【正文】 很有可能瞬間燒毀電動(dòng)馬達(dá)，平帶與 V型帶會(huì)在卡死后產(chǎn)生相對(duì)的滑動(dòng)以減少熱量的產(chǎn)生。行星減速與蝸桿減速在履帶機(jī)器人的各個(gè)部分都有使用。一般機(jī)器人上使用的都是減速馬達(dá)，也就是一個(gè)減速箱和一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)的結(jié)合體。它沒(méi)有齒間隙 , 所以成為了理想的精確的自動(dòng)化機(jī)器人機(jī)械部件。同步帶在安裝上與平帶 類似，是平帶傳動(dòng)的另一種注重精準(zhǔn)性的改進(jìn)型。繃緊力越大，傳動(dòng)能量就越強(qiáng)。 c V 型帶傳動(dòng)： V 型傳動(dòng)帶的截面很像梯形，導(dǎo)輪的截面也有一個(gè) V 型的口。這一張緊過(guò)程會(huì)對(duì)軸承產(chǎn)生較大的載荷。 b平帶傳動(dòng)： 平帶傳動(dòng)被廣泛使用在高速，小直徑，低噪音的場(chǎng)合。 幾種常見(jiàn)的傳動(dòng)方式 a鏈條傳動(dòng)： 鏈條的長(zhǎng)度可以自行選擇，所以對(duì)軸的距離要求不是很精準(zhǔn)，這個(gè)可以降低安裝難度。 動(dòng)力傳動(dòng)模式的選擇 將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的扭矩和轉(zhuǎn)速可靠精準(zhǔn)的傳遞到輪子也是非常重要的。 表 11 活塞內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)馬達(dá)的性能對(duì)比 Table 11 Piston engine and electric motor performance parison 單位質(zhì)量功率 再啟動(dòng)難度 對(duì)空氣依賴性 噪音震動(dòng) 發(fā)熱量 電磁干擾 活塞式內(nèi)燃機(jī) 高 難 高 高 高 無(wú) 電動(dòng)馬達(dá) 中 易 無(wú) 低 中 有 在這兩個(gè)選擇之間，電動(dòng)馬達(dá)唯一的缺點(diǎn)便是在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生電磁 干擾，雖然這對(duì)負(fù)責(zé)拆彈工作的機(jī)械臂的控制極為不利，但是從現(xiàn)實(shí)角度出發(fā)，拆彈工作 一般 不會(huì)在機(jī)器人行進(jìn)中進(jìn)行，而是在停止的狀態(tài)下進(jìn)行的，所以主動(dòng)力馬達(dá)的電磁干擾對(duì)履帶機(jī)器人來(lái)說(shuō)也可以忽略。 4， 運(yùn)行起來(lái)不需要新鮮空氣，這對(duì)于在比如集裝箱，室內(nèi)這樣的狹窄空間中的拆彈任務(wù)極為重要，否則會(huì)使機(jī)器人無(wú)法工作。 2， 熱源小，面對(duì)爆炸物來(lái)說(shuō)熱量越小越好。因此，這里為了單位質(zhì)量的功率而使用汽油引 擎是得不償失的。內(nèi)燃機(jī)單位質(zhì)量產(chǎn)生的能量較大，例如， 一個(gè)微型 的 航模用甲醇二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)就能爆發(fā)出驚人的能量和轉(zhuǎn)速。 1 履帶機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)分析 驅(qū)動(dòng)模式的選擇 機(jī)器人的種類有許多種，要設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人必須先選擇合適的動(dòng) 力，能源，運(yùn)動(dòng)模式，傳動(dòng)模式等。所以在設(shè)計(jì)這個(gè)拆彈機(jī)器人的時(shí)候，所有的結(jié)構(gòu)部件在考慮強(qiáng)度的同時(shí)最大限度的考慮到了易于加工性，因此也犧牲了一部分外觀和 強(qiáng)度或者重量的參數(shù)。 設(shè)計(jì)機(jī)器人是一個(gè)龐大大工程，一個(gè)優(yōu)良的設(shè)計(jì)不僅僅是優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)理論數(shù)據(jù)與華麗的外觀，便于生產(chǎn)和控制加工成本也是成功的關(guān)鍵，這是設(shè)計(jì)能否走出圖紙成為成品的決定性因素。這次的設(shè)計(jì)能盡可能考慮到需要考慮到的所有的相關(guān)因素，在論文開(kāi)始的幾章里用了大量的的篇幅進(jìn)行理論的論證與各種結(jié)構(gòu)模式的選擇，用來(lái)尋找最合適的 設(shè)計(jì)方案。各國(guó)目前現(xiàn)役的的拆彈機(jī)器人，偵查機(jī)器人與戰(zhàn)斗機(jī)器人均已履帶機(jī)器人為基礎(chǔ)。國(guó)內(nèi)對(duì)該類機(jī)器人研究起步較晚 ,但近期取得了一定成果 ,如沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所研制的 CLIMBER 機(jī)器人 ,北京理工大學(xué)研制的四履腿機(jī)器人 ,北京航空航天大學(xué)研制可重構(gòu)履帶機(jī)器人等。從上世紀(jì)八十年代開(kāi)始，歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家就開(kāi)始對(duì)各種機(jī)器人進(jìn)行系統(tǒng)的研究，隨著科技的進(jìn)步和時(shí)間的推移，取得了大量的研究成果。 偵查模式 ........................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 鉛酸蓄電池 ......................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 5 履帶機(jī)器人的動(dòng)力部件 ................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 4 履帶機(jī)器人的控制與傳感器 .............. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 前臂 .........................................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 動(dòng)力模塊框架 .................................