六履带摆臂说明书.doc
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六履带摆臂说明书,摘 要在对实验室原有六履带摆臂式搜救机器人结构特点、运动特性进行详尽分析和深入解析的基础上，依据新型六履带摆臂式搜救机器人功能要求、使用条件的具体情况，设计了一种越障能力更强、使用功能更全、机动灵活、可靠性高的六履带摆臂式搜救机器人，完成了机器人的结构改造设计及其动画仿真制作，为新型六履带摆臂式搜救机器人的研制奠定了坚...
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摘 要
在对实验室原有六履带摆臂式搜救机器人结构特点、运动特性进行详尽分析和深入解析的基础上，依据新型六履带摆臂式搜救机器人功能要求、使用条件的具体情况，设计了一种越障能力更强、使用功能更全、机动灵活、可靠性高的六履带摆臂式搜救机器人，完成了机器人的结构改造设计及其动画仿真制作，为新型六履带摆臂式搜救机器人的研制奠定了坚实的技术基础。
六履带摆臂式搜救机器人的传动方式、结构形式十分复杂，只有通过对原有的六履带摆臂式搜救机器人进行结构剖析与测量，了解其结构特点与运动特性，并采用功能对比的方式，才能了解并掌握其设计要点。本文通过结构仿真、性能分析和优化设计等方式，实现了六履带摆臂式搜救机器人的结构设计与建模、性能分析与仿真、场景动画制作与实现，并对机器人本体结构、传动装置、张紧装置进行了工程设计和技术分析。
首先，以实验室原有六履带摆臂式搜救机器人为改进设计的蓝本，采用结构对比、性能分析和机构优化等技术手段，以六履带摆臂式搜救机器人传动系、推进系、支撑系、调整系为主线，开展机器人结构的改进与优化设计，特别是对机器人在不同摆臂时机构的运动和作用进行了分析，给出了几种典型的变形摆臂方式，探讨了相应的使用效果。
其次，使用软件建模分析方法，研究了六履带摆臂式搜救机器人在不同环境下的机身姿态与行进步态，给出了六履带摆臂式搜救机器人的运动分析结果，并提出了步态规划的几个原则，设计了一种稳定的六履带摆臂式搜救机器人运行方式，且进行了仿真验证。
以上工作内容是六履带摆臂式搜救机器人研究的基础和开端，将对六履带摆臂式搜救机器人的深入研究产生直接而重要的影响，同时，为六履带摆臂式搜救机器人结构的优化设计提供了理论依据，也为六履带摆臂式搜救机器人的研究提供了共性技术基础。
关键词：六履带摆臂式搜救机器人；结构优化设计；行进步态规划；Pro/Engineer造型软件；实体造型；动画仿真
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2六履带摆臂式搜救机器人研究现状及发展趋势 2
1.2.1六履带摆臂式搜救机器人的研究现状 2
1.2.2六履带摆臂式搜救机器人的发展趋势 4
1.3课题研究内容及意义 5
1.3.1课题研究的主要内容 5
1.3.2课题研究的目的与意义 5
第二章 六履带摆臂式搜救机器人的总体结构设计 7
2.1六履带摆臂式搜救机器人的机械设计概述 7
2.2总体结构设计的依据与组成 9
2.2.1机构设计的依据 9
2.2.2六履带摆臂式搜救机器人的组成 10
2.3传动机构设计 11
2.4履带式行走方式设计 12
第三章 机构的选择与计算 14
3.1引言 14
3.2材料的选择 14
3.3带轮装置的选择与计算 15
3.4张紧装置的选择与计算 18
3.5驱动装置设计 21
3.5.1 电机选择 21
3.5.2 驱动安装位置设置 22
3.6 本章小结 22
第四章 实体造型及动画制作 23
4.1用Pro/E软件制作实体模型 23
4.2零件的画法 24
4.3 三维动画软件的选择 27
4.4 六履带摆臂式搜救机器人装配动画的设计与制作 28
第五章 总结 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1引言
人类在征服自然和推动社会进步的过程中，面临着自身能力、能量的局限，因而发明和创造了许多机器人来辅助或代替人类完成任务。机器人，是这种机器的最理想形式，也是人类科学研究中所面临的最大挑战之一。
六履带摆臂式搜救机器人是机器人学中的一个重要组成部分，它是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合智能控制系统。从现实中，履带式机器人包括侦察机器人、巡逻机器人、爆炸处理机器人、和步兵支援机器人和复杂环境下搜救机器人等，用来代替深入敌方或危险的环境下去侦查或搜集资料、排除爆炸物等工作，能够在很大程度上减少人员的伤亡，在现代和未来的战争中起到越来越重要的作用。民用履带式机器人被广泛用于工业生产以及各种服务领域，如生产线传输、仓物物品搬运、清扫、割草、室内传送、导盲、导游导购、室内外清洗和搜救复杂环境下的资料等各个方面。
参考文献
[1] 罗庆生，韩宝玲.现代仿生机器人设计[M].北京：电子工业出版社，2008：1-65
