【正文】 。人當(dāng)在平整地而上行走時，這種機(jī)器人是最合適的選擇。具有代表性的有美國 CMU大學(xué)開發(fā)的一種六足結(jié)構(gòu) (如圖 2)，它是由六條支腿組成，每條支腿具有由水平旋轉(zhuǎn)和垂直移動兩個自由度。 70 年代初期，日本早稻田大學(xué)研制出具有仿人功能的兩足步行機(jī)器人。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7）參考文獻(xiàn) 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字?jǐn)?shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于 萬字。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所 呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。近年來，智能控制的發(fā)展十分迅速，這必將促使機(jī)器人的智能化水平達(dá)到新的高度。履帶式機(jī)器人可以在凹凸不平的地面上行走 [1]，可以跨越障礙物，爬梯度不太高的臺階，具有行駛速度較快 (介于輪式和腿式之間 )，承載能力較強(qiáng)，但轉(zhuǎn)向不易，比較笨重的特點(diǎn)。但隨著各式各樣的 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 11 頁 共 43 頁 車輪底盤和懸架系統(tǒng)的出現(xiàn)，像美國 MCU 的六輪三體柔性機(jī)器人 Robby 和美國研制的火星探路者機(jī)器人，使得車輪式機(jī)器人能適應(yīng)凹凸不平的地形 [67]，越野能力大大加強(qiáng)。與四輪結(jié)構(gòu)相比，由于引入了副搖臂和從動輪，當(dāng)遇到障礙時，通過對副搖臂的轉(zhuǎn)動，并借助于從動輪來調(diào)整重力在各個輪上的分力，可以提高車體的穩(wěn)定性和越野能力。近十年來，美國為了滿足 未來地面戰(zhàn)爭的需要，非常重視地面智能移動機(jī)器人的研究，己經(jīng)研究了一系列智能機(jī)器人，并己裝備軍隊。上海大學(xué)的張海洪、龔振邦等對其越障性能作了簡單的機(jī)理分析和全方位移動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)分析 [14]。 輪式移動機(jī)器人中最常見的機(jī)構(gòu)就是二輪及四輪移動機(jī)器人當(dāng)在平整地而上行走時，這種機(jī)器人是最合適的選擇。由于外星球上空氣、輻射、溫度和重力等條件的影響，人類很難直接進(jìn)行探測和研究。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 18 頁 共 43 頁 反應(yīng)式控制系統(tǒng)將機(jī)器人行為的感知、規(guī)劃、任務(wù)執(zhí)行等過程封裝成一個行為模塊，某一時刻，只有一種行為控制機(jī)器人。 （ 2） 移動機(jī)器人的模塊化設(shè)計。信號的采集一般需要有 AD 轉(zhuǎn)換接口，本次設(shè)計中選擇了國產(chǎn)的 STC12C5408AD，是新一代增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)，速度快，集成度高，電壓范圍寬 ()，指令系統(tǒng)和 MCS51系列完全兼容。結(jié)構(gòu)如圖 10 所示。 把式（ 9）代入式（ 10）和（ 11）中，得 ω（ t） =（ U2U1） Dπkn/W （ 12） v0=（ U2+U1） Dπkn/2+DπCn （ 13） 其中 U2和 U1為小車左輪和右輪的輸入電壓。對于智能移動機(jī)器人，集中驅(qū)動方式并不合適，主要是由于其難以實(shí)現(xiàn)自由轉(zhuǎn)向，對車體進(jìn)行精確定位。 3． 2 移動機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (1)本小型輪式智能移動機(jī)器人采用整體車身結(jié)構(gòu)。m nw/9550 （ 1） ηw=1 96W≦ P≦ 712W 現(xiàn)有濟(jì)南科亞電子科技有限公司 ZTY 型直流馬達(dá)技術(shù)參數(shù)如下表： 型號 轉(zhuǎn)矩 （ mN1 d39。設(shè)計時，既有結(jié)構(gòu)設(shè)計又有強(qiáng)度等的校核計算，因此設(shè)計過程較為復(fù)雜，常常需采用邊計算、邊畫圖、邊修改的“三邊”設(shè)計方法逐 步完善之。把控制系統(tǒng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)充分結(jié)合起來，機(jī)器人的研究就更有實(shí)際意義。