【正文】 維護(hù)難度并不是主要的問題，作為重要的軍事裝備會(huì)有專人進(jìn)行維護(hù)。空間中一點(diǎn)P的位置可用向量P表示。 機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)方式a圓柱坐標(biāo)系這種運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)器臂均具有回轉(zhuǎn)，伸縮，與升降三個(gè)自由度，運(yùn)動(dòng)范圍為一個(gè)圓柱體。d多關(guān)節(jié)型這種機(jī)器臂和人的手臂比較相似，可以做多個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，由多個(gè)臂組成，機(jī)械形式和人的肘關(guān)節(jié)肩關(guān)節(jié)類似。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包含油缸，電磁閥，油泵，油箱。輔助設(shè)備對(duì)拆彈機(jī)器人來說很重要，如果是在車間中，有液壓氣壓源的情況下，可以忽略，但是作為一個(gè)移動(dòng)平臺(tái)，履帶機(jī)器人能隨時(shí)提供的只有電壓與電流，如果安裝液壓或氣壓源的話，對(duì)整體設(shè)置來說難以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，下底盤輪架內(nèi)的空間也是履帶機(jī)器人的步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊與兩塊蓄電池的安裝架。履帶機(jī)器人采用整體的橡與纖維組成的復(fù)合材料。履帶機(jī)器人使用的是步進(jìn)電機(jī)與蝸桿的結(jié)合，在蝸桿和步進(jìn)電機(jī)之間還加了一級(jí)行星減速系統(tǒng)，這樣能在高負(fù)載的情況下提供足夠的扭矩，也可以在精心的拆彈工作中提供足夠的微調(diào)精準(zhǔn)度?？蚣苷w采用的仍然是不銹鋼的方管，因?yàn)槠鞑呐c零件全部整合在臂端的模塊中，所以除了臂端模塊以外的部分可以根據(jù)情況隨意改變，比如延長或縮短桿的長度，或者使用圓管等。對(duì)于安裝在機(jī)器人手臂等運(yùn)動(dòng)部件上的傳感器，重量要輕，否則會(huì)加大運(yùn)動(dòng)部件的慣性，影響機(jī)器人的工作性能。12 36V直流電源供電，輸出電流3A，可驅(qū)動(dòng)42,57,86步進(jìn)電機(jī)。以下是所選部件的型號(hào)與詳細(xì)參數(shù)。因此履帶機(jī)器人的動(dòng)力系統(tǒng)即使在額定狀態(tài)下也可以應(yīng)付各種障礙物。則根據(jù)公式（52）機(jī)械爪中部的法向加持力為：當(dāng)機(jī)械爪的連桿運(yùn)動(dòng)到垂直于機(jī)械臂軸線的時(shí)候，機(jī)械爪張開度最大，夾緊力最小，此時(shí)的力矩為72 mm，機(jī)械爪中部的法向夾持力為：作為前臂的動(dòng)力時(shí)，42步進(jìn)電機(jī)先經(jīng)過減速比為20的行星減速器，再經(jīng)過減速比為20的蝸桿減速器，減速比共計(jì)400，靜力矩提升為192Nm。尤其是拆彈工作與狙擊工作需要絕對(duì)的精準(zhǔn)。所有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)先為拆彈工作而考慮。成像效果良好。對(duì)下一步工作的展望:目前已經(jīng)完成全部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，操作軟件與視頻遙控設(shè)備還未進(jìn)行設(shè)計(jì)。本論文重點(diǎn)分析介紹了不同傳動(dòng)方式、驅(qū)動(dòng)模式、機(jī)械臂形式等，并進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比與選擇。除了執(zhí)行戰(zhàn)斗偵查任務(wù)以外，也可以在有輻射或者危險(xiǎn)氣體的工廠中進(jìn)行檢修工作。所以在非越野狀態(tài)下，機(jī)器人可以將前輪架收起。 蓄電池在底盤上的安裝位置 LCX127CH型鉛酸蓄電池的性能參數(shù)型號(hào)LCX127CH標(biāo)準(zhǔn)電壓12V標(biāo)準(zhǔn)容量12AH內(nèi)阻17mhms重量履帶機(jī)器人的主動(dòng)力是兩個(gè)330W電動(dòng)馬達(dá)，運(yùn)轉(zhuǎn)在額定工作狀態(tài)下的無刷馬達(dá)的效率一般為75%。