[2] 柳洪义.机器人技术基础[M].北京：冶金工业出版社，2002:15-38
[3] 蔡自兴.机器人学[M].北京:清华大学出版社，2000：1-85
[4] 赵小川.多足式机器人传感与信息融合研究[D].北京：北京理工大学，2009
[5] James G.Bellingham ,Kanna Rajan . Robotic in Remote and Hostile Environments [J] . Science , 2007 , V318:1098-1102
[6] 龚振邦，陈振华等，机器人机械设计[M].北京：电子工业出版社，1995:242-286
[7] 孟庆鑫，王晓东.机器人技术基础[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版，2006
[8] Danna Voth . Nature’s Guide to Robot Design [J] . IEEE Intelligent System , 2002 , V17:4-7
[9]刘极峰，易际明.机器人技术基础[M].北京:高等教育出版社，2005：5-10，102-103
[10] 罗庆生，韩宝玲等.光机电一体化系统常用机构[M].北京：机械工业出版社，2009：227-254
[11] 杨明，王硕，王德石.仿生机器人运动建模与控制研究进展[J].海军工程大学学报，2005，17（1）：1-7
[12] 雪茗斋电脑社教育研究室.Pro/ENGINEER野火版3.0机构仿真运动实例精讲[M].北京：人民邮电出版社，2008
[13] 毛谦德，李振清.袖珍机械设计手册第2版[M].北京：机械工业出版社，2000
[14] Ren C. Luo , Kuo L , Su . Autonomous Fire-Detection System Using Adaptve Sensory Fusion for Intelligent Security Robot [J] . IEEE/ASME Transactins on Mechatronics , 2007 , V12(3):271-281
[15] 詹友刚.Pro/ENGINEER野火版3.0机械设计教程[M].北京：机械工程出版社，2007
[16] Saeed B.Niku.机器人学导论[M].北京：publish，2004：5-29
[17] 张铁，谢存禧.机器人学[M].广州：华南理工大学出版社，2002：114-117
[18] Blitch，John G，Robot-assisted marsupial deployment of urban unattended ground sensors.USA:SPIE-the International Society for Optical Eng..
在对实验室原有六履带摆臂式搜救机器人结构特点、运动特性进行详尽分析和深入解析的基础上，依据新型六履带摆臂式搜救机器人功能要求、使用条件的具体情况，设计了一种越障能力更强、使用功能更全、机动灵活、可靠性高的六履带摆臂式搜救机器人，完成了机器人的结构改造设计及其动画仿真制作，为新型六履带摆臂式搜救机器人的研制奠定了坚实的技术基础。
六履带摆臂式搜救机器人的传动方式、结构形式十分复杂，只有通过对原有的六履带摆臂式搜救机器人进行结构剖析与测量，了解其结构特点与运动特性，并采用功能对比的方式，才能了解并掌握其设计要点。本文通过结构仿真、性能分析和优化设计等方式，实现了六履带摆臂式搜救机器人的结构设计与建模、性能分析与仿真、场景动画制作与实现，并对机器人本体结构、传动装置、张紧装置进行了工程设计和技术分析。
首先，以实验室原有六履带摆臂式搜救机器人为改进设计的蓝本，采用结构对比、性能分析和机构优化等技术手段，以六履带摆臂式搜救机器人传动系、推进系、支撑系、调整系为主线，开展机器人结构的改进与优化设计，特别是对机器人在不同摆臂时机构的运动和作用进行了分析，给出了几种典型的变形摆臂方式，探讨了相应的使用效果。
其次，使用软件建模分析方法，研究了六履带摆臂式搜救机器人在不同环境下的机身姿态与行进步态，给出了六履带摆臂式搜救机器人的运动分析结果，并提出了步态规划的几个原则，设计了一种稳定的六履带摆臂式搜救机器人运行方式，且进行了仿真验证。
以上工作内容是六履带摆臂式搜救机器人研究的基础和开端，将对六履带摆臂式搜救机器人的深入研究产生直接而重要的影响，同时，为六履带摆臂式搜救机器人结构的优化设计提供了理论依据，也为六履带摆臂式搜救机器人的研究提供了共性技术基础。
关键词：六履带摆臂式搜救机器人；结构优化设计；行进步态规划；Pro/Engineer造型软件；实体造型；动画仿真
目 录
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2六履带摆臂式搜救机器人研究现状及发展趋势 2
1.2.1六履带摆臂式搜救机器人的研究现状 2
