机器人履带行走系统设计【优秀机器人全套课程毕业设计含9张CAD图纸+带任务书+开题报告+外文翻译+26页@正文12300字】

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任务书.doc

外文翻译.doc

开题报告.doc

装配图.dwg

设计说明书.doc

零件图合计8张.dwg

任务书

课题名称 机器人履带行走系统设计

一、毕业设计（论文）工作内容和要求

1、选题背景

机器人技术、营救行动技术、灾难学等多学科知识有机融合，研制与开发用于搜寻和营救的灾难救援机器人，是机器人学研究中一个富有挑战性的新领域。面临及其危险和恶劣的灾难环境，灾难救援机器人可以代替和协助救助人员执行相关作业。灾难救援机器人不仅能够用于城市救援、消防、公安、采矿和环保等领域，同时在国防、军事和星球探测等方面也有着良好的应用背景。机器人技术是国家发展迫切需要的战略必争的核心技术之一，将在国民经济和安全中起着重要的作用和有着重大的战略意义。能够穿越复杂环境实施救援作业的机器人具有广阔的应用价值。相对于轮式移动机构而言，履带式行走机构（tracked mobile mechanism）具有支承面积大，接地比压小，越野机动性能高，爬坡、越障、跨沟能力强等优点。

2、工作内容与需要提供的基础资料

（1）工作内容

（a）履带式行走系统机构与机械结构设计；

（b）履带式行走系统控制方案设计；

（c）履带式行走救援机器人越野与机动性能分析；

（d）履带式行走救援机器人静态稳定性分析与负载能力分析。

（2）基本传动方案

以能穿越复杂环境（如台阶、楼梯、斜坡、壕沟、障碍等）到达指定场所实施多种救援任务为目标，构建救援机器人履带式行走系统实现方案。

（3）原始条件及数据

（a）最大进退速度：20m/min； 

（b）最大行进坡度角：25；

（c）最大越障高度：100mm； 

（d）最大跨越宽度：150mm;

（e）最小转弯半径：600mm； 

（f）最大负载能力：15kg；

（g）最大外形尺寸：700mm（长）×300mm（宽）×300mm（高）。

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A1一张，零件图一套）

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]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)：6567．

[2]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．

[3]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．

[4]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．

机器人履带行走系统设计

摘  要

机器人技术在如今的应用中越来越广泛，其中集营救于一体的救援机器人又是研究中的新方向。典型的机器人由行走系统、作业系统、驱动系统、运动传感与控制系统等组成。机器人行走系统的选择关乎到整个机器人的运动，是机器人完成设定任务的基础。行走系统设计如今主要有轮式移动和履带式行走。履带式行走系统在较恶劣环境下具有更优异的表现。履带接触面积大，接地比压小，动力强劲，克服障碍性能好等优势。

通过对不同机构特点的研究，对关节式履带机器人进行分析论证。此类机器人在不同环境中通过改变关节的位置关系通过障碍。论文主要讨论了此类机器人的结构设计，控制原理并对机器人越野机动性能进行分析。在结构设计中，先对行走机构转向进行了物理分析，加入了双流向机构使得转弯更加平稳，灵活。在特定物理条件下，对机器人主轴，齿轮等主要零部件进行尺寸设计，初步得到机器人结构参数。在控制系统设计中，考虑到履带式机器人的工作环境，利用PC机无线通讯控制单片机，单片机控制相应步进电机完成指定动作。与此同时PC机可以接受单片机的反馈调节行走机构的姿态。最终本文还对机器人的各项性能指标进行了分析，主要针对沟壑跨越，爬坡行驶和阶梯翻越三种特殊环境进行研究。根据运动中重心变化等指标，增大履带臂与机体的距离，对机构尺寸给出了最优设计方案。