都配合了相應(yīng)的行星減速機(jī)構(gòu)與蝸桿減速器，以提高扭矩和精準(zhǔn)度。根據(jù)功率公式： (51)則此時(shí)的實(shí)際輸出功為：動(dòng)力模塊中的蝸桿減速器減速比為20，鏈條齒輪的減速比為5，共計(jì)100。市面上銷售的以Atom為核心的微型筆記本可以很好的完成這一任務(wù)，它們都內(nèi)置無線網(wǎng)卡與3G網(wǎng)卡，整合性高，自帶的電源可以供給6小時(shí)以上的電力[15]。c爆炸物傳感器原理上講是高敏感度的氣味傳感器，通過氣味對(duì)爆炸物的化學(xué)成分進(jìn)行判斷，對(duì)不同種類的爆炸物使用不同的拆除方法[14]。 抗干擾能力強(qiáng)。 支撐架支撐架，在中臂前端連接前臂的部件，負(fù)責(zé)傳遞兩個(gè)自由度的動(dòng)作。 輔助動(dòng)力模塊的安裝位置 機(jī)械爪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)抓取爆炸物的夾緊部件，由一個(gè)42步進(jìn)電機(jī)負(fù)責(zé)夾緊動(dòng)作，另一個(gè)42步進(jìn)電機(jī)負(fù)責(zé)旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。 主輪與輔輪內(nèi)襯 主輪安裝方法 支撐輪雖然主輪可以輕松的支撐機(jī)器人全部的重量但是在某些復(fù)雜的地形下履帶會(huì)承受額外的拉力，所以需要支撐輪來維持履帶的形狀，和在高負(fù)載時(shí)提供額外的支撐力，另外在履帶斷裂的情況下仍可提供一定的行駛能力。 底盤框架框架配件方形鋼管雖然加工簡單價(jià)格便宜而且單位質(zhì)量的強(qiáng)度很高，但是要在其上安裝高精度的輪架并不容易，第一，方形鋼管不同于方鋼，在強(qiáng)力的夾持下容易變形，鉆貫穿的大孔的時(shí)候非常費(fèi)力。d電氣式由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)是電源方便，信號(hào)傳遞容易運(yùn)算，響應(yīng)快，驅(qū)動(dòng)力較大，非常是適用于中小型機(jī)械臂，這也正是拆彈機(jī)器人所需要的。從操作直觀性的方面出發(fā)，雖然以上幾種有較大的差別，但是隨著科技的進(jìn)步，電腦模擬技術(shù)的完善，直觀性差可以通過軟件與程序來彌補(bǔ)，所以直觀性不強(qiáng)對(duì)拆彈任務(wù)的影響不大。他在X、Y、Z軸上的運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立的，其運(yùn)動(dòng)方程可以獨(dú)立處理。在原子能工業(yè)中負(fù)責(zé)進(jìn)行放射性材料的加工處理和實(shí)驗(yàn)，或者是在兵工廠進(jìn)行易燃易爆物的加工裝配，這類裝置的特點(diǎn)是不屬于某一工作主機(jī)，而且由人來操控。履帶機(jī)器人所使用的多關(guān)節(jié)機(jī)械臂可以認(rèn)為是有一系列關(guān)節(jié)連接起來的連桿所組成。從能量密度方面分析，因?yàn)槭锹膸綑C(jī)器人，而且作為拆彈機(jī)器人需要相應(yīng)的底盤重量，所以能量密度要求不高，但是不可以忽略的是，機(jī)器人的內(nèi)部空間尺寸非常有限，體積過大的話會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)造成不便。他不含鎘等危險(xiǎn)的元素所以沒有相關(guān)的健康問題，也不會(huì)污染環(huán)境。以下是鎳鎘電池的缺點(diǎn)：當(dāng)電池在25176。摩托車，汽車，電瓶車都需要使用這種蓄電池，所以可用的型號(hào)非常廣泛，不同的尺寸序列也非常龐大。安裝的復(fù)雜程度雖然對(duì)于精密的機(jī)器人來說不是什么問題，但是許多傳動(dòng)方式在兩個(gè)軸不絕對(duì)平行的情況下會(huì)無法工作，而這種事情在機(jī)器人翻越障礙物或者受到爆炸物沖擊波的沖擊后很有可能發(fā)生。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。不同步問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)間超載的場合。