發(fā)布時間：2016-11-11 20:41

  本文關(guān)鍵詞：便攜式可變形履帶式機器人的機構(gòu)設(shè)計與運動研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《沈陽工業(yè)大學(xué)》 2015年

便攜式可變形履帶式機器人的機構(gòu)設(shè)計與運動研究

項宏偉  

【摘要】：近年來頻頻發(fā)生的各種災(zāi)難造成巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失，，其中有人為的恐怖事件，也有大的自然災(zāi)害。在各種災(zāi)難后的快速、有效、安全地搜救受傷人員成為救援的第一任務(wù)。目前用于搶險救災(zāi)的搜救設(shè)備通常包括空中的情況調(diào)查裝置和能夠進入災(zāi)后現(xiàn)場的搜救裝置。無人或有人駕駛的直升機能夠完成前一項任務(wù)；而對于現(xiàn)場搜救裝置，由于災(zāi)后環(huán)境非常復(fù)雜，還需要在環(huán)境適應(yīng)性、移動性等方面加以突破。為解決該問題，本論文對便攜式可變形多履帶式移動機器人的機構(gòu)及其運動特性做了詳細研究。 首先，進行了一種變形雙履帶式移動機器人（Transformable Double-Tracked MobileRobot簡稱TDMR）研究，該機器人采用自適應(yīng)機構(gòu)，自適應(yīng)機構(gòu)由一組行星輪系及四邊形機構(gòu)組成，使機器人能夠適應(yīng)地面形狀，可以同時完成跨越障礙物及攀爬樓梯的作用。采用四邊形機構(gòu)，使機器人可根據(jù)地面形狀適應(yīng)地形，行星輪系能夠根據(jù)履帶受力情況實現(xiàn)四邊形的變形或履帶驅(qū)動動作，從而自主適應(yīng)地形。為保證運動過程的可靠性，TDMR機器人研究了變形復(fù)位、限位機構(gòu)設(shè)計，并采用尾輪機構(gòu)，減小TDMR機器人在越障過程的沖擊。根據(jù)對TDMR機器人結(jié)構(gòu)的研究，研制了樣機，開展了實驗驗證。在實驗中發(fā)現(xiàn)，TDMR機器人體積過大，運動不靈活，越障沖擊力較大等不足。因此，提出對機器人進行結(jié)構(gòu)改進，以更好的適應(yīng)復(fù)雜災(zāi)難環(huán)境。 其次，開展了基于平行四邊形變形機構(gòu)的可變形多履帶式移動機器人（Super TrackedMobile Robot簡稱STMR）結(jié)構(gòu)和運動模式研究。STMR機器人的主體是由兩個呈對稱分布的平行四邊形結(jié)構(gòu)組成。平行四邊形的一個邊為車體，其它三條邊為履帶機構(gòu)，履帶機構(gòu)通過連接軸同步驅(qū)動。通過四邊形的變形運動和履帶驅(qū)動相結(jié)合，使STMR機器人可實現(xiàn)輪式運動、腿式運動和履帶式運動三種運動模式，實現(xiàn)機器人能夠在復(fù)雜環(huán)境下運動。對STMR機器人靜止和勻速運動時的受力狀況進行了分析。建立了數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了STMR機器人質(zhì)心方程，分析了STMR機器人的運動穩(wěn)定性，并優(yōu)化了STMR機器人的結(jié)構(gòu)參數(shù)。分別分析了輪式運動模式和主履帶運動模式下，靜止狀態(tài)和勻速運動狀態(tài)的受力情況，推導(dǎo)出其處于最佳運動姿態(tài)時的擺臂轉(zhuǎn)角方程。 再次，對STMR機器人越障的類型進行了分析，并圍繞典型障礙-臺階開展了研究。對跨越臺階過程的動作進行了詳細的分析與規(guī)劃，研究和分析了STMR機器人在越障過程中整體質(zhì)心位置與擺臂角的變化規(guī)律；為保證STMR機器人在跨越臺階的過程中的運動穩(wěn)定，對STMR機器人的運動姿態(tài)進行了優(yōu)化分析，在控制擺角的同時實現(xiàn)了STMR機器人的平穩(wěn)運動。應(yīng)用牛頓歐拉方法建立STMR機器人的動力學(xué)模型，對跨越臺階的幾個階段分別作了動力學(xué)分析，結(jié)合運動學(xué)方程，得出了STMR機器人跨越臺階過程中的驅(qū)動力矩方程，并分析了其運動穩(wěn)定性。對STMR機器人的運動做了仿真分析，獲得了STMR機器人驅(qū)動力矩的變化規(guī)律。 最后，開發(fā)了STMR機器人的控制系統(tǒng)，研制了STMR機器人實驗平臺，并對其運動進行了動作規(guī)劃的正確性和姿態(tài)優(yōu)化的有效性的實驗驗證。實驗結(jié)果表明， STMR機器人具有良好的越障性能和運動穩(wěn)定性，并且其運動形式多樣，變形靈活，能夠適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP242
【目錄】：

