越障机器人.doc

创新设计题目:越障机器人设计题目: 越障机器人完成日期: 2010年5月学院:机械 工程学院专业:机械工程及自动化指导老师:郑清春、孙启湲、武刚小组成员:林宇驰、刘海森、刘军、刘凯乐林宇驰07机械6班模型搭建论文撰写刘海森07机械6班模型搭建造型设计刘军07机械6班造型设计模型搭建刘凯乐07机械6班造型设计论文撰写整体评价性能(70%)美观与创意(30%)评语:课程成绩评价表目录一、问题的提出 3二、越障机器人结构及越障姿态分析 4三、模型的搭建 。 6四、实物图 7五、设计小结 8一、,因此需要机器人具备高机动性、强大的环境感知能力和快速的反应能力。目前主要的越障方式有:轮式、腿式、履带式以及复合方式。其中轮式的效率最高,但适应能力最差;而腿式的适应能力最强,但效率最差;履带式有着良好的爬坡性能和一定的越障能力,但效率比较低,灵活机动性差;复合方式则兼顾各种方式的优缺点。为了使机器人具有较好的灵活性和适应性,越障机器人采用轮式、腿式、履带式相融合的复合方式。使用轮式移动方式,保证越障机器人的移动灵活机动;使用腿式结构,增强机器人的跨越障碍能力;使用履带式机构,提高机器人在沙土等松软路面的行驶二、、行驶机构、转臂越障机构等3部分:(1)车体用于固定和安装其它部件。(2)行驶机构主要由多个驱动车轮和4个直流电机及减速传动装置组成。驱动车轮由4个直流电机通过齿轮传动驱动,4个电机分别控制越障机器人前后左右两侧的驱动车轮,采用差动方式实现转向运动,并利用同步齿形带进行传动以保证前方驱动轮与后方驱动轮速度一致,从而方便地实现水平地面上的各种运动。采用4电机驱动是因为在实验过程中由于无法随意调整结构产生动力不足,以及传动障碍,所以采用4电机使运动更平稳和有足够的越障动力。(3)转臂越障机构主要由2个可以在竖直平面内一定角度旋转的转臂和2个直流电机(这里前轮与转臂共用两个直流电机,中间通过齿轮与同轴杆连接)及减速传动装置组成。每个转臂都有一个辅助轮和一些限制机构使转臂能够在越障是达到最好效果,避免卡死等现象,辅助轮和驱动车轮之间通过双面同步齿形带连接(由于实验构件限制这里用长履带来代替),双面同步齿形带内侧起到传动作用,双面同步齿形带外侧起到履带的作用,在特殊的环境下辅助越障和行驶。在遇到障碍或者特殊情况下,通过控制转臂的旋转角度(实验中只是简单的限定了转臂的旋转角度),可以使车体处于不同的状态,以配合行驶机构进行越障,从而提高机器人的越障能力。(1)越障机器人通过角的计算接近角、离去角和通过角是轮式机器人在行驶越障过程中的重要参数。对于所设计的机器人来说,由于采用轮式、履带式等多种方式结合的复合方式越障,转臂的旋转伸出可使接近角和离去角在理论上达到90°,因此接近角和离去角对越障的影响可以忽略。下面主要分析当越障机器人在不使用履带而采用4轮驱动行驶时的通过角。图2所示为机器人越障时的临界状态:可以得到如下关系方程式:若h2=h1,则越障机器人可以顺利通过障碍。所以当h2=h1时,可以求出后轮触地条件下的可通过的最大台阶高度通过角即为: