履帶機器人行走機構(gòu)的設(shè)計含開題及5張CAD圖,履帶,機器人,行走,機構(gòu),設(shè)計,開題,cad 附件5 開題報告 （學生用表） 系（部）： 專業(yè)： 班級： 課題名稱 履帶機器人行走機構(gòu)的設(shè)計 指導教師 學生 學號 一、課題的來源及意義 隨著社會的發(fā)展，我們面臨的自身能力、能量的局限越來越多，所以我們創(chuàng)造了各種類型的機器人來輔助或代替我們完成任務。 機器人應用的地方變得越來越多，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的具體工作?，F(xiàn)在國內(nèi)外都開始了對移動機器人的系統(tǒng)研發(fā)和設(shè)計，而移動機器人選擇何種移動方式是其設(shè)計時最重要的考慮點之一。移動機器人按其移動結(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。 隨著移動機器人行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，腿式機器人由于其結(jié)構(gòu)和操作過于復雜，且應用的場地通常有特殊要求，因此并沒有得到廣泛的使用。而目前市場上的移動機器人主流仍是輪式機器人，但是同樣存在著許多缺陷，最大的問題是輪式機器人對行走地面要求比較高，在松軟或者是泥濘的道路上行走時極容易打滑；且移動轉(zhuǎn)向的時候需要整個機器人本體轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)彎半徑較大，占用的行走空間較多。 履帶機器人，主要指搭載履帶底盤機構(gòu)的機器人，履帶機器人具有牽引力大，不易打滑、越野性能好等優(yōu)點，可以搭載攝像頭、探測器等設(shè)備代替人類從事一些危險工作，因此對其進一步的研究是不能忽視的。 履帶機器人的研究給人類的工作帶來了極大的方便，在災難發(fā)生后能極大的投入到搜救中，減少人員傷亡，更好的為社會服務 履帶機器人的研究，很大程度彌補了我們在機器人領(lǐng)域的不足，為后期更好的擴展，奠定了基礎(chǔ)。 二、國內(nèi)外發(fā)展狀況及研究背景 20世紀60年代到70年代，想到工業(yè)機器人印入腦海的便是自動機械手。機器人移動功能的大力研究和開發(fā)是20世紀80年代以后才開始，現(xiàn)在作為移動機器人而研制的移動機械類型已遠遠超過了機械手。尤其是履帶式機器人，不僅是生物體中沒見過的移動形態(tài)，而且能夠在復雜的環(huán)境下行進。 目前美國的移動機器人的研發(fā)已經(jīng)取得了突破性的進展，他們成功將該機器人應用到一些危險的環(huán)境中實際作業(yè)，還有部分移動機器人甚至開始在戰(zhàn)爭中嶄露頭角，代表機器人有Packbot機器人，Talon機器人，NUGV等。 我國微小型機器人的研究和開發(fā)晚于西方的一些發(fā)達國家，我國是從20世紀80年代開始機器人領(lǐng)域的研究的。其中具有代表性的有中國科學院研制的復合移動機器人“靈晰-B”型排爆機器人，“龍衛(wèi)士Dragon Guard X3B 反恐機器人”，“JW-901 排爆機器人”等。 履帶式機器人因采用履帶式傳動而得名。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的沖擊，使機器人能夠適應各種路面狀況。 通過對國內(nèi)外履帶擺臂式搜救機器人的分析，可以看出履帶擺臂式搜救機器人今后的發(fā)展有以下幾個方面的趨勢： （1）結(jié)構(gòu)上，趨向小型、微型。 （2）運動上，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、研究目標及內(nèi)容 本研究的意義是為機器人提供一個動力輸出平臺，為開發(fā)各種功能的機器人提供基礎(chǔ)平臺。 此設(shè)計移動方案的選擇是采用了履帶式驅(qū)動結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)整體使用模塊化設(shè)計，以便后續(xù)拆卸維修，可以適應于各種復雜的路面，并可主動控制前后兩側(cè)搖臂的轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)機器人的運動姿態(tài)，從而達到輔助過坑、越障等動作。經(jīng)過合理的設(shè)計后機器人將具有很好的環(huán)境適應能力、機動能力并能承受一定的掉落沖擊，此設(shè)計的移動機構(gòu)主要由四部分組成：主動輪減速機構(gòu)、翼板轉(zhuǎn)動機構(gòu)、自適應路面執(zhí)行機構(gòu)、履帶及履帶輪運動機構(gòu)。 此設(shè)計的目的設(shè)計結(jié)構(gòu)新穎，能實現(xiàn)過坑、越障等動作。通過在機器人機架上加裝其他功能的模塊來實現(xiàn)不同的使用功能。 （1）本設(shè)計中的多功能履帶式機器人主要在一些人不方便進入的小型場合使用，包括倒塌的建筑物內(nèi)，災難現(xiàn)場，危險災區(qū)和坍塌煤礦等。 （2）本設(shè)計之前綜合考慮，該多功能履帶式機器人應該具有以下功能：產(chǎn)品加工生產(chǎn)成本低，質(zhì)量安全穩(wěn)定，使用壽命長，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，使用便捷，方便搬運移動； （3）本設(shè)計從履帶機器人底座結(jié)構(gòu)設(shè)計進行詳細的設(shè)計分析及計算闡述。 （4）對履帶機器人越障、爬坡進行受力分析 （5）進行履帶機器人CAD草圖繪制，設(shè)計說明書 在設(shè)計的過程中涉及大學四年所學的知識，明確了自己的設(shè)計思路，邊設(shè)計一點點撿回以前的知識，在學習的過程中再慢慢改善自己的設(shè)計思路。 設(shè)計中，我對履帶機器人的工作原理、基本結(jié)構(gòu)、性能要求進行了比較 詳細的分析，針對履帶機器人中采用的履帶、減速器、電動機等也進行了必要的闡析。另外，為確保設(shè)計出的履帶機器人能達到越障過坑等功能，我們勢必還要對履帶機器人的相關(guān)部件進行一些必要的校核，以最終確定此設(shè)計是否可以完成這些功能。 四、本課題研究方法及進度安排 通過科學家的研究和探索,目前已經(jīng)形成了一些履帶式移動機器人在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、穩(wěn)定性分析和控制方法方面的理論,這些理論運用到實踐中后,機器人的性能有所改進,但是它們還需要進一步地完善和發(fā)展,以更好地指導實踐。 查閱相關(guān)文獻資料，進行資料收集，進行對比，總結(jié)出設(shè)計最優(yōu)方案。 進度安排： 3月05日---3月10日，收集相關(guān)資料，明確目標和研究方法，完成開題報告。 3月11日---3月20日，按確定的設(shè)計方法，進度規(guī)劃，系統(tǒng)的進行分析、計算及總體設(shè)計。 3月21日---4月15日，進行行走機構(gòu)的選擇，越障、爬坡受力分析以及車體結(jié)構(gòu)設(shè)計。 4月16日---4月30日，進行履帶、齒輪、電機的選擇。 5月02日---5月18日，畢業(yè)設(shè)計初稿，進行零件圖的繪制。 5月19日---5月26日，畢業(yè)設(shè)計終稿，修改完善畢業(yè)設(shè)計論文及零件圖。 五、研究方案（或?qū)嶒灧桨福┑目尚行苑治龊鸵丫邆涞难芯織l件（或?qū)嶒灄l件） 通過分析現(xiàn)有腿式機器人、輪式機器人，履帶機器人的現(xiàn)有研究，發(fā)現(xiàn)履帶機器人的研究任重而道遠，多功能履帶式機器人設(shè)計運用了巧妙的機械傳動結(jié)構(gòu)，利用電動機作為機器人行走的源動力，再通過穩(wěn)定的減速器和鏈傳動將電動機的動力傳遞給履帶，使得機器人可以實現(xiàn)自由的行走，且多功能履帶式機器人在遇到障礙物時，通過調(diào)整關(guān)節(jié)角度，使得整個運動過程更加平穩(wěn)。我們在現(xiàn)有的單節(jié)雙履帶式機器人的理論基礎(chǔ)上改良結(jié)構(gòu)和運動方式，本次設(shè)計的多功能履帶式機器人采用雙節(jié)六履帶式結(jié)構(gòu)，機械結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化，綜合材質(zhì)的選擇、結(jié)構(gòu)的簡化，讓使用者更加方便穩(wěn)定的使用該移動機器人。 六、參考文獻 [1] 吉 洋 霍光青 .履帶式移動機器人研究現(xiàn)狀[J].林業(yè)機械與木工設(shè)備第40卷第10期:7-10 [2]崔政斌 王明明 .履帶式機器人的選用手冊第二版[M].化學工業(yè)出版社，2010.5-30 [3]毛恩榮 張紅 宋正河 .車輛人機工程學第2版[M].北京理工大學出版社，2007.53-80 [3]丁玉蘭 .人機工程學第三版[M].北京理工大學出版社，2010.60-73 [4]濮良貴 紀名剛 .機械設(shè)計第八版[M].高等教育出版社，2010.35-41 [5]柴鵬飛 王晨光 .機械設(shè)計課程設(shè)計指導書[M].機械工業(yè)出版社，2009.82-101 [6]吳宗澤 羅圣國 .機械設(shè)計課程設(shè)計手冊第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 .履帶式機器人的研制[J].農(nóng)機化研究 2002年11月 第4期:15-20 [10]符春生 張克義.機械制圖[M].北京航空航天大學出版社，2010.23-60 [11]鄭文緯 吳克堅 .機械原理第七版[M].高等教育出版社，2009.35-40 [12]洪鐘德主編 .簡明機械設(shè)計手冊[M].同濟大學出版社，2002.65-71 [13]丁玉蘭 .人機工程學第三版[M].北京理工大學出版社，2010.83-86 [14]殷春武 .主從履帶式機器人越障研究[J].計算機工程2012第38卷第23期:204-207 [15]徐飛 楊海忠 .主從履帶復合式越障機器人軟土行走研究[J].工礦自動化2012.25-27 [16]王松濤 朱華 .履帶式煤礦救援機器人越障能力的運動學分析[J].礦山機械2012.8-10 [17]葛兆斌 孫潔 劉成業(yè)等 .履帶機器人行走系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析[J].機械制造2009年第47卷第540期:37-38 指導教師意見： 指導教師簽名： 年 月 日 注：1、本表可根據(jù)內(nèi)容續(xù)頁；2、指導教師意見及簽名手寫，其他內(nèi)容電子版填寫。