一种用于火星探测弹跳机器人的研究.pdf

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1、硕士学位论文一种用于火星探测弹跳机器人的研究RESEARCHONABOUNCINGROBOTFORMARSEXPLORATION林晓龙哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：V476.3学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文一种用于火星探弹跳机器人的研究硕士研究生：林晓龙导师：唐德威教授申请学位：全日制学术型硕士学科：机械设计及理论所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V476.3U.D.C:621Di

2、ssertationfortheAcadamicMasterDegreeRESEARCHONABOUNCINGROBOTFORMARSEXPLORATIONCandidate：XiaolongLinSupervisor：Prof.DeweiTangAcademicDegreeAppliedfor：AcadamicMasterDegreeSpeciality：MechanicalDesignandTheoryAffiliation：MechanicalandElectricalEngineeringDat

3、eofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要随着对深空探测的不断深入，世界各国都将目光逐渐投向以火星为代表的低重力行星。基于国内外研究现状，总结出弹跳机器人的不同结构形式和弹跳方式优缺点，进而研制出一款腿式弹跳机器人，该机器人主要采用高能量利用率的六连杆—弹簧储能弹跳机构，来帮助弹跳机器人更加有效的为火星车轨迹规划服务。弹跳机器人方案设计，通过比较不同弹跳机器人的弹簧储能方式，选择出性能

4、优越的一种，作为研究方向；综合弹跳机器人不同复位方式的优点，设计合理的复位方案；根据弹跳机器人结构方案设计，构思机器人弹跳过程。弹跳机器人结构设计，对机器人的弹跳机构和角度调节机构以及整体机构进行设计，并通过数学模型求出弹跳机器人弹簧刚度的取值范围。对机器人进行质心优化设计，来保证机器人的弹跳稳定性。弹跳机器人的数学模型与仿真分析，建立弹跳机器人的运动学和动力学模型，并对弹跳机器人弹跳高度进行理论计算和Adams仿真；通过边界条件，验证弹跳机器人理论模型的正确性；利用ANSYS对机器人部分零部件进行强度

5、分析，保证其可靠性。弹跳机器人电控设计及实验，根据弹跳机器人功能要求选择合适的元器件，设计相应的电控系统；为保证弹跳机器人正常工作，在抗电磁干扰和隔热方面进行了研究；在特定实验条件下，对弹跳机器人进行实验，得到其弹跳性能、弹跳稳定性以及弹簧能量利用率等数据，验证弹跳机器人越障方式的可行性，机械结构设计的合理性。关键词：火星探测；弹跳机器人；仿真；弹跳性能IAbstractAbstractWiththedeepeningofdeepspaceexplorationintheworld,theworldha

6、sgraduallyturneditsattentiontoMars-basedlow-gravityplanets.Basedonthepresentsituationofresearchathomeandabroad,theadvantagesanddisadvantagesofdifferentstructuredesignandjumpingmodeareobtained.Atotallynewbouncingrobotisdeveloped.Bycomparingthespringenergy

7、storagemodesofdifferentstructures,akindofsuperiorperformancewaschosenastheresearchdirection.Accordingtothestructuredesign,combiningtheadvantagesofdifferentreductionmethodsanddesigningareasonablereductionscheme;therobotbounceprocessisconceived.Onthestruct

8、ureofbouncerobot,thebouncemechanism,theangleadjustmentmechanismandthewholebodyoftherobotaredesigned.Accordingtothemathematicalmodel,therangeofspringstiffnessofthebouncerobotissolved.Thecenterofmassdesignisusedtoensurethest