优履带摆臂式搜救机器人设计+现状趋势+动画制作

优履带摆臂式搜救机器人设计+现状趋势+动画制作
优履带摆臂式搜救机器人是机器人学中的一个重要组成部分，它是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合智能控制系统。从现实中，履带式机器人包括侦察机器人、巡逻机器人、爆炸处理机器人、和步兵支援机器人和复杂环境下搜救机器人等，用来代替深入敌方或危险的环境下去侦查或搜集资料、排除爆炸物等工作，能够在很大程度上减少人员的伤亡，在现代和未来的战争中起到越来越重要的作用。民用履带式机器人被广泛用于工业生产以及各种服务领域，如生产线传输、仓物物品搬运、清扫、割草、室内传送、导盲、导游导购、室内外清洗和搜救复杂环境下的资料等各个方面。
但国内对这机器人研究起步较晚，大多数研究尚处于某个单项研究阶段，主要的研究工作有：清华大学智能移动机器人于1994年通过鉴定。涉及到五个方面的关键技术：基于地图的全局路径规划技术研究（准结构道路网环境下的全局路径规划、具有障碍物越野环境下的全局路径规划、自然地形环境下的全局路径规划）；基于传感器信息的局部路径规划技术研究;路径规划的仿真技术研究（基于地图的全局路径规划系统的仿真模拟、室外移动机器人规划系统的仿真模拟、室内移动机器人局部路径规划系统的仿真模拟）；传感技术、信息融合技术研究（差分全球卫星定位系统、磁罗盘和光吗盘定位系统、超声测距系统、视觉处理技术、信息融合技术）；智能移动机器人的设计和实现（智能移动机器人THMR-Ⅲ的体系结构、高效快速的数据传输技术、自动驾驶系统）。上海交通大学的地面移动消防机器人已投入使用。北京理工大学、南京理工大学等单位承担的总装项目“地面军用机器人技术”研究也是以卡车、面包车作为平台来研究的，是大型智能作战平台。香港城市大学智能设计、自动化及制造研究中心的自动导航车和服务机器人。中国科学院沈阳自动化研究所的AGC和酚努机器人。中国科学院自动化自行设计、制造的全方位移动式机器人视觉导航系统。哈尔滨工业大学于1996年研制成功的导游机器人等。本文来自优'文,论-文.网
1.2优履带摆臂式搜救机器人研究现状及发展趋势
1.2.1优履带摆臂式搜救机器人的研究现状
从20世纪60年代到70年代，迅速普及并实用化的工业机器人给人的印象只是自动机械手。广泛开展机器人移动功能的研究和开发是进入20世纪80年代以后的事。现在作为移动机器人而开发试制的移动机械种类已远远超过了机械手。特别是履带式机器人，它不仅是生物体中没见过的移动形态，而且能够在复杂的底面行进。
履带式机器人因采用履带传动方式而得名。履带传动方式又叫循环传动方式，其最大特征是将圆状的循环轨道履带卷绕在若干车轮上，使车轮不与地面直接接触，利用履带缓冲地面而带来的冲击，使机器人能够在各种路面条件下行进。
到目前优履带摆臂式搜救机器人还是局限于单个或两个自由度。其系统主要由机器人的机械本体、控制系统、导航系统等部分组成。优履带摆臂式搜救机器人的研究涉及以下几个方面，首先是移动方式的选择。对于履带式移动机器人，可以是轮履复合式、两履带式、四履带式等。其次，必须考虑驱动器的控制，以使机器人达到期望的目标。第三，必须考虑导航或路径规划，如传感信息融合，特征提取，避碰以及环境映射。第四，必须考虑摆臂角的原理，这方面需要重点考虑，因为靠其臂的调整来改变自身高度以越障这种机器人的最大特点，结构形式对机器人稳定性，功能特点都有着极大的决定作用。对于这些问题的研究，可归结为：机械结构设计、控制系统设计、运动学与动力学建模、导航与定位、多传感器信息融合等。
下图为美国及其它国家在研的各种履带式可变形机器人：
（1） 美国的拆弹专家：
如图1-1、1-2、1-3、1-4所示，这是美国iRobot的一种较小型“PackBot”机器人，现服役于美国军队，这个“PackBot”搭配了一个爆炸物感应系统，有效地探测炸弹。目前这种测试系统还处于实验阶段。“PackBot”机器人还以进行挖掘和拆弹工作。配备了称为“explosive ordnance disposal”(eod)和工程师的全套工具，可以对土壤进行挖掘，然后举起相当于自身重量2倍的炸弹。
图1-3这种iRobot SUGV的机器人是一种小型地面探测车，重量仅为30磅。它带有一个称为“tactical head”的头部，还有一个相机、一个红外感应器和一个可即时传送影像的摄像头。
图1-4是iRobot生产的“Warrior”机器人配备了两个全自动、自动装弹、可遥控的12杆机抢，重量为250磅。这种机枪被称为“锤子”（Hammer），目前还处于实验阶段。
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摘  要 I
ABSTRACT II
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2优履带摆臂式搜救机器人研究现状及发展趋势 2
1.2.1优履带摆臂式搜救机器人的研究现状 2
1.2.2优履带摆臂式搜救机器人的发展趋势 4
1.3课题研究内容及意义 5
1.3.1课题研究的主要内容 5
1.3.2课题研究的目的与意义 5
第二章  优履带摆臂式搜救机器人的总体结构设计 7
2.1优履带摆臂式搜救机器人的机械设计概述 7
2.2总体结构设计的依据与组成 9
2.2.1机构设计的依据 9
2.2.2优履带摆臂式搜救机器人的组成 10
2.3传动机构设计 11
2.4履带式行走方式设计 12
第三章  机构的选择与计算 14
3.1引言 14
3.2材料的选择 14
3.3带轮装置的选择与计算 15
3.4张紧装置的选择与计算 18
3.5驱动装置设计 21
3.5.1 电机选择 21
3.5.2 驱动安装位置设置 22
3.6 本章小结 22
第四章  实体造型及动画制作 23
4.1用Pro/E软件制作实体模型 23
4.2零件的画法 24
4.3 三文动画软件的选择 27
4.4 优履带摆臂式搜救机器人装配动画的设计与制作 28
第五章  总结 30
参考文献 31
致  谢 1530

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