首先要向 給予我悉心指導(dǎo)和深切關(guān)心的導(dǎo)師祖莉講師表示由衷的感謝 ! 在大學(xué)四年里，我曾經(jīng)是祖莉老師的一名普通的學(xué)生，抽簽抽到祖老師作為我的導(dǎo)師，使我重新認(rèn)識了祖老師。蝸輪。2 d39。 電動機(jī)聯(lián)軸器蝸桿減速器 聯(lián)軸器滾筒輸送帶 圖 18 蝸桿減速器 表 1 蝸桿、蝸輪參數(shù)的匹配 中心距 a /mm 傳動比 i 模數(shù) m /mm 蝸桿分度圓直徑d1/mm 蝸桿頭數(shù)z1 蝸桿齒數(shù) z2 蝸輪變位系數(shù) x2 40 2 6 29 2 4 29 20 4 38 2 2 29 19 20 2 38 29 2 1 29 38 20 1 38 49 20 1 49 62 1 18 1 62 選擇傳動比 i=49 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 33 頁 共 43 頁 （ 1）各軸由高速至低 速依次為 Ⅰ 軸、 Ⅱ 軸（工作軸）?? Ⅰ 軸 nⅠ = m in/30 00 000 rin m ?? Ⅱ 軸 nⅡ = .2614930 00in1 ??Ⅰr/min （ 2） 各軸輸入功率 Ⅰ 軸 PⅠ =Pdη3=500 =497W Ⅱ 軸 PⅡ =PⅠ η3η1=497 =356W （ 3）各軸輸入轉(zhuǎn)矩 Ⅰ 軸 TⅠ =Tdη3=9550mdnP η3=9550 = (2)機(jī)器人的主要運(yùn)動結(jié)構(gòu)為前后四個車輪及其相關(guān)機(jī)構(gòu)。即在每個驅(qū)動車輪上都 設(shè)置電機(jī)，驅(qū)動車輪運(yùn)動或轉(zhuǎn)向。當(dāng)小車有一瞬時角速度 ω（ t）時，所需兩電機(jī)電壓差 Δ為 ΔU=U2U1=ω（ t） W/(Dπkn) （ 14） 若使： ??? ??? ??? 2/2 2/1 UUU UUU （ 15） 則小車兩電機(jī)輸入電壓之和為常數(shù)，即 U2+U1=2U （ 16） 式中， U為小車作直線運(yùn)動時兩電機(jī)的輸入電壓， U值決定于 v0的大小。 圖 10 傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 24 頁 共 43 頁 圖 11 傳感器主板絲印圖 傳感器主板電源由兩針接口 POWER 輸入之后分成兩路，一路經(jīng)過可恢復(fù)保險管與 TVS 管 (用于反接與過壓保護(hù) )為傳感器系統(tǒng)提供 24 電源，另一路直接為 PC 提供電源。 在集成整個控制系統(tǒng)之前，還要考慮電源問題。是一種具有一定智能、在一定范圍內(nèi)移動且能完成各種規(guī)定任務(wù)的機(jī)器人。反應(yīng)式控制系統(tǒng)的局限性是機(jī)器人通常不能保存周圍信息，沒有記憶功能，沒有內(nèi)部的環(huán)境描述，沒有實(shí)時學(xué)習(xí) /規(guī)劃能力。 (3)智能導(dǎo)航，快速運(yùn)輸 在現(xiàn)代化的大型商場 、醫(yī)院等公共場所。 研究的意義 智能移動機(jī)器人在各種復(fù)雜地形上都具有較高的機(jī)動性，可以進(jìn)入人類無法進(jìn)入或生存的環(huán)境，適用于國防和民用等多個領(lǐng)域，在反恐斗爭中也發(fā)揮了巨大作用。該機(jī)器人是將輪式、腿關(guān)節(jié)式、履帶式三種結(jié)構(gòu)結(jié)合起來設(shè)計而成，它采用后輪驅(qū)動，每個輪子分 別由一臺直流伺服電 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 15 頁 共 43 頁 機(jī)帶動，跟履帶車一樣通過差速來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能。美國軍方在阿富汗戰(zhàn)爭和伊拉克戰(zhàn)爭中都曾廣泛使用 MGator 無人戰(zhàn)車。從 60 年代起美、俄、日、法等國在航天領(lǐng)域拼搏角逐、爭雄霸業(yè)。輪式移動機(jī)器人按輪數(shù)的多少又可分為三輪、四輪、五輪、六輪以及多輪，其中以四輪和六輪研究居多。 圖 1 履帶式移動機(jī)器人 (2)步行式。移動機(jī)器人具有移動功能，在代替人從事危險、惡劣 (如輻射、有毒等 )環(huán)境下作業(yè)和人所不及的 (如宇宙空間、水下等 )環(huán)境作業(yè)方面，比一般機(jī)器人有更大的機(jī) 動性、靈活性。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人授權(quán) 大學(xué)可 以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(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學(xué)位論文。