爬楼车毕业设计方案论证报告

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1、1爬楼车发展现状近年来随着计算机技术蓬勃发展，计算和数据传送速度大幅度提高。以此硬件为基础，许多智能算法得以在短时间内实现，智能机器人正变得越来越聪明。随着现实生活中对机器人技术应用的发展，使得机器人成为战胜自然和虚拟障碍的必需品。在很多危险场所，如战场、核生化灾害地、恐怖爆炸地等需要愈来愈多的移动机器人搭载机械手等设备代替人去执行任务。众所周知机器人自主爬楼梯是移动机器人完成危险环境探查、侦察、救灾等任务需要具备的基本智能行为之一。例如,楼梯是这些机器人移动的障碍。在过去的十年里，许多研究已经面向设计可以爬楼梯并能穿越障碍的机器人。但是，已建成的机器人中

2、只有少数能爬楼梯和穿越障碍。爬楼轮式行驶系统均采用各轮独立驱动,自主工作的方式,同时各轮均采用弹性悬挂方式,故工作起来方便灵巧,同心性和转向性均较好。刚性轮具有较高的机械可靠性,较好的转向性和环境适应性,但其行驶稳定性和耐磨损性均较差。充气轮虽然具有较好的行驶稳定性和越障能力,但其环境适应能力差,故不能应用到爬楼车中。筛网轮的机械可靠性、越障性、行驶稳定性和耐磨性均较好,但爬坡能力相对较差。金属弹性轮的爬坡性能、耐磨损性、环境适应性以及机械可靠性、越障能力均较好,但其转向性能较差。椭圆轮、半球轮和无毂轮的爬坡和越障性能及耐磨损性能均较好,但其行驶稳定性较差

3、,机械可靠性最低。以上所列举的轮式行驶系统大都是通过悬架来提高越障车的越障能力,只有个别的考虑到车轮本身的越障能力,而且车轮的越障能力也不是很强。目前主要有腿式、履带式、轮式爬楼车移动机器人，腿式的如四足和六足机器人，尽管这些机器人能够爬楼梯和穿越障碍，但由于腿部的运动，它们不能在平坦的表面上平滑运动；履带式移动机器人以其强大的地形适应性而倍受青睐，其所受的摩擦力均匀分布在履带上，而轮式小车的摩擦力只是集中在轮胎与地面的接触面上，就抓地力而言它们是一样的，但在小车转弯或者爬坡时，履带式小车所受的摩擦力分布不会像轮式小车那样发生剧变，所以就表现出更好的操控性

4、，但是转弯时，履带的磨损、履带开模难度大等都成为其应用的瓶颈；轮式移动机器人克服了履带式的这些缺点，在满足一定地形适应性的前提下，可以充分发挥移动机器人移动灵活、控制简单等优点。一般来说，轮式移动机器人对地形的适应性大小与轮子的数量成正比，但随着轮子数量的增加，又带来了机器人体积庞大、重量重等缺点。但总的来说轮式移动机器人是比较合理的。102爬楼车总体方案2.1总体方案设计方案一：腿式机器人。凡是模仿人类或其它动物腿部运动的机器人，称为腿式机器人（一般以连杆机构或者气动机构较为常见），如图.1和图.2所示，它们都可称为腿式机器人。图.1图.2由于腿式机器人

5、的形式多种多样，过台阶的方式也各不相同，上述两种机器人都是可以过台阶的，在此只介绍一种最简单的腿式爬楼梯机器人——蛇形机器人简化，取蛇形机器人的两个关节，过台阶方式如图.3所示，图.3黄点处为马达驱动的转动点，过台阶时，机器人一个脚支撑，另一只脚在两个马达的转动下，慢慢抬起，当它接触到台阶上时，它又作为新的支撑点，这样往复运动，就可以达到过台阶的目的了。10优点：结构简单；容易实现爬楼越障功能。缺点：驱动方式复杂；平面行驶于攀爬楼梯之间切换不易控制；其转向功能很不容易实现。方案二：图.4为行星越障轮简图。具体工作原理为:由直流电机8驱动中心齿轮5转动,来带

6、动过渡齿轮4和驱动齿轮2进行转动,而驱动齿轮2和车轮1是固接在一起的,从而带动车轮1绕驱动轮轴3转动。行星越障轮在行驶时任意两个车轮接地,对于采用四个行星越障轮的越障车来说,实际上相当于八轮驱动。行星越障轮式越障车在平坦地面行驶时,利用车轮快速驱动,其效率与普通轮式爬楼车相同。由于行星越障轮中的三个车轮都是驱动轮,因而有效地利用了行星越障轮的附着重量,而且较多的驱动车轮增加了车轮与地面的接触面积,降低了接地比压,从而提高了行星越障轮在松软地面的通过能力。驱动轮系随着地面对车轮1作用力的不同,相应地演变成定轴轮系或行星轮系。当行星越障轮在平坦的路面上行驶时,

7、受两个车轮同时着地的约束限制,系杆7不能转动只能随车沿路面平动,此时驱动轮系演变成定轴轮系,实现在平坦路面的快速行驶。当前进的车轮碰到障碍物而停止不前时,根据差动轮系传动比关系式,驱动轮系就演变成行星轮系,系杆7带着另外两个车轮绕行星越障轮中心轴6转动,实现翻越障碍的目的。图.4行星越障轮不需要复杂的辅助机构来实现平面上运动与越障运动之间转换,因此作业时具有很高的可靠性,特别适合用在人类难以到达环境下作业的作业器上。优点:驱动方式简单，容易实现爬楼越障功能。10缺点：结构复杂，由于其平面上运动与越障运动之间转换不是由人力控制故易产生误动作，并且其转向功能不

8、容易实现。方案三：在图.5中，实行定轴轮系运转，其各个齿轮的轴线相