履带式排爆机器人底盘机构设计与运动性能研究

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近年来,随着暴力恐怖事件的时常发生,对于反恐设备的研究已引起越来越多国家的重视。作为典型的反恐设备,排爆机器人可以代替人去完成危险物品的探测和处理工作,从而有效保护工作人员的生命安全,这使得排爆机器人成为反恐设备研究的重要分支。本文针对这一现状,设计了一款无主履带、四摆臂可独立摆动的排爆机器人底盘,分析了机器人底盘在斜坡行走、跨越台阶和转向等典型工况下的运动性能,并制作了机器人底盘的实物样机,对样机的运动性能进行了初步测试。本文主要研究内容如下:1.针对排爆机器人的工作环境与作业任务特点,确定了机器人底盘的总体功能与设计指标。在比较轮式、履带式、腿式等典型行走方式的优缺点基础上,提出采用一种无主履带、四摆臂可独立摆动的排爆机器人底盘总体结构方案。以机器人作业时所面临的台阶、斜坡、楼梯等典型障碍物尺寸为依据,建立了底盘结构关键尺寸与障碍物尺寸的约束关系,确定了机器人底盘的关键结构参数。2.建立了排爆机器人底盘的参数化几何模型,并针对斜坡行走、跨越台阶和转向等典型运动工况,对机器人底盘的受力情况进行了详细分析,得到了不同工况下底盘所需的驱动力矩,并由此确定了底盘驱动所用电机、减速器的型号以及传动机构的参数。3.利用Recur Dyn软件建立了机器人底盘的虚拟样机模型,并针对斜坡行走、跨越台阶、自撑起越障和转向过程进行了动力学仿真分析,验证了行走性能理论分析结果的正确性和驱动源选型的有效性。4.利用Solid Works软件建立了机器人底盘本体部分和摆臂部分的机械结构三维模型,对底盘箱体结构进行了有限元静力学分析,再验证了其承载能力能满足使用要求的情况下,制作了机器人底盘的实物样机,并对其上下楼梯、自撑起越障和转向过程的运动性能进行了初步测试,测试结果表明该机器人底盘的综合性能基本满足设计指标要求。
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