【正文】 鏈輪和鏈軌中，影響傳動 室內(nèi)硬地板或桌面 優(yōu)秀 優(yōu)秀。 本設(shè)計方案通過綜合分析以上各結(jié)構(gòu)簡述并結(jié)合以下各種移動機構(gòu)綜合評價表進行選型。 輪式機構(gòu)是最常見的移動形式，該結(jié)構(gòu)可以達到較高的移動速度，在相對平坦堅硬的路面上有其余兩種形式無法超越速度的優(yōu)勢，并且經(jīng)過相對較長時間的車輛工程技術(shù)研發(fā)和實際應(yīng)用，結(jié)構(gòu)及相關(guān)理論最為成熟。 本章小結(jié) 本章首先對本設(shè)計的排爆機器人本體設(shè)計任務(wù)進行了分析，主要是本機器人的實際作業(yè)環(huán)境和技術(shù)參數(shù)進行了分析，之后對排爆機器人所應(yīng)具備的功能進行了簡要概述，最后對排爆機器人的系統(tǒng)組成進行了劃分，主要有機器人本體和遠程控制端兩 大部分。排爆機器人本體與該部分通過加密級專用頻道進行點對點式無線數(shù)據(jù)鏈路通訊，并且由于機器人功率較大，本體體積及質(zhì)量要求，自身攜帶電池?zé)o哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 12 法滿足能源需求，可以通過無線能源傳輸進行供電，在此基礎(chǔ)上可以通過網(wǎng)絡(luò)信息化系統(tǒng)實現(xiàn)多臺排爆機器人協(xié)同工作。實現(xiàn)方式主要以傳感器技術(shù)為主，包括 紅外、電子鼻、無無線偵測、攝像頭、溫度傳感器等。地表環(huán)境可能是土、沙、石、水洼、沼澤、廢墟等。 設(shè)計任務(wù)分析 任何機器人設(shè)計都來源于人們想在自己所應(yīng)做的繁重或單一或危險的事情中解脫出來，所以設(shè)計都建立在預(yù)想任務(wù)之上 ，所以在設(shè)計之初對任務(wù)進行具體、全面的分析十分重要。本設(shè)計主要針對排爆機器人的機械結(jié)構(gòu)及其簡單實現(xiàn)為主。國內(nèi)對該類產(chǎn)品的研發(fā)應(yīng)該遵循多借鑒，厚鉆研的方式，吸收全球范圍內(nèi)的先進經(jīng)驗，消化吸收，積極投入到基礎(chǔ)研究中，將技術(shù)基礎(chǔ)打好，結(jié)合創(chuàng)新思路研發(fā)出具有高性能、自主知識產(chǎn)權(quán)，并且適合我國地理、氣候、使用習(xí)慣的廉價排爆機器 人 [18]。 直到 2020 年我國才自行研制出第一代反恐防爆機器人“反恐一號”，是國家“十五” 863 計劃機器人技術(shù)主題的反恐防爆機器人唯一課題成果 [15]。 在這些發(fā)達國家，排爆機器人產(chǎn)品進過幾十年的發(fā)展和實踐，其功能及技術(shù)對于現(xiàn)有需求已經(jīng)達到了較為完善的程度。 圖 法國 TSR200 排爆機器人 由法國 Cyberics 公司研制并投放使用的較有名的排爆機器人 TRS200（黃蜂警戒車）排爆機器人，該機型已經(jīng)被法國國內(nèi)空軍、陸軍、警察署、機場等批量購買。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 排爆機器人，是排爆人員用于處置或銷毀爆炸可疑物的專用器材之一，可避免不必要的人員傷亡。據(jù)美國官方統(tǒng)計， 1968 年國際上的恐怖主義事件僅有 120 起，到 1984 年增至 652 起。也因此有人將軍用及安防類機器人稱為是軍事及安防領(lǐng)域的新革命 [5]。 縱觀人類科技史，一切的高新技術(shù)幾乎無一例外的首先應(yīng)用在戰(zhàn)場上，并且大多這樣的技術(shù)的設(shè)計、研發(fā)初衷就是軍事應(yīng)用，機器人也不例外，例如 機器人的 “發(fā)明 祖先 ”中國 人， 三國時期諸葛亮設(shè)計制作的 木牛流馬 ，并用其運送軍糧，支援前方 戰(zhàn)斗人員， 漢朝 先祖 發(fā)明的指南車等 。 mobile platform。其中包含機械結(jié)構(gòu)部分的整體設(shè)計、電機、電動推桿（及配套減速器、齒輪等）的選擇、空間布局、橡膠履帶及其帶輪的設(shè)計。哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 I 摘 要 EOD 機器人，即排爆機器人作為排爆人員用于處置或銷毀爆炸可疑物的特殊機器人，可以避免不必要由爆炸物引起的的人員傷亡和經(jīng)濟損失。并且建立了移動平臺的簡化運動學(xué) 模型，并對其越障能力進行了分析；對于武器平臺主要分析了射擊受力和選擇了武器系統(tǒng)安裝方式。 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 IV 目 錄 摘 要 ...................................................... I ABSTRACT ..................................................... II 目 錄 ..................................................... IV 第 1 章 緒論 ................................................... 