)性比率的設(shè)計(jì)能力，長(zhǎng)度，寬度，高度，和可能的復(fù)雜性，一小部分的地形參數(shù)。最有用的設(shè)置似乎是車輛可以障礙物高度，裂縫寬度，和狹窄的小巷中轉(zhuǎn)身得程度。計(jì)算車輛的地面壓力將覆蓋在流動(dòng)性砂或泥。相關(guān)比率會(huì)： *步驟/海拔地區(qū)：臺(tái)階高度除以標(biāo)高移動(dòng)系統(tǒng)的面積 *步驟/系統(tǒng)高度：可轉(zhuǎn)讓最高的墻壁或平臺(tái)，取較短，除以移動(dòng)系統(tǒng)高度 *決口/系統(tǒng)長(zhǎng)度：裂縫寬度除以車輛長(zhǎng)度（在可變幾何形狀的車輛的情況下，最短的該移動(dòng)系統(tǒng)的長(zhǎng)度） *系統(tǒng)寬/車削直徑：整車寬度除以最外層轉(zhuǎn)彎圓直徑 *系統(tǒng)寬/校正后系統(tǒng)車輛寬度：車寬劃分由路徑的寬和它轉(zhuǎn)身的時(shí)候的寬 *接地壓力 這些都是建立這樣一個(gè)更高的比數(shù)是指理論上較高的流動(dòng)性。毫無(wú)疑問(wèn)，一些移動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有非常高的指標(biāo)在某些類別，和在其他低指數(shù)。每個(gè)移動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有一個(gè)單一的流動(dòng)性指數(shù)很方便，但很難產(chǎn)生一個(gè)有用的描述該系統(tǒng)有足夠的細(xì)節(jié)的能力。以上六點(diǎn)，然而，應(yīng)比較完整的一目了然的設(shè)計(jì)，以及設(shè)計(jì)在很多情況下會(huì)如何執(zhí)行。 指導(dǎo)老師評(píng)語(yǔ) 簽名： 年 月 日