本课题从复杂环境移动需要出发，分析能胜任救援作业的带式结构移动机器人所应具有的结构特征及其传动方案，并与链式等其他移动结构方案进行主要性能特点与指标参数的比较，综合功能性、可实现性等要求，得出最佳的系统方案。对所定方案，进行在典型障碍下的运动及动力学分析，进而确定各项结构参数及电机的选型，最终设计实现满足救援现场机动性要求的机器人本体结构。

（1）收集、阅读相关文献资料，掌握国内外救援机器人典型的移动原理和结构方案；

（2）以工作于灾后建筑物内的移动机器人为对象分析其环境特点，提出若干可行的带式移动机器人结构方案，并与链式等其他移动结构方案进行主要性能特点与指标参数的比较分析，综合功能性、可实现性等要求，得出最佳的带式移动系统方案；

（3）移动系统传动方案与传动机构的分析和设计，包括动力源选择与计算，带式主传动的结构形状对场景适应性的分析和设计，辅助支撑摆臂的传动方案与传动机构的分析和设计等；

（4）移动系统机械结构设计，绘制装配图与零件图；

（5）移动系统越障过程的运动学、动力学分析和仿真，带与环境接触处的摩擦特性分析，负载能力分析。

3、要求完成的成果和相应的技术指标

（1）文档

3000汉字的英文翻译并附原文；

开题报告一份，总字数不少于3000汉字；

毕业设计报告（论文）一份，字数不少于10000汉字，符合规范化格式要求。

毕业设计业务总结一份（进入学生档案）；

（2）实物成果（如：图纸、软硬件、产品等）的规格与数量或性能指标要求;

完成设计图纸（装配图A0一张，零件图一套）;

（3）原始条件及数据

（a）平地移动：最大速度800mm/s，最小转弯半径0mm；

（b）斜面移动：最大坡度角45；

（c）楼梯移动：最大斜度40，台阶最大高度200mm。

（4）技术要求：

（a）机器人的移动采用带式结构，电机驱动；

（b）辅助支撑采用两对独立驱动的摆臂结构，电机驱动；

（c）整体长度要求：收缩状态不超过700mm，展开状态不超过1200mm；

（d）机器人整体结构紧凑，外形简洁，结构设计和材料选用时应注意减重。

二、工作进度要求（按周次填写）

第1周完成英文翻译，提交英文翻译给指导老师批阅。

第2周英文翻译经指导老师批阅合格并确认后，上传至“毕业设计管理系统”,译文封面用标准模板。围绕课题查阅文献资料。

第3周查阅文献资料，撰写开题报告。

第4周完成开题报告，经指导老师批阅合格并确认后，上传至“毕业设计管理系统”。开题报告封面用标准模板。

第5周完成方案设计、电机选型、运动设计及承载能力设计。

第6周进行初步结构设计。

第7周中期检查，在“毕业设计管理系统”上完成“中期检查报告”的填写。

第8周绘制装配图。

第9周完成装配图。

第10周完成零件图。

第11周完成“毕业设计报告（论文）”的撰写，并提交给指导老师批阅和确认。

第12周上传“毕业设计报告（论文）”和附件至“毕业设计管理系统”。封面用标准模板。

第13周评阅、成果验收，规范化检查。

第14周答辩评分

三、主要参考文献（3～5篇）

[1] Pinhas Ben-Tzvi, Andrew A. Goldenberg and Jean W. Zu. Design, Simulations and Optimization of a Tracked Mobile Robot Manipulator with Hybrid Locomotion and Manipulation Capabilities[C]. 2008 IEEE International Conference on Robotics and Automation, 2008: 2307-2312.

[2] D. Inoue, M. Konyo, K. Ohno and S. Tadokoro. Contact Point Detection for Tracked Mobile Robots Using Inclination of Track Chains[C]. Proceedings of the 2008 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics, 2008: 194-199.

[3] Yugang Liu and Guangjun Liu. Kinematics and Interaction Analysis for Tracked Mobile Manipulators[C]. Proceedings of the 2007 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems,2007: 267-272.

[4] S. Ali A. Moosavian, Hesam Semsarilar, Arash Kalantari. Design and Manufacturing of a Mobile Rescue Robot[C]. Proceedings of the 2006 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems, 2006: 3982-3987.

[5] J. Tanaka, K. Suzumori, M. Takata, T. Kanda, and M. Mori. A Mobile Jack Robot for Rescue Operation[C]. Proceedings of the 2005 IEEE International Workshop on Safety, Security and Rescue Robotics, 2005: 99-104.

[6] Jinguo Liu, Yuechao Wang, Shugen Ma, and Bin Li. Analysis of Stairs-Climbing Ability for a Tracked Reconfigurable Modular Robot[C]. Proceedings of the 2005 IEEE International Workshop on Safety, Security and Rescue Robotics, 2005: 36-41.

[7] 莫海军，朱文坚．履带式移动机器人越障稳定性分析[J]．机械科学与技术，2007，26(1)：6571.

[8] 陈淑艳，陈文家．履带式移动机器人研究综述[J]．机电工程，2007，24(12)：109112.

[9] 肖俊君，尚建忠，罗自荣．一种多姿态便携式履带机器人传动和结构设计[J]．机械设计，2007，24(3)：1012.

[10] 刘志彬．履带式移动机器人建模与动态仿真研究[D]. 呼和浩特：内蒙古工业大学硕士学位论文，2009.

