+张鑫+爬楼机器人运动学动力学分析及遥控装置的方案设计书.docVIP

中国人民解放军炮兵学院 毕 业 设 计 军用爬楼机器人运动学分析及遥控装置的设计 姓 名： 张 鑫 学 号： 03052007025 专 业： 机械工程及其自动化 选题方向：特种作战装置设计 指导教员： 李玉亮 胡立明 教 研 室： 机械工程教研室 设计提交日期：2011.6.20 设计答辩日期： 答辩委员会主席： 评 阅 人： 2011年 月 日 摘 要 楼梯是人造环境中的最常见的障碍，也是机器人移动作战最难跨越的障碍之一。本论文主要研究爬楼机器人行走机构的结构设计。在深入分析爬楼机构及其攀爬对象的基础上，设计了相对优势较明显的轮组结构爬楼机器人。对机器人小车的运动学模型进行分析，论证。 本文介绍了具有四角行星轮驱动系统的爬楼小车，在路况良好的情况下，运动子轮平稳行驶，遇到小型障碍四角机构自动翻转轻松翻越障碍。四角轮式系统能适应不断变化的地面特性，攀越楼梯等复杂障碍，具有极强的机动性、灵活性和地面适应性。通过对爬楼小车运动学和动力学分析。设计了小车的遥控装置，对车载可附属设备进行了简单介绍。论文所作的工作，为进一步设计结构性能更优，控制智能更高的爬楼机器人搭建了良好平台。 关键字： 行星轮 机器人 运动学 遥控器 目录 摘 要 1 1 绪 论 1 1. 1课题研究的目的和意义 1 1. 2移动机器人的发展概况 1 1.3爬楼梯机器人的研究现况 2 2 爬楼机器人结构原理 3 2. 1爬楼梯机器人总体方案设计 3 2.1.1爬楼机器人的设计要求 3 2. 1. 2爬楼机器人的总体方案 4 2. 2.爬楼机器人传动设计 4 2.2.1轮组单元的传动设计及基本原理 4 2. 2. 2爬楼机器人结构设计 5 2. 2. 3小车物理样机设计参数 6 2.3电机功率计算 6 3爬楼梯机器人小车的运动学建模及通过性分析 7 3. 1爬楼机器人运动学分析 7 3.1.1前提与假设 7 3. 1. 2机器人模型的运动学分析 8 3.2爬楼机器人通过性分析 9 3. 2. 1可跨越最大垂直障碍高度 9 3. 2. 2最小转弯半径 10 4 小车遥控装置设计 10 4.1红外遥控装置工作原理 10 4.2红外遥控装置设计 12 4.2.1 红外线遥控装置的发送器 13 4.2.2 红外线遥控装置的接收器 14 5 车载装置 15 5.1装载武器系统 16 5.2装载侦测系统 16 6 结束语 16 参考文献 17 附录 17  1 绪 论 自盘古开天辟地，人类诞生以来，人们就一直用智慧开辟着完美的生活!进入崭新的21世纪，人类除了致力于自身的发展外，还十分关注机器人、外星人和克隆人等问题。机器人正是本论文研究的对象。 “机器人”这人名词对许多人来说，并不陌生。从古代的神话传说，到现代的科学幻想小说，戏剧，电影和电视，都有许多关于机器人的精彩描绘。而且越来越多的机器人出现在我们的生活生产中，更多科学工作者和业余爱好者也投入到机器人研究的行列当中来。 机器人应用范围遍及工业、水利科技和国防的各个领域。在“机器人王国”日本，一直拥有全世界60%左右的机器人，工业机器人应用于最多的工业部部门依次为家用电器制造、汽车制造、塑料成型、通用机械制造和金属加工等工业，而且正应用于更多的新领域中。在军事领域，机器人的广泛应用也成为了不可阻挡的军事变革趋势，在新的历史条件和世界格局下，可以说机器人正在也必将代替人类完成更多军事任务。 1. 1课题研究的目的和意义 随着美军参与实战的机器人士兵现身，军用机器人进入了实用化阶段，无人战斗装备将成为减少军队伤亡、节省军费开支的有效手段。在我国，警用保安机器人已进入实用化阶段，但军用机器人的研制大多还处于论证阶段，鉴于我国面临的严峻国内国际形势，为了在未来“信息及尺度不均衡战争”中能与敌实施有效的抗衡,尽早开展高机动性、强适应性、低成本智能无人地面武器机动平台技术的研究,对于军事作战、反恐、捍卫国家主权和领土完整有着重大的现实意义。 1. 2移动机器人的发展概况 机器人一词最早使用是在1920年捷克作家卡雷尔·查培克的剧本《罗萨姆的万能机器人》中，剧中机器人((Robot)这个词的本意是苦力，即剧作家笔下的一个具有人的外表、特征和功能的机器，是一种人造的劳力。西周时期，我国的能工巧匠堰师就研制出了能歌善舞的伶人，这是我国最早