+张鑫+爬楼机器人运动学、动力学分析及遥控装置的设计

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1、中国人民解放军炮兵学院毕业设计军用爬楼机器人运动学分析及遥控装置的设计姓名：张鑫学号：03052007025专业：机械工程及其自动化选题方向：特种作战装置设计指导教员：李玉亮胡立明教研室：机械工程教研室设计提交日期：2011.6.20设计答辩日期：答辩委员会主席：评阅人：2011年月日23摘要楼梯是人造环境中的最常见的障碍，也是机器人移动作战最难跨越的障碍之一。本论文主要研究爬楼机器人行走机构的结构设计。在深入分析爬楼机构及其攀爬对象的基础上，设计了相对优势较明显的轮组结构爬楼机器人。对机器人小车的运动学模型进行分析，论证。本文介绍了具

2、有四角行星轮驱动系统的爬楼小车，在路况良好的情况下，运动子轮平稳行驶，遇到小型障碍四角机构自动翻转轻松翻越障碍。四角轮式系统能适应不断变化的地面特性，攀越楼梯等复杂障碍，具有极强的机动性、灵活性和地面适应性。通过对爬楼小车运动学和动力学分析。设计了小车的遥控装置，对车载可附属设备进行了简单介绍。论文所作的工作，为进一步设计结构性能更优，控制智能更高的爬楼机器人搭建了良好平台。关键字：行星轮机器人运动学遥控器23目录摘要11绪论11.1课题研究的目的和意义11.2移动机器人的发展概况11.3爬楼梯机器人的研究现况22爬楼机器人结构原理32

3、.1爬楼梯机器人总体方案设计32.1.1爬楼机器人的设计要求32.1.2爬楼机器人的总体方案42.2.爬楼机器人传动设计42.2.1轮组单元的传动设计及基本原理42.2.2爬楼机器人结构设计52.2.3小车物理样机设计参数62.3电机功率计算63爬楼梯机器人小车的运动学建模及通过性分析73.1爬楼机器人运动学分析73.1.1前提与假设73.1.2机器人模型的运动学分析83.2爬楼机器人通过性分析93.2.1可跨越最大垂直障碍高度93.2.2最小转弯半径104小车遥控装置设计104.1红外遥控装置工作原理104.2红外遥控装置设计124.

4、2.1红外线遥控装置的发送器134.2.2红外线遥控装置的接收器145车载装置155.1装载武器系统165.2装载侦测系统166结束语16参考文献17附录17231绪论自盘古开天辟地，人类诞生以来，人们就一直用智慧开辟着完美的生活!进入崭新的21世纪，人类除了致力于自身的发展外，还十分关注机器人、外星人和克隆人等问题。机器人正是本论文研究的对象。“机器人”这人名词对许多人来说，并不陌生。从古代的神话传说，到现代的科学幻想小说，戏剧，电影和电视，都有许多关于机器人的精彩描绘。而且越来越多的机器人出现在我们的生活生产中，更多科学工作者和业余

5、爱好者也投入到机器人研究的行列当中来。机器人应用范围遍及工业、水利科技和国防的各个领域。在“机器人王国”日本，一直拥有全世界60%左右的机器人，工业机器人应用于最多的工业部部门依次为家用电器制造、汽车制造、塑料成型、通用机械制造和金属加工等工业，而且正应用于更多的新领域中。在军事领域，机器人的广泛应用也成为了不可阻挡的军事变革趋势，在新的历史条件和世界格局下，可以说机器人正在也必将代替人类完成更多军事任务。1.1课题研究的目的和意义随着美军参与实战的机器人士兵现身近几场战争，军用机器人进入了实用化阶段，无人战斗装备将成为减少军队伤亡、节

6、省军费开支的有效手段。在我国，警用保安机器人已进入实用化阶段，但军用机器人的研制大多还处于论证阶段，鉴于我国面临的严峻国内国际形势，为了在未来“信息及尺度不均衡战争”中能与敌实施有效的抗衡,尽早开展高机动性、强适应性、低成本智能无人地面武器机动平台技术的研究,对于军事作战、反恐、捍卫国家主权和领土完整有着重大的现实意义。越障机器人的研究，对适应未来战场需要，扩展作战空间，完成广袤战场的侦查，顺应瞬息万变的高技术战场环境具有重大意义。另外，越障机器人还可用于工业中的一些险难作业，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境

7、.减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。楼梯是人造环境中的最常见的障碍，也是最难跨越的障碍之一，爬楼梯机器人的研究是解决当前全自主机器人在非结构环境下正常工作的重要环节之一。爬楼梯机器人可应用于危险环境探查、侦察、救灾、导盲、助残、搬运、清扫、维修、安装等作业，其实际意义重大。1.2移动机器人的发展概况机器人一词最早使用是在1920年捷克作家卡雷尔·查培克的剧本《罗萨姆的万能机器人》中，剧中机器人((Robot)这个词的本意是苦力，即剧作家笔下的一个具有人的外表、特征和功能的机器，是一种人造的

8、劳力。西周时期，我国的能工巧匠堰师就研制出了能歌善舞的伶人，这是我国最早记载的具备有机器人概念的文字资料。春秋后期，我国著名的木匠鲁班在机械方面也是一位发明家，据《墨经》记载，他曾制造过一只木鸟，能在空中飞