最后对机器人未来发展进行展望，未来世界一定会因为科技的进步，机器人技术的发展而更加美好。

关键词：机器人技术；履带行走系统；性能指标

Design of tracked mobile mechanism of search rescue robot and                                                               analysis of obstacle negotiating performance

Abstract

     Robot technology in today's application is more and more widely, which is set to rescue one of the rescue robot is a new direction for the study of. A typical robot by walking system, operation system, driving system, motion sensing and control system etc.. The robot system selection relates to the whole movement of the robot, is the basis of setting task robot. Now the main operating system design of wheeled mobile and crawler walking. Crawler system has more excellent performance in harsh environment. Contact area, small ground pressure, strong power, good performance and other advantages to overcome obstacles.

Through the research of different mechanisms, the analysis and demonstration of the articulated tracked robot is carried out.. The robot in different environment through the change of the position of the joints through obstacles. This paper mainly discusses the structure design, the control principle and the analysis of the performance of the robot off-road motor.. In structure design, first to the walking mechanism steering was analyzed by physical, joined the Shuangliu institutions to make a turn is more stable and flexible. In the specific physical condition, the main parts such as the robot spindle, the gear and so on are designed, and the structure parameters of the robot are obtained.. In the design of the control system, taking into account the working environment of the crawler robot, using PC wireless communication control MCU, single-chip microcomputer control the corresponding stepper motor to complete the specified action. At the same time PC machine can accept SCM feedback adjust the attitude of walking mechanism. Eventually the robot of the performance index are analyzed, mainly for gully span, climbing travel and ladder climb three special environment was studied. According to the change of center of gravity, the distance between the crawler arm and the body is enlarged, and the optimum design scheme is given for the mechanism.

In the end, the future development of robots is prospected, and the future world will be more beautiful because of the progress of technology and the development of robot technology.

Keywords：robot technology；crawler walking system；performance index

目   录

摘   要 I

Abstract II

第一章  绪论 1

1.1 选题背景与意义 1

1.1.1 选题背景 1

1.1.2 各类行走机构特点 1

1.2履带式移动机器人的研究现状 2

1.3主要研究方向 3

1.3.1履带式行走系统内部结构研究 3

1.3.2行走系统控制设计 4

1.3.3行走系统越障分析 4

第二章 机器人结构设计 5

2.1简介 5

2.2履带机器人力学分析 5

2.2.1履带机器人行走分析 5

2.2.2机构转向原理 5

2.3传动结构 9

2.3.1履带式行走机构 9

2.3.2履带机器人关节方案设计 12

2.4基本结构设计 12

2.4.1轴类零件参数尺寸 12

2.4.2剩余部件设计 13

第三章  机器人控制系统 15

3.1 简述 15

3.2 控制系统选取 15

3.2.1 主要原件选取 15

3.2.2 控制原理设计 15

第四章  越野机动性能分析 17

4.1 概述 17

4.2履带机器人稳定性分析 17

4.3.1 沟壑跨越 18

4.3.2 爬坡行驶 18

4.3.3 台阶翻越 19

第五章 结论与展望 21

5.1结论 21

5.2展望 21

致    谢 22

参考文献 23

第一章  绪论

1.1 选题背景与意义

1.1.1 选题背景

现今社会中，机器人的应用逐渐代替大量人力。其中救援机器人不仅应用在国防等军事领域，在公安消防中也有很大应用。我国自然灾害频发，给国家经济与国民安全带来极大影响。随着机器人技术逐渐成熟，其应用显得越发广泛。如今机器人可以代替人类完成极端环境下的艰难任务，使得科研，救援等任务更加高效。

典型的机器人由行走系统、作业系统、驱动系统、运动传感与控制系统等组成。机器人行走系统的选择关乎到整个机器人的运动，是机器人完成设定任务的基础。行走系统设计如今主要有轮式移动和履带式行走。履带式行走系统在较恶劣环境下具有更优异的表现。履带接触面积大，接地比压小，动力强劲，克服障碍能力强等优点。