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畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告
機械工程 系 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè)
學(xué) 生 姓 名：
學(xué) 號：
設(shè) 計 地 點：
指 導(dǎo) 教 師：
畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
課 題
名 稱
機器人履帶行走系統(tǒng)設(shè)計
一、選題背景與意義
將機器人技術(shù)、營救行動技術(shù)、災(zāi)難學(xué)等多學(xué)科知識有機融合，研制與開發(fā)用于搜尋和營救的災(zāi)難救援機器人，是機器人學(xué)研究中一個富有挑戰(zhàn)性的新領(lǐng)域。面臨及其危險和惡劣的災(zāi)難環(huán)境，災(zāi)難救援機器人可以代替和協(xié)助救助人員執(zhí)行相關(guān)作業(yè)。災(zāi)難救援機器人不僅能夠用于城市救援、消防、公安、采礦和環(huán)保等領(lǐng)域，同時在國防、軍事和星球探測等方面也有著良好的應(yīng)用背景。機器人技術(shù)是國家發(fā)展迫切需要的戰(zhàn)略必爭的核心技術(shù)之一，將在國民經(jīng)濟和安全中起著重要的作用和有著重大的戰(zhàn)略意義。
能夠穿越復(fù)雜環(huán)境實施救援作業(yè)的機器人具有廣闊的應(yīng)用價值。實物機器人救援（Physical Robot Rescue）也是國際RoboCup競賽的主題項目之一。救援機器人（rescue robot）主要由行走系統(tǒng)、作業(yè)系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、運動傳感與控制系統(tǒng)、環(huán)境信息感知系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、智能決策系統(tǒng)等部分組成，其中前兩者是實施救援的機器人本體部分。相對于輪式移動機構(gòu)而言，履帶式行走機構(gòu)（tracked mobile mechanism）具有支承面積大，接地比壓小，越野機動性能高，爬坡、越障、跨溝能力強等優(yōu)點。
二、課題關(guān)鍵問題及難點
災(zāi)難救援環(huán)境對機器人的運動能力要求較高，機器人移動平臺十分重要。在諸如廢墟、坎坷和管道的狹小空間，因為受到環(huán)境空間的限制，機器人物理結(jié)構(gòu)必須要小，但是它又必須要越過位于機器人路徑上的障礙物。災(zāi)難環(huán)境存在松軟的灰土地面、由于消防用水或漏水導(dǎo)致的泥濘路面及坎坷不平的廢墟地面等多種地面地形，機器人必須具有高度的地面適應(yīng)性能，本設(shè)計選擇履帶式行走機構(gòu)，相對于輪式移動機構(gòu)而言，履帶式行走機構(gòu)（tracked mobile mechanism）具有支承面積大，接地比壓小，越野機動性能高，爬坡、越障、跨溝能力強等優(yōu)點，滿足了對復(fù)雜地面適應(yīng)性的要求。
另一方面，機器人必須不斷地翻越各種垂直的障礙物，平臺的穩(wěn)定性和自調(diào)整能力很重要。本方案在各種形式的履帶式行走機構(gòu)中選擇關(guān)節(jié)式行走機構(gòu)，機器人通過調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)角度，調(diào)整自身姿態(tài)，以滿足不同情況的越障地形。由于在災(zāi)難現(xiàn)場等非結(jié)構(gòu)環(huán)境中，機器人本體不可避免要受到傷害或由于系統(tǒng)的可靠性不夠而出現(xiàn)故障，系統(tǒng)軟、硬件的容錯功能和故障處理能力也十分重要。
三、文獻綜述
