一种水陆两栖机器人及其关键部件研究与设计

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1、学校代码：10264研究生学号：M130602830上海海洋大学硕士学位论文题目：一种水陆两栖机器人及其关键部件研究与设计Designandresearchofthekeypartsofan英文题目：amphibiousrobot专业：机械工程研究方向：机电一体化姓名：高亢指导教师：吴子岳二O一六年四月十日上海海洋大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责

2、，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海海洋大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权上海海洋大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日上海海洋大学硕士学位论文摘要能源是一个国家发展必不可少的物质条件，人类在工业革命初期开始使用煤炭、石油等燃

3、料以来，化石燃料的使用已经经历了三百多年的历史，进入二十世纪以来，第三次工业革命的浪潮席卷了全球，科技在改变人类生活和命运的同时，也在消耗着大量的地球资源，1900年以来能源消耗呈爆发式增长，全球能源消耗量增加了约30倍，这些能源中绝大部分为化石燃料，这些化石燃料都是不可再生能源，这些燃料在开采过程中会破坏环境并且采用燃烧的方式使用时会产生大量的污染物，造成一系列的环境问题，危害人体健康。经历了改革开放三十年的跨越式发展，中国的能源消费总量已经居世界首位，约占世界能源消费总量的11%，其中石油对外依存度为45.2%，能源安全事关国家安全社会稳定，因此，国家在十八大报告中提出了“海洋强

4、国”战略，开发海洋资源成为破除我国能源瓶颈的重要方向，但是海洋资源的利用受其环境因素限制使得人们望而却步，例如大多数沿海环境为人类无法正常工作的滩涂、沼泽，所以需要机器人去完成一些人类无法完成的工作。目前的机器人研制的方向主要是智能化家用和工业化用途，对于具有野外工作能力的实用型水陆两栖机器人的研究不是很多。本文根据国家十二五计划中对海洋战略以及高科技领域的发展规I上海海洋大学硕士学位论文划方针，研究了目前国内外两栖机器人的最新成果，总结了目前一些两栖机器人存在的问题，提出了一种新的水陆两栖机器人设计方案，即一种行星齿轮式动蹼明轮水陆两栖机器人。该两栖机器人只需要用动蹼明轮作为行走机

5、构就能完成水中和陆地上的前进、后退、转弯等一系列动作，这种设计不需要复杂的切换机构，能够极大的提高两栖机器人的工作效率。本论文主要进行了以下几部分的工作：1、对迄今为止国内外典型的水陆两栖机器人进行了研究，并进行了分析，对其中一些新的设计和样机提出了缺点和不足，在最后本文对两栖机器人的发展和应用前景进行了展望和规划。2、本文第二章部分对所设计的水陆两栖机器人的机械结构进行了详细的阐述，水陆两栖机器人的结构主要分为车身结构和行星动蹼明轮两个部分，其中车身结构主要是外形设计和传动结构的设计，行走机构部分的设计主要是齿轮传动的配合计算，并对齿轮进行了设计和验算，本章后半段用Fluent对车

6、体进行了流体仿真，得到了车身阻力，还用动力学仿真软件RecurDyn对行走机构进行了动态的仿真，通过对行星齿轮的仿真结果证明了本设计行走机构的可行性和实用性。3、本文第三章部分参考了船舶相关理论，将两栖机器人的水中稳定性分为三个部分：大倾角稳定性、小倾角稳定性和动稳定性，并计算出了两栖机器人在水中的流体阻力和最大倾覆临界角。4、最后一章主要阐述了两栖机器人样机模型制作过程，并进行了陆地实II上海海洋大学硕士学位论文验和水面实验，通过实验测试了水陆两栖机器人的速度、爬坡能力等主要设计指标，并测试了不同速度下水陆两栖机器人的稳定性和效率、水陆环境自主切换的能力，将最终的实验结果和水陆两栖

7、机器人的设计指标进行对比，证实了样机实验达到了本文最初的设计指标性能最后，本文总结分析了设计和样机制作中存在的问题，为下一代样机的设计和制作积累了宝贵的经验。关键词：两栖机器人，轮桨一体式，行星动蹼明轮，水面稳定性，实验仿真III上海海洋大学硕士学位论文DesignandresearchofanamphibiousrobotmachineanditskeypartsAbstractEnergyisessentialforthedevelopmentofac