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【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 董曉坡;王緒本;;救援機器人的發(fā)展及其在災(zāi)害救援中的應(yīng)用[J];防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報;2007年01期

2 李斌;蛇形機器人的研究及在災(zāi)難救援中的應(yīng)用[J];機器人技術(shù)與應(yīng)用;2003年03期

3 陳麗,王越超,李斌;蛇形機器人研究現(xiàn)況與進展[J];機器人;2002年06期

4 馬金猛;李小凡;姚辰;王忠;;地面移動機器人越障動力學(xué)建模與分析[J];機器人;2008年03期

5 張波,趙明揚;主從式核廢料處理機器人研究[J];機械設(shè)計與制造;2003年04期

6 魏娟;賈廣利;馬宏偉;;煤礦救援機器人虛擬樣機仿真分析[J];機械科學(xué)與技術(shù);2008年11期

7 段星光,黃強,李科杰;小型輪履腿復(fù)合式機器人設(shè)計及運動特性分析[J];機械工程學(xué)報;2005年08期

8 劉金國;王越超;李斌;馬書根;;災(zāi)難救援機器人研究現(xiàn)狀、關(guān)鍵性能及展望[J];機械工程學(xué)報;2006年12期

9 王勇;朱華;王永勝;程剛;李允旺;;煤礦救災(zāi)機器人研究現(xiàn)狀及需要重點解決的技術(shù)問題[J];煤礦機械;2007年04期

10 王忠民;劉軍;竇智;杜占靈;;礦難救援機器人的研究應(yīng)用現(xiàn)狀與開發(fā)[J];煤礦機械;2007年11期

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫昊;劉作軍;楊鵬;董愛龍;;基于語音識別的救援機器人聽覺導(dǎo)航方法[J];北京科技大學(xué)學(xué)報;2012年01期

2 蔣湘軍;魏武;;基于蛇形機器人橋梁纜索無損檢測系統(tǒng)的研究[J];傳感器與微系統(tǒng);2011年04期

3 焦國太;王峰;秦棟澤;;A Wireless Communication Method with Dynamic Adding Nodes for the Underground Search and Rescue Robot[J];Journal of Measurement Science and Instrumentation;2010年03期

4 袁越;鄭小千;史麗蕊;;CAN-based Control System Design on Minor-caliber Deep Well Rescue Robot[J];Journal of Measurement Science and Instrumentation;2011年02期

5 沈猛;徐德民;李俊;辛廷慧;賈均;;一種改進的輪式移動機器人轉(zhuǎn)變路徑生成方法[J];彈箭與制導(dǎo)學(xué)報;2004年S5期

6 董曉坡;王緒本;;救援機器人的發(fā)展及其在災(zāi)害救援中的應(yīng)用[J];防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報;2007年01期

7 徐必勇;羅銘;;GTRC-45型多功能遙控拆除機器人的研制[J];工程機械;2011年04期

8 謝黎明,查富生,楊建軍,李國慧;多感知器蛇形機器人避障的智能控制[J];甘肅科學(xué)學(xué)報;2005年03期

9 劉萬里;王占奎;歐陽健飛;曲興華;;激光制導(dǎo)測量機器人運動系統(tǒng)設(shè)計[J];光學(xué)精密工程;2008年10期

10 榮譽;金振林;曲夢可;;六足步行機器人的并聯(lián)機械腿設(shè)計[J];光學(xué)精密工程;2012年07期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周巍;煤礦井下搜救探測機器人的路徑規(guī)劃及軌跡跟蹤控制研究[D];太原理工大學(xué);2011年

2 王宏;煤礦機器人激光雷達與慣性傳感器導(dǎo)航理論及實驗研究[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2011年

3 尚偉燕;地面探測車移動系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

4 孫洪;攀爬蛇形機器人的研究[D];上海交通大學(xué);2007年

5 劉罡;多節(jié)履帶式搜索機器人及其運動策略研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

6 魏娟;煤礦救援機器人系統(tǒng)運載車關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安科技大學(xué);2011年