履帶式機器人主要由行走系統(tǒng)、作業(yè)系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、運動傳感與控制系統(tǒng)、環(huán)境信息感知系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、智能決策系統(tǒng)等部分組成，其中前兩者是機器人本體部分。相對于輪式移動機構(gòu)而言，履帶式行走機構(gòu)（tracked mobile mechanism）具有支承面積大，接地比壓小，越野機動性能高，爬坡、越障、跨溝能力強等優(yōu)點。
履帶驅(qū)動方式有很強的實用性，包括具有通過各種障礙——例如石塊、排水溝和坑洼等。若采用正確的履帶材料，即便是在光滑的表面——例如雪地、濕的混凝土或者清潔的廚房地板上，它的牽引力也是相當(dāng)優(yōu)秀的。雖然更大的接觸面積提升了前后運動時的牽引力，但同時也限制了機器人的轉(zhuǎn)彎能力。履帶式車輛（例如坦克）依靠側(cè)滑或者繞著一個轉(zhuǎn)彎點滑動來實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，因此，它們被稱為采用“滑動轉(zhuǎn)向”。如果履帶行走部分極度柔韌，而地面又非常堅硬（比如廚房地板），額外增加的摩擦力將極大地削弱車輛的轉(zhuǎn)彎能力。
（1）普通履帶移動機器人
圖1是采用普通履帶式行走機構(gòu)的履帶機器人。它的運動機構(gòu)由履帶式移動機構(gòu)和5自由度機械臂兩部分組成。履帶式移動機構(gòu)由兩臺步進電機驅(qū)動兩條履帶,以相同脈沖驅(qū)動時，實現(xiàn)直線前進或后退,以不同脈沖驅(qū)動時可實現(xiàn)曲線運動。
圖1 履帶式機器人
（2）四履帶足機器人
四履帶足機器人行走機構(gòu)主要有并聯(lián)機構(gòu)型四履帶足、變位四履帶足機器人行走機構(gòu)，機構(gòu)簡圖如下：
圖2 變位四履帶足機器人行走機構(gòu) 圖3 并聯(lián)機構(gòu)型四履帶足機器人
圖2為變位四履帶足機器人行走機構(gòu)，其特點是履帶足可繞回轉(zhuǎn)軸自由旋轉(zhuǎn),回轉(zhuǎn)軸低置,低于兩帶輪中心線連線；履帶足可以有正負一定度數(shù)的擺動自由。其越障原理是:當(dāng)前履帶足碰到障礙物時，壁面對履帶足的摩擦力使履帶足產(chǎn)生一個向上翻轉(zhuǎn)的力矩,履帶足沿壁攀升，直到爬上障礙物。后履帶足以同樣的形式爬上障礙物。
并聯(lián)機構(gòu)型四履帶足機器人行走機構(gòu)在原有四履帶足行走機構(gòu)的基礎(chǔ)上巧妙地進行了機構(gòu)創(chuàng)新,通過改變腿的長度來實現(xiàn)機器人水平姿態(tài)的調(diào)整,其越障能力和地形適應(yīng)能力大大提高。并聯(lián)機構(gòu)型四履帶足行走機構(gòu)主要由履帶足，伸縮腿和車體三部分組成。其中履帶足可以繞腿部自由擺動,而腿也可以通過電機帶動前后擺動,并且每條腿還可以自由伸縮。圖3為該行走機構(gòu)越障時的姿態(tài)示意圖。其工作原理是:當(dāng)安裝在車體上的姿態(tài)傳感器檢測到車體傾斜到一定的程度時,機器人就會驅(qū)動相應(yīng)側(cè)的腿部電動機，使該側(cè)的腿伸長一定的距離，而另一側(cè)的腿保持不變,直到車身恢復(fù)至水平姿態(tài)。本移動機器人行走機構(gòu)具有很強的越障性能，可以跨越比履帶輪高數(shù)倍的障礙，相對于一般的輪式和履帶式移動機構(gòu)具有很強的優(yōu)越性。此外該機構(gòu)采用模塊化設(shè)計，可以通過改變機體的尺寸或更換部件來滿足不同的要求，適用范圍廣。
（3）關(guān)節(jié)式履帶機器人
