救援机器人结构设计【6张CAD图纸+毕业论文+开题报告+外文翻译】

救援机器人结构设计

37页 9700字数+论文说明书+任务书+开题报告+外文翻译+6张CAD图纸【详情如下】

任务书.doc

外文翻译--当检验检测失败时基于恒基区间风险的一个多级层次时间延迟来预防维修检查模型  中文版.doc

外文翻译--当检验检测失败时基于恒基区间风险的一个多级层次时间延迟来预防维修检查模型  英文版.pdf

履带轮.dwg

支撑板.dwg

救援机器人结构CAD装配图.dwg

救援机器人结构设计开题报告.doc

救援机器人结构设计说明书.doc

机身箱体.dwg

行走机构.dwg

输出轴.dwg

救援机器人结构设计

摘要：火灾的发生快速而迅猛，很多时候由于空气中残留大量易燃易爆气体，使得救援工作很难开展。全世界很关注救援机器人的发展，因为救援机器人体积灵活，可以持续工作，能够及时就出遇害人员。文中对救援机器人国内外的发展和研究作了详细介绍，强调了本文使用救援机器人的必要性。

本文通过对救援机器人国内外的发展趋势和具体应用，了解了救援机器人的好处。本文对救援机器人提出了总体的设计方案和自由度结构的设计，做出了详细的计算。最后设计行走机构和机身设计。机械臂采用四关节机械手。

关键字：救援机器人；结构设计；模块化分析；四关节机械手

Rescue Robot of Structure Design

Abstract :The complexity of the work of fire disaster rescue,some time because of residual danger air rescue work has brought great difficulties. Rescue robot with its small size, flexible virtues such as disaster rescue tool assisted and caused widespread concern in the world. This paper analyzes the use of emergency rescue rescue robot's necessity and feasibility, introduced the research history and development situation of domestic and foreign rescue robot.

This paper discusses the development history of the rescue robot, application status at home and abroad, and its great superiority, the robot specific design requirements, the design, overall design and detailed design of each degree of freedom structure calculation; the final design of the walking mechanism and the fuselage design. Manipulator with four joints manipulator.

Keywords: disaster rescue robot；structure design；modularization analize；four joint manipulator； 

目    录

摘要 I

Abstract II

目录 III

1 绪论 1

1.1 课题研究意义 1

1.2 国内外救援机器人研究现状 1

1.3 救援机器人发展趋势 3

2 救援机器人总体方案的确定 4

2.1 传动系统设计 5

2.2 驱动方式 5

2.3 确定负载 5

2.4 运动速度 5

3 行走机构的设计 6

3.1 行走机构方案的讨论 6

3.1.1 行走机构结构设计 6

3.2 大小锥齿轮的设计和校核 11

3.3 输出轴的设计和校核 13

3.4 键的校核 19

3.5 双摆臂的设计 20

4 机身设计及大臂的设计 21

4.1 机身的设计 21

4.1.1 支撑架的设计 21

4.1.2 机座的设计 21

4.1.3 机身箱体材料的选择 21

4.1.4 机身的结构设计及制造工艺 21

4.2 大臂的设计 21

4.2.1 大臂的材料选择 22

4.2.2 大臂部结构设计 22

4.2.3 大臂电机及减速器选型 22

5 机械手小臂结构设计 24

5.1 手部的设计 24

5.2 腕部设计 24

5.3 手腕偏转驱动计算 25

5.4 轴分析及计算 28

5.5 轴承的寿命校核 29

5.6 轴的强度校核 30

总结与展望 31

参考文献 32

致谢 34

1 绪论

由于现在的环境恶化越来越严重，很多灾害不断发生，有些情况是我们无法控制的，因此广泛的使用救援机器人是必然的趋势[1]。因为在灾害发生之后，灾害现场的复杂性和危险性使得救援工作进行缓慢。据大量数据表明，如果在灾难发生后的48小时之内救不了那些幸存者，他们的死亡率就会急剧上升。而在危险又紧急的情况下，如果救援工作不能及时展开，这无疑是对遇害人员生命的威胁。这种情况下，使用救援机器人进行辅助营救就显的非常重要[2]。

