新型顶撑救援机器人的设计与研究

发布时间：2017-05-21 09:22

  本文关键词：新型顶撑救援机器人的设计与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文针对新型顶撑救援机器人进行设计与研究,基于救援机器人和顶撑工具相结合的方式,设计了一款体积小巧、重量轻便、顶撑可靠的地震救援机器人。救援操作人员可通过远程遥控操作使新型顶撑救援机器人自行行进到待顶撑建筑下,通过自动顶撑重物来协助救援人员援救伤员,开通生命通道,扩大救援空间,这在突发灾难等多个领域具有十分广阔的应用前景和利用价值。新型顶撑救援机器人由行进模块、顶撑模块、探测模块和控制模块组成,经过系统设计后运用三维设计软件Inventor对系统进行了三维建模,并对关键构件顶撑机构进行分析设计,其中包括顶撑机构运动模型和受力模型的建立和分析;运动仿真和静力学模拟;螺旋转动装置、减速装置进行机构设计。最终仿真模拟结果满足顶撑机构的重载要求,实现了新型顶撑救援机器人快速、高效、耐用的设计目的。同时本文还对行进机构的履带和电机进行设计和选型,并进行运动分析和动力学研究,基于拉格朗日方法建立本系统的动力学方程组,最终求解结果得到行进机构履带节的行驶状态。最后,本文以动力学多目标函数作为研究重点,结合运动学性能指标,基于优化软件Isight,采用基于最优拉丁超立方设计方法的DOE实验设计组件与基于NSGA-Ⅱ算法的优化设计组件混合的策略对新型顶撑救援机器人的最细举臂进行多目标优化,在保证稳定性和强度的同时,系统变得更加便携,体积小、重量轻,优化非常成功,顺利完成新型顶撑救援机器人的设计与研究。
【关键词】：顶撑 救援机器人 静力学 动力学 多目标优化
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 救援机器人概述10
• 1.2 课题背景及研究意义10-12
• 1.3 国内外研究现状12-17
• 1.3.1 国外研究现状12-14
• 1.3.2 国内研究现状14-15
• 1.3.3 顶撑救援机器人研究现状15-17
• 1.4 本文的主要研究内容17-18
• 1.5 本章小结18-19
• 第2章 新型顶撑救援机器人系统方案设计19-32
• 2.1 引言19
• 2.2 新型顶撑救援机器人方案确定19-25
• 2.2.1 设计原则19-20
• 2.2.2 功能要求及预期达到的目标20-22
• 2.2.3 技术路线22-23
• 2.2.4 机械结构图23-24
• 2.2.5 工作原理24-25
• 2.3 新型顶撑救援机器人结构设计25-31
• 2.3.1 行进机构25-26
• 2.3.2 顶撑机构26-28
• 2.3.3 探测机构28
• 2.3.4 控制机构28-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 顶撑救援机器人顶撑机构的设计分析32-50
• 3.1 引言32
• 3.2 顶撑机构运动分析32-40
• 3.2.1 运动模型的建立32-34
• 3.2.2 运动速度分析34-36
• 3.2.3 运动学仿真36-40
• 3.3 顶撑机构受力分析40-45
• 3.3.1 受力模型的建立40-41
• 3.3.2 受力分析41-42
• 3.3.3 受力曲线图分析42-43
• 3.3.4 静力学分析43-45
• 3.4 螺旋传动装置研究45-46
• 3.4.1 螺旋传动装置分类与选择45
• 3.4.2 螺旋传动装置参数设计45-46
• 3.5 减速装置设计46-49
• 3.5.1 传动系统设计46-47
• 3.5.2 电动机选型47-48
• 3.5.3 控制电路研究48-49
• 3.6 本章小结49-50
• 第4章 顶撑救援机器人行进机构的分析研究50-62
• 4.1 引言50
• 4.2 行进机构结构分析设计50-53
• 4.2.1 履带的结构设计50-51
• 4.2.2 电动机的选型51-53
• 4.3 行进机构运动分析53-56
• 4.3.1 直线行驶运动分析53-54
• 4.3.2 转向行驶运动分析54-56
• 4.4 行进机构动力学研究56-61
• 4.4.1 动力学建模方法56-58
• 4.4.2 系统动力学建模58-60
• 4.4.3 稳定性分析60-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第5章 新型顶撑救援机器人多目标优化62-69
• 5.1 引言62
• 5.2 多目标优化62-65
• 5.2.1 优化对象的确定63
• 5.2.2 优化目标的确定63-65
• 5.2.3 多目标优化模型的建立65
• 5.3 实验流程与结果分析65-68
• 5.3.1 多目标优化实验流程65-66
• 5.3.2 多目标优化实验结果分析66-68
• 5.4 本章小结68-69
• 结论与展望69-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-75
• 作者简介75
• 攻读硕士期间研究成果75-76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨楠;戴士杰;;基于ADAMS的人体步态运动仿真[J];机械工程与自动化;2015年06期

2 王南;刘庆阳;周莎莎;池腾腾;;基于Isight平台NSGA-Ⅱ方法的3-PRS并联机构多目标优化[J];机械设计与制造;2015年12期

3 刘远山;王鹏;姚蓝;李毅;黄子通;;从地震救援评价我国灾难救援的进步[J];岭南急诊医学杂志;2015年02期

4 苏卫华;吴航;张西正;刘志国;孙景工;;救援机器人研究起源、发展历程与问题[J];军事医学;2014年12期

5 邓乐;孙海珍;;摇臂式双履带机器人越障性能分析[J];煤矿机械;2014年09期

6 郭月;赵新华;陈炜;侍才洪;邢凯;张西正;;救援机器人的研究现状与发展趋势[J];医疗卫生装备;2014年08期

7 李助军;蒋新革;诸进才;;一种便携式千斤顶起重装置的研制[J];装备制造技术;2014年05期

8 孔祥强;刘霄霄;;基于UG的剪式千斤顶运动仿真分析[J];机械制造与自动化;2014年02期

9 张良安;马寅东;单家正;解安东;;4自由度含局部闭链式码垛机器人动力学优化设计[J];农业机械学报;2013年11期

10 刘亢;尚红;;地震救援机器人在芦山7.0级地震中的应用[J];城市与减灾;2013年05期

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 项宏伟;便携式可变形履带式机器人的机构设计与运动研究[D];沈阳工业大学;2015年

2 刘冠群;救援机器人仿生感知技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

3 刘罡;多节履带式搜索机器人及其运动策略研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

4 李允旺;矿井救灾机器人行走机构研究[D];中国矿业大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 李浩;一种轮履复合救援机器人底盘的动力学分析与优化[D];天津理工大学;2015年

2 王继斌;废墟狭窄空间辅助救援机器人研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

3 尚佳宁;地震救援装备最优配置方法及性能评价体系的研究[D];北京工业大学;2014年

4 葛耿育;基于异形轮组合的小型机器人越障性能研究[D];西南大学;2014年

5 顾鹏;被动自适应机器人移动机构研究[D];河北工业大学;2014年

6 刘义祥;废墟表层顶撑机器人研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

7 刘少智;旋转足式六足机器人步态及其稳定性研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

8 黑沫;可变形履带机器人设计与运动分析[D];国防科学技术大学;2010年

9 赵希庆;四连杆变形履带式机器人的设计与研究[D];国防科学技术大学;2009年

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本文编号：383268