1.2.2六履带摆臂式搜救机器人的发展趋势 4
1.3课题研究内容及意义 5
1.3.1课题研究的主要内容 5
1.3.2课题研究的目的与意义 5
第二章 六履带摆臂式搜救机器人的总体结构设计 7
2.1六履带摆臂式搜救机器人的机械设计概述 7
2.2总体结构设计的依据与组成 9
2.2.1机构设计的依据 9
2.2.2六履带摆臂式搜救机器人的组成 10
2.3传动机构设计 11
2.4履带式行走方式设计 12
第三章 机构的选择与计算 14
3.1引言 14
3.2材料的选择 14
3.3带轮装置的选择与计算 15
3.4张紧装置的选择与计算 18
3.5驱动装置设计 21
3.5.1 电机选择 21
3.5.2 驱动安装位置设置 22
3.6 本章小结 22
第四章 实体造型及动画制作 23
4.1用Pro/E软件制作实体模型 23
4.2零件的画法 24
4.3 三维动画软件的选择 27
4.4 六履带摆臂式搜救机器人装配动画的设计与制作 28
第五章 总结 30
参考文献 31
第一章 绪论
1.1引言
人类在征服自然和推动社会进步的过程中，面临着自身能力、能量的局限，因而发明和创造了许多机器人来辅助或代替人类完成任务。机器人，是这种机器的最理想形式，也是人类科学研究中所面临的最大挑战之一。
六履带摆臂式搜救机器人是机器人学中的一个重要组成部分，它是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合智能控制系统。从现实中，履带式机器人包括侦察机器人、巡逻机器人、爆炸处理机器人、和步兵支援机器人和复杂环境下搜救机器人等，用来代替深入敌方或危险的环境下去侦查或搜集资料、排除爆炸物等工作，能够在很大程度上减少人员的伤亡，在现代和未来的战争中起到越来越重要的作用。民用履带式机器人被广泛用于工业生产以及各种服务领域，如生产线传输、仓物物品搬运、清扫、割草、室内传送、导盲、导游导购、室内外清洗和搜救复杂环境下的资料等各个方面。
参考文献
[1] 罗庆生，韩宝玲.现代仿生机器人设计[M].北京：电子工业出版社，2008：1-65
[2] 柳洪义.机器人技术基础[M].北京：冶金工业出版社，2002:15-38
[3] 蔡自兴.机器人学[M].北京:清华大学出版社，2000：1-85
[4] 赵小川.多足式机器人传感与信息融合研究[D].北京：北京理工大学，2009
[5] James G.Bellingham ,Kanna Rajan . Robotic in Remote and Hostile Environments [J] . Science , 2007 , V318:1098-1102
[6] 龚振邦，陈振华等，机器人机械设计[M].北京：电子工业出版社，1995:242-286
[7] 孟庆鑫，王晓东.机器人技术基础[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版，2006
[8] Danna Voth . Nature’s Guide to Robot Design [J] . IEEE Intelligent System , 2002 , V17:4-7
[9]刘极峰，易际明.机器人技术基础[M].北京:高等教育出版社，2005：5-10，102-103
[10] 罗庆生，韩宝玲等.光机电一体化系统常用机构[M].北京：机械工业出版社，2009：227-254
[11] 杨明，王硕，王德石.仿生机器人运动建模与控制研究进展[J].海军工程大学学报，2005，17（1）：1-7
[12] 雪茗斋电脑社教育研究室.Pro/ENGINEER野火版3.0机构仿真运动实例精讲[M].北京：人民邮电出版社，2008
[13] 毛谦德，李振清.袖珍机械设计手册第2版[M].北京：机械工业出版社，2000
[14] Ren C. Luo , Kuo L , Su . Autonomous Fire-Detection System Using Adaptve Sensory Fusion for Intelligent Security Robot [J] . IEEE/ASME Transactins on Mechatronics , 2007 , V12(3):271-281
[15] 詹友刚.Pro/ENGINEER野火版3.0机械设计教程[M].北京：机械工程出版社，2007
[16] Saeed B.Niku.机器人学导论[M].北京：publish，2004：5-29
[17] 张铁，谢存禧.机器人学[M].广州：华南理工大学出版社，2002：114-117
[18] Blitch，John G，Robot-assisted marsupial deployment of urban unattended ground sensors.USA:SPIE-the International Society for Optical Eng..