1.1 课题研究意义

火灾的发生往往迅猛，消防员很难进入使得火情得到控制。救援工作受到空间限制、高温浓烟、危险物质的影响，使得遇害人员不能够及时的得到救助。火灾救援机器人应该小巧灵活，在救援过程中能够克服各种障碍，适应各种复杂环境。很快找到幸存者的位置并且可以避免消防人员进入救援现场受到事故二次发生的伤害[3-4]。火灾救援机器人还能克服高温，浓烟的环境，持而有序的长时间进行救援，所以研究火灾救援机器人在救援工作中有着重要的意义。

1.2 国内外救援机器人研究现状

机器人技术起初是为了进行军事战场的战情侦查和战场清扫等工作，在上个世界的八十年代以前，就有人已经提出将机器人用在救援上面。

自从发生了美国俄克拉荷马州的大楼爆炸案和日本神户—大阪的地震之后，救援机器人的应用得到了充分的肯定，各个国家也开始了对救援机器人的研究[5]。机械人技术的研究，在2001年美国9.11事件中得到了实践，美国机器人研究中心和相关的参研单位共同开发了救援机械人，其结构示意图如图1.1所示。它们是Ｆoster-Miller公司的SOLEM系统、Tolon系统以及lnuklun公司的VGTV系统和Microlac系统，机器人在此次救援行动中取得了成功。但是在应用的同时也发现了视野狭窄、控制方式不好等缺点[6]。

总结与展望

本论文设计的救援机器人是为了能够适应火灾的救援环境，对狭小空间里的幸存者实施及时救援的机器人。

（1）通过对履带尺寸大小、轴的校核、锥齿轮的设计、摆臂的设计，设计了机器人的行走机构，可以使救援机器人具备克服爬楼障碍，灵活转向等功能；

（2）通过对机身的设计，将机械臂与行走机构紧密的连接起来，实现机械臂与行走机构的协调配合。

（3）机械手是救援机械机器人的主要执行部位，通过对机械大臂小臂的详细设计和计算，可以使大臂与机身连接起来，同时能够足够支撑起小臂，对手腕的运动进行设计，使手腕可以自由旋转，实现多方位的运动。通过合理的配合，实现对狭小空间幸存者的救援。

由于我对传感器技术、控制技术等学科的学习能力有限[19]，还有许多问题值得进一步讨论和更加深入的研究与展望：

a) 机械结构优化问题：根据前人经验设计，采用模块化设计，只是将具有不同功能结构的模块连接起来，很多零件比实际尺寸大很多。

b) 计算机的有限元的分析没有做。

c）机械臂自主控制系统的建立有待于进一步研究，以及它的运动控制技术，路径规划技术，实时视觉技术，定位和导航技术，多传感集成和数据融合技术，高性能计算技术，无线通信与因特网技术问题也是多个有待研究的方面。

机械手在未来生活中应用将会越来越广。通过对机械手机械臂系统设计，在整体系统的各各方面积累了比较丰富的设计经验，相信经过不断的发展和改进机械手将走向成熟和实用化。

参 考 文 献

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[4] 赵润州,侍才洪,陈炜.美军战场救援机器人系统研究进展[J].军事医学,2013,37(4):318-320.

[5]  刘金国,王越超,李斌等.灾难救援机器人研究现状、关键性能及展望[J].机械工程学报,2006,42(12):1-12.

[6]  董晓坡,王绪本.救援机器人的发展及其在灾害救援中的应用[J].防灾减灾工程学报,2007,27(1):112-117.

[7]  刘庆运.破拆救援机器人关键技术[J].现代制造工程,2009,(7):149-153.

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[9]  王楠,吴成东,王明辉等.可变形灾难救援机器人控制站系统的设计与实现[J].机器人,2011,33(2):202-207.

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