另一方面，使用無刷電動(dòng)馬達(dá)可以將電磁干擾造成的影響降到最低。內(nèi)燃機(jī)單位質(zhì)量產(chǎn)生的能量較大，例如。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，用來尋找最合適的設(shè)計(jì)方案。比較有影響的是美國的Packbot 機(jī)器人和Talon機(jī)器人 。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。另外，相對(duì)于活塞式引擎，電動(dòng)馬達(dá)有如下優(yōu)點(diǎn)：[2]不會(huì)熄火，這個(gè)在緊急狀態(tài)下絕不允許發(fā)生，雖然可以在機(jī)器人內(nèi)部設(shè)置啟動(dòng)電機(jī)，但是這在這種小型機(jī)器人中實(shí)現(xiàn)起來相當(dāng)?shù)穆闊?。雖然和活塞式引擎相比，電動(dòng)馬達(dá)可以在更廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作而不至于熄火，但是可以并不代表最優(yōu)，電動(dòng)馬達(dá)在低轉(zhuǎn)速大扭矩下運(yùn)轉(zhuǎn)效率非常低，也就是說會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。因?yàn)樗袃蓚€(gè)摩擦接觸面，所以它能比傳統(tǒng)的平帶傳遞更大的能量。變速箱必須由精確設(shè)計(jì)的零件組成。考慮到履帶機(jī)器人對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的需求，使用如下的傳動(dòng)方式，在電動(dòng)馬達(dá)輸出軸上安裝蝸桿減速，這種減速方式減速比大，而且可以垂直的改變傳動(dòng)角度，然后通過鏈條傳動(dòng)將扭矩傳遞到主輪。所以大部分的鉛酸蓄電池不能快速充電，否則會(huì)有內(nèi)部壓力過大的危險(xiǎn)。鎳鎘電池需要高度的保養(yǎng)，檢測，充電，在低溫下存儲(chǔ)以延長使用壽命。d鋰離子電池鋰離子電池是普遍使用的充電電池。但是相對(duì)較低的使用成本也意味著可以同時(shí)裝備較多的機(jī)器人。在OUVW坐標(biāo)系中，向量P記為 即 式中，分別是P沿OU,OV,OW軸的投影。優(yōu)點(diǎn)是占地小，活動(dòng)范圍大，結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，能達(dá)到較高的定位精度，應(yīng)用廣泛，運(yùn)動(dòng)直觀性較強(qiáng)。優(yōu)點(diǎn)是工作范圍大，動(dòng)作靈活，通用性強(qiáng)，能抓取靠近基座的物體，但是運(yùn)動(dòng)直觀性差。操作特點(diǎn)是操作力大，體積小，動(dòng)作平穩(wěn)，耐沖擊，耐振動(dòng)。因此液壓氣壓式的機(jī)械臂在這里被排除。采用3mm鋼板切割而成，受力部件使用5mm鋼板。履帶外側(cè)設(shè)有明輪片，可以在松軟的地面上產(chǎn)生更強(qiáng)的抓地力。分為前臂，中臂，后臂，底座四個(gè)部分。 機(jī)械臂框架 底座負(fù)責(zé)承擔(dān)全部的壓力和扭矩，所以采用較厚的5mm35鋼板焊接而成，為了在垂直方向有足夠的支撐力，采用了推力軸承。對(duì)于工作空間受到某種限制的機(jī)器人，體積和安裝方向的要求也是必不可少的。兩塊這樣的電路板正好可以驅(qū)動(dòng)履帶機(jī)器人全部的8個(gè)步進(jìn)電機(jī)。 電動(dòng)馬達(dá)主動(dòng)力采用86mm直徑48V的無刷永磁直流馬達(dá)。 馬達(dá)驅(qū)動(dòng)無刷馬達(dá)的工作原理是用一個(gè)能偵測線圈位置的感應(yīng)器。前臂從卡爪中部到前臂軸的距離為330mm。所以底盤的穩(wěn)定性尤為重要。在發(fā)現(xiàn)可疑物體以后進(jìn)行先期的觀察，一般爆炸物外部有覆蓋物遮蓋，不能判斷內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這時(shí)需要小心移除爆炸物的偽裝。作為另一個(gè)夜間觀察設(shè)備，紅外夜視儀雖然在功能上與微光夜視儀有點(diǎn)沖突，但是它的工作特性使他能在夜晚更快速的找到汽車，人員等發(fā)熱的目標(biāo)。下一步將完善履帶機(jī)器人的遙控系統(tǒng)與操作系統(tǒng)。