7 李曉鵬;煤礦探測機器人姿態(tài)控制與局部路徑規(guī)劃研究[D];西安科技大學(xué);2011年

8 劉璇;面向特種機器人的模塊化設(shè)計方法研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2010年

9 李艷東;非完整移動機器人系統(tǒng)的智能魯棒控制研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

10 沈猛;輪式移動機器人導(dǎo)航控制與路徑規(guī)劃研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

【二級參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃淑玲;;我國煤炭城市災(zāi)害與防治對策[J];安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2005年06期

2 馮長根;2004年我國事故與災(zāi)害狀況綜述[J];安全與環(huán)境學(xué)報;2005年02期

3 彭珂珊;我國主要自然災(zāi)害的類型及特點分析[J];北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報;2000年03期

4 徐國華,譚民;移動機器人的發(fā)展現(xiàn)狀及其趨勢[J];機器人技術(shù)與應(yīng)用;2001年03期

5 李斌;蛇形機器人的研究及在災(zāi)難救援中的應(yīng)用[J];機器人技術(shù)與應(yīng)用;2003年03期

6 李科杰;危險作業(yè)機器人發(fā)展戰(zhàn)略研究[J];機器人技術(shù)與應(yīng)用;2003年05期

7 王越超;;我國危險作業(yè)機器人研究開發(fā)取得新進展[J];機器人技術(shù)與應(yīng)用;2005年06期

8 王野;王田苗;裴葆青;梁建宏;;危險作業(yè)機器人關(guān)鍵技術(shù)綜述[J];機器人技術(shù)與應(yīng)用;2005年06期

9 張波,戰(zhàn)紅春,趙明揚,劉紅軍,單光坤;柔索驅(qū)動三自由度球面并聯(lián)機構(gòu)運動學(xué)與靜力學(xué)研究[J];機器人;2003年03期

10 信建國,李小凡,王忠,姚辰,原培章;履帶腿式非結(jié)構(gòu)環(huán)境移動機器人特性分析[J];機器人;2004年01期

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 侯琳祺,馮淑紅;基于距離精度的機器人5參數(shù)位置誤差模型[J];機器人技術(shù)與應(yīng)用;2002年02期

2 歐元漢,蔡道章,金文濤,宋永倫;矯形外科機器人的研究進展和應(yīng)用[J];中國矯形外科雜志;2002年11期

3 都明宇,胥芳,張立彬,楊慶華,阮健;一種新型氣動蠕動機器人的機理研究[J];機器人技術(shù)與應(yīng)用;2003年01期

4 李大為,盂凡雨,馬占山;機器人技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用[J];煤炭技術(shù);2003年06期

5 賈慶軒,魏秋霜,孫漢旭,李端玲;并聯(lián)微動機器人的研究現(xiàn)狀[J];山東理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2003年06期

6 陳安軍,李國梁,王新霞;雙臂機器人機構(gòu)協(xié)調(diào)運動方向可操作度研究[J];信陽師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2003年04期

7 李牧,陸懷民,方紅根,郭秀榮;我國農(nóng)林機器人的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];森林工程;2003年05期

8 鄧宗全,陳軍,姜生元,孫東昌;六獨立輪驅(qū)動管內(nèi)檢測牽引機器人[J];機械工程學(xué)報;2005年09期

9 薛龍;孫章軍;孫晨;;微型管內(nèi)機器人的研究現(xiàn)狀[J];北京石油化工學(xué)院學(xué)報;2006年02期

10 殷晨波;周慶敏;徐海涵;楊敏;;擬人機器人抗干擾行走穩(wěn)定性分析[J];控制與決策;2006年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李琳;張鐵;葉凱麟;謝存禧;;比賽用手動機器人機構(gòu)的設(shè)計與制作[A];第11屆粵港機械電子工程技術(shù)與應(yīng)用研討會論文匯編[C];2010年

2 馬書根;;中國有必要用機器人嗎?——多關(guān)節(jié)機器人的開發(fā)[A];信息科學(xué)與微電子技術(shù):中國科協(xié)第三屆青年學(xué)術(shù)年會論文集[C];1998年

3 李立;張登材;劉朝暉;陳永;;周期信號擾動法應(yīng)用于機器人機構(gòu)混沌運動的控制[A];第十四屆全國機構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)研討會暨第二屆海峽兩岸機構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2004年

