移动机器人履带行走装置的构型与机动性能研究

论文摘要

随着科学技术的不断进步,野外侦察机器人的应用前景变得越来越广阔。研制野外侦察机器人成为国内外学者的研究热点。对于野外侦察移动机器人,有轮式、履带式、多足式、轮履复合式等几种,可谓是各有特长。履带行走装置是构成小型履带式移动机器人的基本结构,是小型履带式移动机器人的重要组成部分,履带行走装置机动性能的好坏直接决定了机器人整体性能的优劣;作为小型履带式移动机器人的核心部分,履带行走装置的机动性能是影响小型履带式移动机器人性能的关键部分之一,它在很大程度上影响着小型履带式移动机器人的发展。本文在分析和总结了国内外各种履带式移动机器人的构型基础上,以分析各种构型履带行走装置的机动性能为目的,进行了研究与探讨。首先通过对履带运动学的分析,得出小型履带式移动机器人的履带行走装置的运动条件;在此基础上分析归纳得出履带行走装置的机动性能,并对其转向性、越障性、平顺性进行了分析,得出了各项机动性能的影响因素和性能评价指标。在分析了机动性能的基础上,规划小型履带式移动机器人履带行走装置的基本结构;运用虚拟样机技术及ADAMS的宏指令二次开发功能建立小型履带式移动机器人的履带行走装置的基本结构模型。然后利用ADAMS对虚拟样机进行各项机动性能的仿真分析,验证机动性能的影响因素和评价指标。本文研究的小型履带式移动机器人履带行走装置的机动性能包括其转向性、越障性和行驶平顺性,是较为系统的分析履带行走装置的机动性能;而采用ADAMS的二次开发技术创建履带机构模型更是一大创新。相信随着研究工作的不断深入,履带式移动机器人各方面的性能必将不断提高,其应用前景必将十分广阔。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 移动机器人的研究现状
• 1.2.1 履带式移动机器人发展现状
• 1.2.2 轮式移动机器人发展现状
• 1.2.3 多足式移动机器人发展现状
• 1.3 本课题的研究内容和意义
• 1.3.1 本课题的研究内容
• 1.3.2 创新点
• 1.3.3 研究意义
• 1.4 小结
• 第二章 移动机器人履带行走装置的构型
• 2.1 单节履带式移动机器人
• 2.2 双节履带式移动机器人
• 2.3 多节履带式移动机器人
• 2.4 轮履复合式移动机器人
• 2.5 自重构式移动机器人
• 2.6 小结
• 第三章 履带行走装置运动学
• 3.1 履带运动学
• 3.1.1 履带的简化及各段的名称
• 3.1.2 履带上某点的绝对速度、滑转和滑移
• 3.2 履带行走装置整体运动学分析
• 3.3 小结
• 第四章 履带行走装置的机动性能
• 4.1 转向性分析
• 4.1.1 转向理论
• 4.1.2 水平地面上转向
• 4.1.3 斜坡上的转向
• 4.1.4 转向性评价指标
• 4.2 越障性分析
• 4.2.1 单节履带式
• 4.2.2 双节履带式
• 4.2.3 轮履复合式
• 4.2.4 越障时的稳定性分析
• 4.2.5 越障性评价指标
• 4.3 平顺性分析
• 4.4 小结
• 第五章 履带行走装置的虚拟样机建模与仿真
• 5.1 虚拟样机技术
• 5.2 ADAMS 软件概述
• 5.3 履带行走装置建模
• 5.3.1 履带行走装置参数的确定
• 5.3.2 宏指令建模
• 5.3.3 履带行走装置的开发过程
• 5.4 虚拟样机仿真分析
• 5.4.1 转向性分析
• 5.4.2 越障性分析
• 5.4.3 平顺性仿真分析
• 5.5 小节
• 第六章 研究工作结论与展望
• 6.1 本文取得的成果
• 6.1.1 主要研究成果
• 6.1.2 主要创新点
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在读期间发表的学术论文目录