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 前輪架 .......................................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 軸帽 .........................................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 底盤(pán)框架 .....................................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 幾種機(jī)械臂的驅(qū)動(dòng)方式 .........................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)形式選擇 ................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 常見(jiàn)的可充電電池 .............................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 動(dòng)力傳動(dòng)模式的選擇 .................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 fighting robot。 關(guān)鍵詞： 通用機(jī)械 ； 機(jī)器人平臺(tái)；拆彈機(jī)器人 ； 偵查機(jī)器人 ； 戰(zhàn)斗機(jī)器人 ； TRACKED ROBOT DESIGN AND MODELIN ABSTRACT Robots have an irreplaceable status in modern warfare, especially in antiterrorists wars. Bombdisposal robot, detection robot, and fighting robot, for instance, can greatly simplify the task of process, and reduce casualties and property losses. Although the crawler robot moves slowly and has great resistance on running, is has high passability that can climb over obstacles and stairs, and high load capacity. It has bee the first choice for military uses. The thesis carries out demonstrations of theoretical arguments and a list of a variety of options for structure model first by using a considerable space, then defines the best alternative of designs after a detailed parison. In the subsequent chapters, specific structural designs were conducted for each part of robots. In the design process, such as robot’s functionality and structural rationality was sufficiently taken into consideration, as well as the control of processing cost and difficulty. The final design, a bombdisposaltaskoriented mediumsized tracked robot platform was pleted. It has all the advantages of tracked robot, and can be switched to different plugins in order to bomb demolition, detection, and bat missions. KEY WORDS: general machinery。 論文中先 用 了 大量的的篇幅進(jìn)行理論的論證與各種結(jié)構(gòu)模式的選擇， 進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比后， 找到最合適的設(shè)計(jì)方案。本人授權(quán)青島農(nóng)業(yè)大學(xué)可以將本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影 印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論 文） 題 目 __________________________________ __________________________________ 履帶機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建模 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠(chéng)信聲明 本人聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果，論文中引用他人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖表、資料均已作明確標(biāo)注，論文中的結(jié)論和成果為本人獨(dú)立完成，真實(shí)可靠，不包含他人成果及已獲得 或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)使用過(guò)的材料。本人離校后發(fā)表或使用該畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）或與該論文（設(shè)計(jì)）直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時(shí)，單位署名為 。 在后續(xù)的章節(jié)中對(duì)機(jī)器人的各個(gè)部分進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 robot platform。 目 錄 前言 ................