1. 研究目的与意义
2009年1月我国成功在南极冰穹A建立了昆仑站,冰穹A作为南极的制高点,具有重要的科研价值,不过,由于该站还不具备提供科研人员越冬的能力,所以,研发一款能够代替科研人员进行值守的机器人具有重大意义。
首先,它能够降低人员在严寒环境下作业的危险;其次,还能实现全天候值守;此外,还能积累开发极端环境下作业机器人的经验。
所以我们研究了这个遥操作冰上巡检机器人的项目。
2. 课题关键问题和重难点
1.需要设计出一款轮履式的移动机器人,本身系统结构较复杂,设计的专业知识比较多;2.需要解决在极低温环境下的选材问题,防止材料在极低温环境下的脆化等问题;3.需要解决在极低温环境下的保温问题,以保证电子元件和传动系统的正常工作。
3. 国内外研究现状(文献综述)
1.Dome A的环境情况冰穹A(Dome A),也叫冰穹阿尔戈斯(Dome Argus)是位于南极洲内陆1,200千米的一处高地,其地理位置如图 1所示。
是南极大陆冰盖的制高点,海拔4,093米[1]。
图 1 Dome A位置Dome A虽然是南极冰盖的最高点,但它却并不是通常意义上的山,而更类似于平地。
4. 研究方案
1.Dome A的环境分析和对机器人的要求如前所述,Dome A地区气候严寒,年平均气温低至约-58.5℃,夏季最高温度也不过-20℃左右。
该地区地势平坦、风速很低。
由于我们的机器人主要用于在Dome A地区的日常巡检工作,所以可以得出对机器人的要求有:(1)一定要具有良好的保温性能,保证电子元件正常工作;(2)由于机器人是在雪地工作,所以应当具有良好的雪地防滑能力,即运动部件一定要适合在冰雪面上运动;(3)由于雪面比较柔软,机器人在上面运动时会导致雪面有一定的凹陷,所以机器人的底盘不能太低,否则可能会因陷入雪中而丧失动力,当然为了保持运动稳定性,底盘也不能太高;(4)由于Dome A地区深处南极腹地,交通运输极为不便,因此机器人应当尽量轻便,减少科考队的负担;(5)由于Dome A地区高寒缺氧,工作人员现场调试很不方便,所以机器人应当便于现场装配调试。
5. 工作计划
起止周 工作内容前一学期 消化任务,收集、阅读资料第1周 实现原理方案论证与细化,开题报告第2-4周 机械系统方案设计与各机构的运动设计第5-8周 机械结构设计,完成装配图、零件图第9-10周 运动过程分析与仿真,关键部件环境适应性分析第11-12周 整理资料,撰写论文第13周 答辩、总结
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