1 設(shè)計背景 .................................................. 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ............................................ 3 研究意義和內(nèi)容 ............................................ 8 研究意義 .............................................. 8 研究內(nèi)容 .............................................. 8 第二章 排爆機器人系統(tǒng)組成與性能指標(biāo) ...................... 10 設(shè)計任務(wù)分析 ............................................. 10 功能分析 ................................................. 11 系統(tǒng)組成 ................................................. 11 總體性能指標(biāo) ............................................. 12 本章小結(jié) ................................................. 13 第三章 排爆機器人移動平臺方案設(shè)計 ........................ 14 移動平臺方案設(shè)計 ......................................... 14 移動平臺運動形式選擇 ................................. 14 移動平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 ..................................... 17 移動平臺驅(qū)動結(jié)構(gòu)設(shè)計 ............................. 27 移動平臺回轉(zhuǎn)搭載結(jié)構(gòu)設(shè)計 ......................... 29 移動平臺前擺結(jié)構(gòu)設(shè)計 ............................. 30 移動平臺運動學(xué)分析 ................................... 32 移動平臺越障能力分析 ................................. 36 移動平臺越障過程分析 ............................. 36 移動平臺越障運動學(xué)分析 ........................... 36 本章小結(jié) ................................................. 38 第四章 排爆機器人武器平臺方案設(shè)計 ........................ 39 引言 ..................................................... 39 武器平臺方案設(shè)計 ......................................... 39 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 V 武器平臺選型 ......................................... 39 武器平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計 ..................................... 40 武器搭載架受力分析 ................................... 42 武器平臺射擊穩(wěn)定性分析 ............................... 44 本章小結(jié) ................................................. 44 第五章 排爆機器人機械手臂方案初設(shè)計 ...................... 46 引言 ..................................................... 46 機械手臂方案設(shè)計 ......................................... 46 機械手臂選型 ......................................... 46 機械手臂尺寸確定 ..................................... 47 機械手臂結(jié)構(gòu)確設(shè)計 ................................... 