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 幾種常見(jiàn)的傳動(dòng)方式 ...........................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 幾種充電電池的綜合對(duì)比 .......................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)方式 .............................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)方式的對(duì)比與選擇 ...................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 支撐輪底 盤(pán) ...................................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 軸承部件 .....................................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 履帶 .........................................錯(cuò)誤 !未 定義書(shū)簽。 輔動(dòng)力模塊 ...................................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 中臂 .........................................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 傳感器 .............................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 電動(dòng)馬達(dá) ............................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 6 履帶機(jī)器人的功能與擴(kuò)展 ............... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 戰(zhàn)斗模式 ........................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 比較有影響的是美國(guó)的 Packbot 機(jī)器人和 Talon 機(jī)器人 。 在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，尤其是反恐戰(zhàn)爭(zhēng)中履帶機(jī)器人無(wú)論是作為拆彈機(jī)器人，偵查機(jī)器人還是戰(zhàn)斗機(jī)器人，都發(fā)揮著越來(lái)越重要的的作 用。 以上三種軍用機(jī)器人中，拆彈機(jī)器人使用的最為廣泛。一個(gè)優(yōu)良的拆彈機(jī)器人擁有通過(guò)性與載重性很強(qiáng)的底盤(pán)，精準(zhǔn)強(qiáng)力的機(jī)械臂，與完備的遠(yuǎn)程監(jiān)控操作能力。在論文的準(zhǔn)備階段中我了解到“通用機(jī)械”這一概念，機(jī)械的通用性的好壞不僅決定 了這一個(gè)設(shè)備的加工難度，而且能決定這一領(lǐng)域的發(fā)展速度。機(jī)器人的的每一個(gè)零件，從螺母到軸承到方形鋼管，完全符合我國(guó)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)的后期我也切身體會(huì)到標(biāo)準(zhǔn)化帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)，許多零件因?yàn)榻y(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可以互相替換，使設(shè)計(jì)周期大大縮短。這一章便是對(duì)各種機(jī)器人工作模式之間進(jìn)行對(duì)比與選擇。但是同時(shí)帶來(lái)的也有 強(qiáng)烈 的震動(dòng)，熱量和廢氣。 另外，相對(duì)于活塞式引擎，電動(dòng)馬達(dá)有如下優(yōu)點(diǎn)。而作為戰(zhàn)斗機(jī)器人的參加任務(wù)的話熱源會(huì)成為熱敏武器與紅外觀察設(shè)備的目標(biāo)。 5， 雖然電動(dòng)機(jī)加上蓄電池的重量可能非常大，這樣會(huì)導(dǎo)致在爬樓梯和上坡中會(huì)比較費(fèi)力，但是對(duì)于履帶式機(jī)器人來(lái)說(shuō)根本沒(méi)有問(wèn)題，首先作為拆彈機(jī)器人，并不需要高速的移動(dòng)到爆炸物旁邊，反而需要慢慢的靠近，通過(guò)蝸桿減速和鏈條減速的馬達(dá)可以輸出足夠的扭矩解決阻力與重量過(guò)大這一問(wèn)題。另一方面，使用無(wú)刷電動(dòng)馬達(dá)可以將電磁干擾造成的影響降到最低。通過(guò)前面的章節(jié)，我們已經(jīng)選擇電動(dòng)馬達(dá)作為履帶機(jī)器人的主要?jiǎng)恿ΑＲ驗(yàn)殒湕l齒輪與鏈條之間存在間隙，所以傳遞過(guò)程并不是很精準(zhǔn)，尤其是在傳動(dòng)方向轉(zhuǎn)變的時(shí)候有一定的滯后性。一般使用在一個(gè)大型馬達(dá)帶動(dòng)許多不同的機(jī)械機(jī)構(gòu)。不同步問(wèn)題使它不能用到需要兩端轉(zhuǎn)速同步的情況下，但是因此可以適用于會(huì)短時(shí)間超載的場(chǎng)合。 V 型傳動(dòng)帶是最普遍的傳動(dòng)帶。從某種意義上講， V型傳動(dòng)帶是平帶的一種改進(jìn)型，保持了平帶所有的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)加大了傳遞的扭矩。同步帶的導(dǎo)輪上有牙槽。 缺點(diǎn)是，它也需要絕對(duì)平行的安裝環(huán)境，否則也會(huì)在運(yùn)轉(zhuǎn)中飛出誘導(dǎo)輪。變速箱中 是齒輪，軸，軸承，潤(rùn)滑油，和其他剛性配件。 傳動(dòng)方式的綜合對(duì)比 表 12 幾種傳動(dòng)方式的性能對(duì)比 Table 12 Transmission performance parison of several methods 傳遞扭矩 傳動(dòng)精度 安裝難度 加工難度 成本 鏈條 高 中 低 低 低 平帶 低 低 中 低 低 V 型帶 中 中 低 低 中 同步帶 較高 較高 中 中 中 變速箱 高 高