8 總論本文主要完成了以下工作:本論文開始簡要介紹了國內(nèi)外有關(guān)履帶機(jī)器人領(lǐng)域內(nèi)的研究背景和發(fā)展?fàn)顩r，并闡述了履帶機(jī)器人的設(shè)計(jì)理念。對(duì)功率的要求也降低了，電池模塊將更換為鎳氫電池組，可以使履帶機(jī)器人工作更長的時(shí)間。 底盤展開狀態(tài)在不需要調(diào)整重心的時(shí)候，前伸的前輪架使機(jī)器人的長度達(dá)到120cm，這降低了機(jī)器人的通過性。四塊鉛酸蓄電池也起到配重的作用，使機(jī)械臂在工作中機(jī)體保持平衡。除了機(jī)械爪與前臂以外，機(jī)械臂的后部等扭矩需求較大的地方使用的是57步進(jìn)電機(jī)。 86BLF02無刷直流永磁馬達(dá) 86BLF02無刷直流永磁馬達(dá)的性能參數(shù)型號(hào)86BLF02額定電壓48V額定轉(zhuǎn)速3000RPM保持力矩輸出功率330W峰值轉(zhuǎn)矩峰值電流重量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，電動(dòng)馬達(dá)銘牌上的功率一般經(jīng)過取整，而轉(zhuǎn)速和保持力矩是經(jīng)過實(shí)測。通過網(wǎng)絡(luò)可以在世界任何一點(diǎn)遙控履帶機(jī)器人。底座的壓力傳感器是判斷出爆炸物的重量，如果在抓取抬升的過程中發(fā)現(xiàn)重量過大便需要停止工作，否則會(huì)對(duì)機(jī)械部件造成損害。軍用機(jī)器人就是以在惡劣環(huán)境中工作而設(shè)計(jì)的，所以穩(wěn)定性對(duì)軍用機(jī)器人來說至關(guān)重要，如果機(jī)器人在工作中故障，也將造成財(cái)產(chǎn)損失與人員傷亡。 中臂 中臂的透視圖，圓柱形的空間里裝著蝸桿機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)軸的軸承部件與主軸的軸承部件相同。整個(gè)部件在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候會(huì)承擔(dān)較大的法向力，所以在行星減速器的兩端都有支撐的框架。內(nèi)軸的材質(zhì)也是使用35鋼，車床車制，表面需進(jìn)行熱處理以提高耐磨性。使用方管加工簡單，也有相當(dāng)優(yōu)秀的截面形狀便于往底盤上追加其他設(shè)備。機(jī)械式機(jī)械臂也是需要輔助設(shè)備提供動(dòng)力的。慣性對(duì)拆彈工作影響并不大，因?yàn)椴饛椷^程中所有的動(dòng)作都非常緩慢，為了搬運(yùn)重量較大的物體機(jī)械臂的各處驅(qū)動(dòng)留下的功率余量比較大，可以很好的解決慣性的問題。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，定位精度高，運(yùn)動(dòng)直觀性強(qiáng)，但是占地面積大而工作范圍小，慣性大靈活性差。后來，隨著40年代原子能工業(yè)的產(chǎn)生，出現(xiàn)了半自動(dòng)化抓取搬運(yùn)裝置，也就是所謂的操作機(jī)。他為機(jī)器人的分析與綜合提供了一種有效的手段。在高功率環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生爆炸危險(xiǎn)的鋰離子電池便被首先排除。它在無電存儲(chǔ)的時(shí)候沒有記憶效應(yīng)，也就是說可以在有電或者沒電的情況下儲(chǔ)存，不需要像鎳鎘電池那樣提前放電或者像鉛酸蓄電池那樣提前充電。但是從另一角度講，它也只能在不充電的情況下儲(chǔ)存，否則會(huì)產(chǎn)生記憶效應(yīng)，這會(huì)大大降低電池的容量。這對(duì)于偶爾進(jìn)行大功率輸出的設(shè)備來說非常重要。所以傳動(dòng)精度非常重要，這一過程需要反復(fù)的改變傳動(dòng)方向，同步性較低的傳動(dòng)方式顯得不是很合適。它沒有齒間隙, 所以成為了理想的精確的自動(dòng)化機(jī)器人機(jī)械部件。這一張緊過程會(huì)對(duì)軸承產(chǎn)生較大的載荷。 活塞內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)馬達(dá)的性能對(duì)比單位質(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)高難高高高無電動(dòng)馬達(dá)中易