50 本章小結(jié) ................................................. 52 結(jié) 論 ..................................................... 53 參考文獻 ..................................................... 54 致 謝 ..................................................... 58 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 1 第 1 章 緒論 設(shè)計背景 機器人的發(fā)明是二十世紀人類生活中最偉大大發(fā)明之一 [1]。現(xiàn)代軍用機器人早在第 二次世界大戰(zhàn)期間就由德國人研制出來，掃雷及反坦克用爆破機器人，期間美國人還研制出遙控飛行器機器人，也就是現(xiàn)代無人機的原始型。 排爆機器人作為地面軍用機器人是較早一批進入實戰(zhàn)軍事領(lǐng)域的機器人之一，目前已經(jīng)在眾多國家軍隊中得到廣泛應(yīng)用，并且隨著恐怖主義襲擊、暴力事件的日益增多和破壞性的增強，排爆機器人也大量在安防部門中大量配置。 1983 年的 500 起恐怖活動中，由 262 起是爆炸 事件 [8]。已成為軍用及安防機器人家族中的特殊成成員，國際上英文將其命名為 EOD Robot（ Explosive ordnance disposal robot，即爆炸物處理機器人）。法國還在小型排爆機器人上有所成就， Alsetex 公司研制的MC 800 型機器人，整機尺寸為長 108cm，寬 54cm，高 54cm，自重僅為 55kg，電量充足時可以連續(xù)工作 3h[12]。排爆機器人已經(jīng)可以確切劃分的產(chǎn)品有三代，第一代產(chǎn)品為基于人工完全控制和協(xié)助的排爆機器人；第二代為具有視覺何感知系統(tǒng)，可進行信息處理的半自主排爆機器人；第三代為具有高度智能化的完全自主控制的排爆機器人。由中國中科院沈陽自動化研究所所研制的“靈晰 B”排爆機器人，在第十屆哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 7 全運會期間初露頭角。 研究意義和內(nèi)容 研究意義 多功能、小型化、模塊化排爆機器人將成為排爆機器人本體的發(fā)展方向[19]。 該排爆機器人本體總體主要組成包括三個部分，即移動平臺、武器平臺、機械手臂。本設(shè)計的排爆機器人，設(shè)計目的在于小型化和多功能，適應(yīng)在復(fù)雜環(huán)境下，代替人工完成排爆、作戰(zhàn)、偵查及危險物排查等任務(wù)。有時還會多種環(huán)境交錯出現(xiàn)，作業(yè)環(huán)境異常復(fù)雜。 （ 3）武器平臺攻擊及摧毀功能 本設(shè)計多功能的主要應(yīng)用部分。該部分是系統(tǒng)工程與人機互動工程等多專業(yè)綜合系統(tǒng)，只做簡單概述，需專業(yè)人員進行詳細而系統(tǒng)化的設(shè)計。結(jié)合以上分析結(jié)論和題目要求制定了可行的總體性能指標(biāo)，為下一步結(jié)構(gòu)方案設(shè)計提供了設(shè)計目標(biāo)。其主要形式主要有獨輪、三輪、四輪、六輪 [22]。其中 各種移動機構(gòu)綜合評價表中由 A 至 D 級進行評價， A為最高分， D 為最低分，通過綜合統(tǒng)計并結(jié)合本設(shè)計目的和技術(shù)要求選擇較優(yōu)方 案特種履帶移動機構(gòu)。 腿的末端應(yīng)該用橡膠處理以提供所需的摩擦牽引力 較好與優(yōu)秀之間。 盡管泡沫輪胎很容易沾上泥土和灰塵，影響抓地力 優(yōu)秀 較好和良好之間。齒輪采用 KHK公司的標(biāo)準(zhǔn)齒輪組，其公司主要設(shè)計生產(chǎn)小型化高精度、強度工業(yè)齒輪，并且可以進行追加工。 最后確定主驅(qū)動電機選用功率為 400W，的 Maxon EC60 無刷電機。 圖 排爆機器人移動平臺履帶設(shè)計簡圖 （ 4）移動平臺承重輪及導(dǎo)向輪設(shè)計及其尺寸確定： 履帶車輛 及移動平臺 ，按輪系組合分為無 承重 輪 的大直徑負重輪式和有承重 輪的小直徑負重輪式。在雙排設(shè)計的同時采用雙排輪體交叉安裝，內(nèi)側(cè)為 13 個輪體，外側(cè)為 12 個輪體，這樣可以進一步使履帶運動過程中與地面接觸時兩承重輪體間無虛接觸現(xiàn)象。為滿足防護要求本設(shè)計中將所有元器件 及其相關(guān)部件收納于移動平臺箱體內(nèi)，所以在設(shè)計時預(yù)留了大量箱體空間便于下一步非運動結(jié)構(gòu)的收納。由于齒輪減速器可以提供較高的傳動效率和傳動精度，可以直接在電 機尾軸端安裝數(shù)字碼盤結(jié)合減速比和程序進行測速，結(jié)構(gòu)簡單，并且數(shù)據(jù)較為準(zhǔn)確。電機選擇 Maxon 公司的 EC45 盤式無刷電機，配合配套正齒輪偏心減速箱 GS45A，最終輸出轉(zhuǎn)速 5rpm，最終額定輸出轉(zhuǎn)矩 。 此處為使前擺履帶可以隨主履帶運動，并保證方向及速度相同采用與回轉(zhuǎn)搭載位置相同的回