灾害环境救援用履带式机器人关键技术的研究

发布时间：2017-05-31 22:22

  本文关键词：灾害环境救援用履带式机器人关键技术的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来灾害事故诸如地震、毒气泄漏、核辐射扩散等频频发生,人类进入事故区域需承担极大的风险,为了降低人类所承担的风险,对灾害环境下特种机器人的需求与日俱增,加大对其研发力度已迫在眉睫。本课题的目的是研制一台应用于复杂的非结构化环境的信息采集用救援机器人,为我国救援机器人研究与应用提供理论基础及技术储备。主要的研究内容及成果如下:(1)在对国内外发展现状研究的基础上,对履带式机器人主要研啊啊发方向进行了详述。接着进行了驱动系统、传动机构、运动机构、执行机构的设计,进一步对底盘进行速度分析,在机构设计过程中进行了前导轮轴、承重轮轴、电机弯板等关键零部件的受力分析及校核;继而进行了底盘三维模型的动力学、运动学理论分析。(2)论文在分析控制系统功能要求的基础上,进行了控制系统的方案设计与具体器件的选型,接着,设计了控制系统的硬件电路。硬件电路包括了控制系统线路图的绘制、控制器I/O口功能性定义及无线控制流程等。(3)在完成机械本体及硬件电路设计的基础上,本论文完成了控制系统的软件设计。软件部分依据机器人控制任务展开,主要包括启动、停止、指令输入、延迟启动、延迟停止等功能,首先在VC++环境下进行一体机的初始化,在此基础之上进行软件架构构建以完成功能性需求。(4)样机实验。在前期所构建平台的基础之上,对所提出的路径规划理论、人机交互测试、负载能力测试、爬坡能力及续航能力测试分别进行了实验。通过对相应的路径规划代码的构思与编写,最终,机器人才初步具备一定的自主路径规划的功能。本课题以所制定策略为依据,并且结合对样机实验的结果的大量分析,最终原理的正确性和有效性得到了证实,文章最后对履带式机器人自主避障及自主进行路径规划将要进行的相关研究进行了展望。
【关键词】：灾害环境 履带式 救援机器人 结构设计 路径规划
【学位授予单位】：天津职业技术师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 课题研究背景、目的与意义9
• 1.2 国内外研发现状以及发展趋势9-11
• 1.2.1 国外移动机器人技术的研发概况9-10
• 1.2.2 国内履带机器人技术探究概述10-11
• 1.2.3 履带式机器人研发的主要方向11
• 1.3 主要研究内容11-13
• 第2章 机械本体设计13-36
• 2.1 履带式移动机器人底盘设计与运动分析13-22
• 2.1.1 机器人底盘设计13-14
• 2.1.2 机器人底盘运动分析14-15
• 2.1.3 驱动系统设计15-19
• 2.1.4 传动机构的设计19-20
• 2.1.5 运动机构的设计20-21
• 2.1.6 执行机构的设计21-22
• 2.1.7 蓄电池和充电部分22
• 2.2 履带式机器人关键部件受力计算22-27
• 2.2.1 前导轮轴受力计算校核22-24
• 2.2.2 承重轮轴受力计算校核24-25
• 2.2.3 电机弯板受力计算校核25-27
• 2.3 工程图设计27-31
• 2.3.1 底盘装配图27-28
• 2.3.2 各关键零件工程图28-31
• 2.4 运动学建模31-34
• 2.4.1 机器人坐标系31-32
• 2.4.2 履带式双轮差速移动机器人运动学建模32-34
• 2.5 动力学建模34-36
• 第3章 机器人控制系统构建36-48
• 3.1 履带式机器人控制系统的功能要求36
• 3.2 履带式机器人控制系统的方案研究36-45
• 3.2.1 控制系统方案概述36-37
• 3.2.2 控制系统包含模块37-38
• 3.2.3 控制系统的实现思路38
• 3.2.4 控制器及元器件选型38-45
• 3.3 电路设计45-48
• 3.3.1 控制系统线路图及控制器I/O点配置45-47
• 3.3.2 无线遥控器控制流程图47-48
• 第4章 基于系统的软件开发48-55
• 4.1 VC++环境下一体机的初始化48-50
• 4.2 上位机软件设计50-55
• 第5章 样机实验55-67
• 5.1 人机交互测试55-58
• 5.2 样机爬行能力测试58-59
• 5.3 样机负载能力测试59-60
• 5.4 续航能力测试60-61
• 5.4.1 空载条件下续航能力测试60
• 5.4.2 有负载条件下续航能力测试60-61
• 5.5 运行测试61-67
• 第6章 总结与展望67-68
• 6.1 总结67
• 6.2 展望67-68
• 参考文献68-70
• 致谢70-72
• 申请学位期间的研究成果及发表的学术论文72

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1 杨朝虹;张海珠;;机器人技术的应用与发展[A];先进制造技术论坛暨第五届制造业自动化与信息化技术交流会论文集[C];2006年

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5 杨莹;丁X;许侃;;国际机器人科学知识前沿演化的可视化分析[A];科学学理论与科学计量学探索——全国科学技术学暨科学学理论与学科建设2008年联合年会论文集[C];2008年

6 唐矫燕;赵群飞;黄杰;杨汝清;;基于两足步行椅机器人的人在环中的助残机器人控制系统[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年

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1 冬冬;看看自动化机器人在包装业中能起多大作用[N];中国包装报;2005年

2 莽九晨　周之然;有感“机器人道德法”[N];人民日报;2007年

3 记者 陈琳;机器人总动员[N];第一财经日报;2010年

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5 崔鑫;机器人也能和您一起下厨[N];北京科技报;2012年

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7 本报记者　 陈淑娟;机器人走近生活[N];计算机世界;2006年

8 虎虎;科学好玩（三）[N];四川科技报;2007年

9 孙潜彤;新松公司：在机器人研发领域显身手[N];经济日报;2008年

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