[11] 陈淑艳．移动机器人履带行走装置的构型与机动性能研究[D].扬州：扬州大学硕士学位论文，2008.

[12] 白琨．履带式移动机器人越障能力的研究[D].呼和浩特：内蒙古工业大学硕士学位论文，2007.

[13] 汤永红．多运动状态的移动机器人结构设计及仿真[D].天津：河北工业大学硕士学位论文，2007.

[14] 侯国庆．移动机器人行走系统的运动学分析和稳定性研究[D].天津：河北工业大学硕士学位论文，2007.

救援机器人动力学分析及结构设计

摘要

在世界上比我国发生重大天灾次数多的国家的数量是屈指可数的，发生的天灾种类是很多的，灾难发生的频率也很高，受灾的地域更是很广泛。为了更好地救难赈灾，减少灾后伤亡的发生，救援机器人就应运而生了。本次研究是为了设计出一款代替救援人员进入复杂、危险的环境工作的机器人，并且把收集到的现场信息传递到灾区之外的控制中心。

本文主要完成了以下工作：

（1）依据现实灾区环境，把救援机器人应该拥有的工作需求都提出来。在对比和分析了国内外的典型结构后，把结构方案确定了下来，采用四摆臂履带式的方案。

（2）分析四摆臂履带式机器人，设计这个机器人的传动方案，再对它的的腹部内的空间进行分配布置。

（3）对设计的机器人进行运动学分析并绘制图纸。

关键词：救援机器人；履腿复合；传动设计；越障

Dynamics analysis and structure design of rescue robot

Abstract

The number of major natural disasters occurred frequently in our country than countries in the world is the occurrence of natural disasters can be counted on one's fingers, the type is many, the disaster frequency is very high, the affected area is very extensive.In order to rescue relief, reduce the casualties of the disaster, rescue robots will emerge as the times require.This study is designed to design a robot instead of rescue workers into the complex, dangerous environment, and the collection of on-site information delivered to the disaster area outside the control center.

This paper mainly completed the following work:

（1）According to the reality of the disaster environment, the rescue robot should have the work need to mention.The typical structure of domestic and international comparison and analysis in the later, the structure plan laid down, the four arm crawler program.

（2）Analysis four swing arm crawler robot, the robot transmission scheme design, within the abdomen of its space distribution arrangement.

（3）Robot kinematics analysis of the design and drawings.

Keywords: Rescue robot ; The shoe leg composite ; Drive design ; Dynamics analysis

摘要 I

Abstract II

第一章引言 1

1.1 课题背景和意义 1

1.2 移动机器人的起源及其意义 1

1.3 救援机器人的研究情况 1

1.3.1 国外的研究情况 1

1.3.2 国内的研究情况 2

第二章救援机器人灾难环境介绍和行走系统方案分析 4

2.1 比赛场地简介 4

2.2 行走方案的分析 6

2.2.1 轮式行走系统 6

2.2.2 履带式行走系统 7

2.2.3 腿式行走系统 7

2.2.4 履、腿复合式行走系统 7

2.2.5 行走系统性能比较 7

2.3 本章小结 8

第三章救援机器人整体方案设计 9

3.1 设计传动方案 9

3.1.1 传动方式的分析 9

3.1.2 传动方案的选择 10

3.2 总体尺寸与关键参数的确定 12

3.2.1 迷宫行走 12

3.2.2 翻越高台 12

3.2.3 上下楼梯 14

3.2.4 确定尺寸参数 15

3.3 机器人动力源的计算和选择 16

3.3.1 动力分析 16

3.3.2 救援机器人摆臂动力分析 19

3.4 零件的设计方法 21

3.4.1 传动部分的设计 21

3.4.2 主体的设计 22

3.4.3 履带及驱（从）动轮设计 23

3.4.4 其他零件的设计 24

3.5样机三维图 24

3.6本章小结 25

第四章总结 26

致谢 27

参考文献 28

第一章引言

1.1 课题背景和意义

本课题是设计出一款救援机器人。由于机器人搜索救援研究的发展进步，机器人比赛的难度也是逐渐提升的，它的目的在于促使机器人的研究从室内转移到室外，从模拟环境移步到真实的灾后环境中，好在救灾救难中起到出其不意的作用。

侧板2.gif

侧板3.gif

侧板4.gif

侧板5.gif

侧板6.gif

侧板7.gif

侧板8.gif

电极板1A3.gif

电极板2A3.gif

电极板3A3.gif

电极板4A3.gif

前板1.gif

前板2.gif

前板3.gif

前板4.gif

前板5.gif

前板6.gif

前板7.gif

前板8.gif

装配图.gif

01摆臂板.gif

03摆臂小轴.gif

06摆臂衬板.gif

07摆臂从动轮.gif

09摆臂板1.gif

12连板1.gif

13右双.gif

14-连板2.gif

16右单.gif

17-左双.gif

19-左单.gif

23-摆臂轴套.gif

27-轴.gif

28锁紧挡圈1.gif

30摆臂驱动轮.gif

31轴承锁紧垫片.gif

33-摆臂轴.gif

35锁紧挡圈2.gif

37摆臂蜗杆轴.gif

38摆臂涡轮.gif

39-锁紧挡圈3.gif

41主驱动轮.gif

43垫片.gif

44蜗杆轴.gif

45蜗轮.gif

47-车身侧板.gif

48车身底板.gif

49车身前板.gif

50扣件1.gif

51扣件2.gif

52角件.gif

侧板1.gif

内容简介：: -

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