1. 研究目的与意义
将机器人技术、营救行动技术、灾难学等多学科知识有机融合,研制与开发用于搜寻和营救的灾难救援机器人,是机器人学研究中一个富有挑战性的新领域。
面临及其危险和恶劣的灾难环境,灾难救援机器人可以代替和协助救助人员执行相关作业。
灾难救援机器人不仅能够用于城市救援、消防、公安、采矿和环保等领域,同时在国防、军事和星球探测等方面也有着良好的应用背景。
2. 课题关键问题和重难点
灾难救援环境对机器人的运动能力要求较高,机器人移动平台十分重要。
在诸如废墟、坎坷和管道的狭小空间,因为受到环境空间的限制,机器人物理结构必须要小,但是它又必须要越过位于机器人路径上的障碍物。
灾难环境存在松软的灰土地面、由于消防用水或漏水导致的泥泞路面及坎坷不平的废墟地面等多种地面地形,机器人必须具有高度的地面适应性能,本设计选择履带式行走机构,相对于轮式移动机构而言,履带式行走机构(tracked mobile mechanism)具有支承面积大,接地比压小,越野机动性能高,爬坡、越障、跨沟能力强等优点,满足了对复杂地面适应性的要求。
3. 国内外研究现状(文献综述)
履带式机器人主要由行走系统、作业系统、驱动系统、运动传感与控制系统、环境信息感知系统、数据传输系统、智能决策系统等部分组成,其中前两者是机器人本体部分。
相对于轮式移动机构而言,履带式行走机构(tracked mobile mechanism)具有支承面积大,接地比压小,越野机动性能高,爬坡、越障、跨沟能力强等优点。
履带驱动方式有很强的实用性,包括具有通过各种障碍例如石块、排水沟和坑洼等。
4. 研究方案
综合比较上述方案,本论文选择关节式履带行走系统设计方案,关节式履带机器人通过在原有履带移动机构上加上关节摆臂,不但充分利用了履带式机器人良好的地面适应性,而且大大提高了机构的越障性能,使其更能应付表的突然变化,其机身在陡峭的斜面或楼梯上行进时也较易保持稳定的姿态。
并且综合考虑系统复杂度以及性能指标,关节式履带行走系统在机构冗余度低、控制相对简单的情况下能较好实现其它各机构的越障要求。
图10:双流转向机构该关节式履带行走机构由两组平行排履带构成,前关节把两履带组联结在一起,分别由直流电机驱动(采用后轮驱动),关节的转动动力由舵机提供。
5. 工作计划
起讫日期 工作内容 备 注 1-2周 调研、查阅文献,完成开题报告 3-7周 1、完成方案设计及结构设计 2、 完成外文翻译 8周 中期检查与整改 9-13周 完成装配图及零件图,撰写毕业设计论文 14-15周 打印、装订、评阅、答辩资格审查 16周 毕业答辩
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