基于虚拟样机技术的轮腿式移动机器人设计与仿真.pdf

河北工业大学
硕士学位论文
基于虚拟样机技术的轮腿式移动机器人设计与仿真
姓名:陈国敏
申请学位级别:硕士
专业:机械工程
指导教师:张明路
2010-12
河北北工业大学硕士学位论文

基于虚拟样机技术的轮腿式移动动机器人设计与仿真
摘摘摘要要要
轮腿式移动动机器人综合了轮式移动动机器人高速、⃝高效、⃝灵活的特点和和腿式移动动机器人
较强的越障能力力,同时与履带式移动动机器人相比又有结构简单、⃝自重小、⃝功功耗小的优点,
使之在探测、⃝排险、⃝救援等各个领域得以广泛应用。⃞本论文针对提出的项目要求,设计了
一种成本较低,功功能较强的八轮腿式移动动机器人平台,并利用虚拟样机技术对机器人运动动
平台进行 3D 建模与仿真,验证其性能。⃞论文主要完成的内容包包括以下几个方面:
首先,回顾了移动动机器人的发展历程,搜集了国内外有关移动动机器人和和轮腿式移动动机
器人的最新研制制资料,阐述了各种移动动机器人的特点和和轮腿式移动动机器人的优缺点,介绍
了虚拟样机技术的发展概况。⃞
其次,分析了课题项目要求,确定了移动动方式和和驱动动方式的选择,设计了机器人平台
的整体结构;设计了一种新型的轮腿传动动系统;设计了移动动机器人的驱动动系统,包包括传动动
方式的选择和和部分零件的设计;使用 Pro/E 软件创建了移动动机器人平台的 3D 模型。⃞
再次,完成了机器人平台的主要零件的机械设计,包包括计算了各处电动动机的功功率、⃝转
速,完成电机和和减速器的的型号选择;计算主轴、⃝配轴和和轴套传递的扭矩,确定它们的几
何尺寸,校核其强度;设计轮腿传动动机构中的齿轮,按照满足齿轮齿根疲劳劳强度要求计算
各齿轮的参数,确定齿轮的模数、⃝齿数和和齿宽;计算了驱动动系统传递的扭矩和和力力,选定链
传动动中链的型号,并设计了链轮。⃞
最后,使用 ADAMS 创建了虚拟样机的简化化 3D 模型,并依照实际情况创建了虚拟样
机仿真的环境参数,包包括虚拟样机关键部件的材料选择和和 3D 接触关系的参数设定;对虚
拟样机进行了各种地形的运动动仿真,包包括爬坡、⃝垂直障碍、⃝壕沟、⃝转向和和侧倾地形的仿真,
验证了移动动机器人的各项功功能;对轮腿组初始张角和和轮腿长度进行了优化化仿真。⃞

关键词:轮腿式移动动机器人,虚拟样机,ADAMS,动动力力学仿真
I
基于虚拟样机技术的轮腿式移动动机器人设计与仿真

WHEEL-LEG-TYPE MOBILE ROBOT
DESIGN AND SIMULATION
BASED ON VIRTUAL PROTOTYPE TECHNOLOGY
ABSTRACT
The characteristics of the wheel-leg-type mobile robot is integrated with that of wheel-type
mobile robots, such as high speed, high efficiency and high agility, and that of leg-type mobile
robot such as strong obstacle climbing capability, pared with caterpillar mobile robot
they also have the advantages of simple structure, small weight and low consumption, which
make them widely used in detection, danger elimenation and rescue etr . This paper design a kind
of eighth-wheel-legged mobile robot with low cost and strong function according to the project
requirement, created the 3D model of the robot and simulated its movement to verify its
ferformance by using the virtual prototype technology. The main jobs have been done are shown
as below:
First, reviews the development of mobile robots ,collected the