機器人的爬梯能力是移動機器人的重要越障性能指標(biāo)，傳統(tǒng)的履帶式機器人雖然能夠完成上述任務(wù)，但是體積較大。特殊車輪機構(gòu)亦有發(fā)展，例如采用行星輪機構(gòu)，該結(jié)構(gòu)所用零件和馬達較多，重量較重，機械效率差，所爬臺階高度大致為行星輪板高的三分之二。腿式移動載體（一般以連桿機構(gòu)或者氣動機構(gòu)較為常見）是另一類爬梯機構(gòu)方案，模仿人類或其它動物腿部運動，該類機構(gòu)較容易跨越障礙物，安穩(wěn)地上下樓梯，以及在極度崎嶇的地面上平順地運動。但是由于機構(gòu)復(fù)雜，移動面又時有變化，故設(shè)計時變得十分復(fù)雜；為達到動態(tài)穩(wěn)定的要求，在控制上也變得更為精細，所以此型機器人的移動速度不會很快。關(guān)節(jié)式履帶機器人通過在原有履帶移動機構(gòu)上加上關(guān)節(jié)擺臂，不但充分利用了履帶式機器人良好的地面適應(yīng)性，而且大大提高了機構(gòu)的越障性能，使其更能應(yīng)付表面的突然變化，其機身在陡峭的斜面或樓梯上行進時也較易保持穩(wěn)定的姿態(tài)。并且綜合考慮系統(tǒng)復(fù)雜度以及性能指標(biāo)，關(guān)節(jié)式履帶行走系統(tǒng)在機構(gòu)冗余度低、控制相對簡單的情況下能較好實現(xiàn)其它各機構(gòu)的越障要求。
圖4 關(guān)節(jié)式履帶機器人
圖4是由上海大學(xué)精密機械工程系研制的關(guān)節(jié)式履帶機器人，該機器人主要是由前擺臂和主車體構(gòu)成，采用后輪驅(qū)動，機器人通過調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)角度適應(yīng)地面變化，前臂擺動角度為90度。
參考文獻
[1] 莫海軍，朱文堅．履帶式移動機器人越障穩(wěn)定性分析[J]．機械科學(xué)與技術(shù)，2007，26(1)：65-67．
[2] 陳淑艷，陳文家．履帶式移動機器人研究綜述[J]．機電工程，2007，24(12)：109-112．
[3] 肖俊君，尚建忠，羅自榮．一種多姿態(tài)便攜式履帶機器人傳動和結(jié)構(gòu)設(shè)計[J]．機械設(shè)計，2007，24(3)：10-12．
[4] 劉志彬．履帶式移動機器人建模與動態(tài)仿真研究[D]. 呼和浩特：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009．
四、方案論證
綜合比較上述方案，本論文選擇關(guān)節(jié)式履帶行走系統(tǒng)設(shè)計方案，關(guān)節(jié)式履帶機器人通過在原有履帶移動機構(gòu)上加上關(guān)節(jié)擺臂,不但充分利用了履帶式機器人良好的地面適應(yīng)性,而且大大提高了機構(gòu)的越障性能,使其更能應(yīng)付表的突然變化,其機身在陡峭的斜面或樓梯上行進時也較易保持穩(wěn)定的姿態(tài)。并且綜合考慮系統(tǒng)復(fù)雜度以及性能指標(biāo)，關(guān)節(jié)式履帶行走系統(tǒng)在機構(gòu)冗余度低、控制相對簡單的情況下能較好實現(xiàn)其它各機構(gòu)的越障要求。
圖5：雙流轉(zhuǎn)向機構(gòu)
該關(guān)節(jié)式履帶行走機構(gòu)由兩組平行排履帶構(gòu)成，前關(guān)節(jié)把兩履帶組聯(lián)結(jié)在一起，分別由直流電機驅(qū)動（采用后輪驅(qū)動），關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動動力由舵機提供。通過關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動，履帶機構(gòu)整體姿態(tài)得到不同程度的調(diào)整、中心位置的變化，以適應(yīng)不同的越障要求。該行走系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵是合適的傳動裝置的設(shè)計，來解決履帶行走裝置普遍存在的轉(zhuǎn)彎條件下的功率要求較高的問題。擬定采用雙流轉(zhuǎn)向機構(gòu)，雙流轉(zhuǎn)向機構(gòu), 就是將動力分為兩路, 一路為變速分路, 控制兩側(cè)履帶的直線行駛速度，另一路為轉(zhuǎn)向分路,專門控制轉(zhuǎn)向運動，這兩路功率在兩側(cè)匯流行星排中匯合起來, 再經(jīng)兩側(cè)的側(cè)傳動, 最后傳到驅(qū)動輪上（見圖5）。
五、工作計劃
第1周 完成英文翻譯，提交英文翻譯給指導(dǎo)老師批閱。
第2周