4 王凱軍;應(yīng)鴻;魯守銀;;高壓帶電作業(yè)機器人的開發(fā)背景及技術(shù)動向[A];浙江電力科學(xué)發(fā)展[C];2005年

5 董亞超;秦余新;劉青松;錢建華;向文元;;福島核事故后核電站救援機器人研發(fā)現(xiàn)狀和特征[A];中國核學(xué)會核能動力分會2013年學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2013年

6 芮執(zhí)元;許巍;;電解質(zhì)一級清理機器人的運動學(xué)分析與仿真[A];全國冶金自動化信息網(wǎng)2010年年會論文集[C];2010年

7 姜瑩;郭小萍;趙娟平;;一種全方位移動型下肢康復(fù)訓(xùn)練機器人的研制[A];第十一屆沈陽科學(xué)學(xué)術(shù)年會暨中國汽車產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)發(fā)展與合作論壇論文集（信息科學(xué)與工程技術(shù)分冊）[C];2014年

8 賈磊;李貽斌;王孝紅;揚超英;隋青美;吳耀華;張承進;;第十七篇 自動化工程[A];2007-2008山東省學(xué)科發(fā)展報告[C];2008年

9 徐勇明;張培仁;鄭旭東;;四輪F180型機器人的設(shè)計與控制方法[A];2004中國機器人足球比賽暨學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2004年

10 徐禮鉅;吳朝彬;雷勇;吳江;;七重修正四面體變幾何桁架機器人的間接位置分析[A];第十三屆全國機構(gòu)學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2002年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李將輝;[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2009年

2 談大龍 盧桂章 賈培發(fā);[N];科技日報;2000年

3 記者 胡斌;[N];人民日報海外版;2000年

4 鄭東鴻 于海;[N];國際經(jīng)貿(mào)消息;2002年

5 本報記者 夏杰生 王慶;[N];中國冶金報;2001年

6 記者　朱偉光　通訊員　劉培香;[N];光明日報;2005年

7 ;[N];徐州日報;2006年

8 本報記者 楊曉東;[N];云南科技報;2008年

9 本報記者 王彥;[N];黑龍江日報;2005年

10 記者 熊燕;[N];云南日報;2008年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王猛;仿青蛙跳躍機器人的研制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

2 楊清梅;基于數(shù)據(jù)融合的拱泥機器人檢測系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2003年

3 張忠林;“穿地龍”機器人轉(zhuǎn)向機構(gòu)與位姿檢測研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

4 薛頌東;面向目標搜索的群機器人協(xié)調(diào)控制及其仿真研究[D];蘭州理工大學(xué);2009年

5 張連存;布設(shè)式機器人抗過載機構(gòu)及差異化的人機交互研究[D];北京理工大學(xué);2015年

6 項宏偉;便攜式可變形履帶式機器人的機構(gòu)設(shè)計與運動研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2015年

7 卜遲武;風機葉片打磨機器人的控制研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

8 毛世鑫;輻射對稱仿生柔體機器人協(xié)同推進機理及實現(xiàn)技術(shù)[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

9 孟慶梅;仿人頭像機器人人工情感建模與實現(xiàn)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

10 郭磊;自行車機器人非線性系統(tǒng)中若干問題的研究[D];北京郵電大學(xué);2007年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉德峰;兩棲多足機器人通訊定位及相關(guān)技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2008年

2 李菡;基于雙機器人協(xié)同的自動鉆鉚終端器及其自動供釘裝置的設(shè)計與研究[D];浙江大學(xué);2010年

3 單曉敏;利用流體動能充電的管道清理機器人[D];長春理工大學(xué);2010年

4 胡運富;無膝雙足被動機器人的運動特性和穩(wěn)定性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

5 史科科;基于虛擬樣機技術(shù)的嗅覺機器人機械系統(tǒng)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

6 白建軍;多功能護理服務(wù)機器人的設(shè)計與研究[D];南昌大學(xué);2010年

7 張也弛;服務(wù)型機器人產(chǎn)品造型設(shè)計研究[D];吉林大學(xué);2006年

8 周寧;割草機器人割臺設(shè)計與運動控制研究[D];江蘇大學(xué);2005年

9 余杭杞;仿蝗蟲四足跳躍機器人的機構(gòu)設(shè)計和運動性能分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

10 李繼運;微小研拋機器人加工系統(tǒng)開發(fā)研究[D];吉林大學(xué);2007年

  本文關(guān)鍵詞：便攜式可變形履帶式機器人的機構(gòu)設(shè)計與運動研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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