美國“探測者” 3 號，其操作器在地面的遙控下，完成了在月球上挖溝和執(zhí)行其他任務(wù)。根據(jù)支腿的數(shù)量又可分為兩足、四足、六足和多足。美國和日木的研究機(jī)構(gòu)相繼開始了這方而的應(yīng)用研究并取得了初步成果兩輪行走機(jī)構(gòu)是自然不穩(wěn)定體，是高階次、不穩(wěn)定、多變量、非線性、強(qiáng)耦合系統(tǒng)目前還存在許多問題，不能實(shí)際應(yīng)用 [8]。 1997 年由美國 JPL(全稱 Jet Propulsion laboratory，美國太空總署噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室 )研制的 Sojourner 號探測車登上了火星。該機(jī)器人主要用來在戰(zhàn)場上運(yùn)送物品，它具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。 圖 4 復(fù)合結(jié)構(gòu)移動越障機(jī)器人 1． 4 論文研究的背景和意義 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 16 頁 共 43 頁 研究背景 早 在兩千年前就開始出現(xiàn)了自動木人和一些簡單的機(jī)械人偶。智能移動機(jī)器人為軍事行動提供了一個可靠的平臺。在大型碼頭、貨場和倉庫，已經(jīng)開始利用這種智能移動機(jī)器 (AGV)作為主要的運(yùn)輸工具。每個單元都有自己的感知器和執(zhí)行器，構(gòu)成感知一執(zhí)行動作行為。在設(shè)計移動機(jī)器人 時應(yīng)遵循以下機(jī)構(gòu)設(shè)計原則 [19]： ，便于平時的試驗(yàn)、調(diào)試和修理。 鑒于以上的研究目標(biāo)，提出如下總體設(shè)計要求： 1. 機(jī)器人動作靈活，控制方便； 2. 采用模塊化設(shè)計 3. 應(yīng)具有較豐富的環(huán)境感知能力，以便對機(jī)器人的行為控制進(jìn)行更全面的研究； 4. 在保證功能實(shí)現(xiàn)的前提下，盡量減少系統(tǒng)硬件的成本； 5. 便于功能擴(kuò)展、軟硬件調(diào)試、及系統(tǒng)維護(hù)。 本文討論的為四輪式結(jié)構(gòu)。移動機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)是其上儀器設(shè)備的一個搭載平臺，是構(gòu)成移動機(jī)器人整體的基礎(chǔ)，其功能和適應(yīng)性的好壞直接關(guān)系到機(jī)器人的使用壽命和完成任務(wù)的情況。目前各國的空間探測車均采用這種驅(qū)動方式。各個車輪各自通過一根軸跟車身相連，通過簡單的機(jī)構(gòu)傳動，可以使車實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)的運(yùn)動。 （ 2）蝸桿、蝸輪材料采用 45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度差為 40HBS 可以提高大齒輪齒面的疲勞。用于軸上零件的定位和固定，通常取 =a=。本文針對基于多傳感器的輪式移動機(jī)器人行為控制技術(shù)，對移動機(jī)器人硬件和軟件體系結(jié)構(gòu)、機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計、運(yùn)動控制零部件等方面展開了深入的研究和探討，提出了一個運(yùn)動控制的方案，并應(yīng)用于移動機(jī)器 人行為控制系統(tǒng)。 每次畢業(yè)設(shè)計給老師審核，老師并不像其他同學(xué)講的他們老師那樣敷衍了事，老師總會很細(xì)心的挑出我的毛病，給我講解，耐心指導(dǎo)。 由于水平有限，有些方面需要更進(jìn)一步探索和深化。因此機(jī)器的圖紙設(shè)計工作一般總是從裝配圖開始進(jìn)行。 5 模數(shù) m m=mx=mn/cosγ 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 35 頁 共 43 頁 6 傳動比 i i=n1/n2 49 7 齒數(shù)比 u u=z2/z1 49 8 蝸輪變位系數(shù) x2 x2=a/m(d1+d2)/2m 9 蝸桿直徑系數(shù) q q=d1/m 16 10 蝸桿軸向齒距 px Px=πm 11 蝸桿導(dǎo)程 pz pz=πmz1 12 蝸桿分度圓直徑 d1 d1=mq 20 13 蝸桿齒頂圓直徑 da1 da1=d1+2ha1=d1+2ha m 14 蝸桿齒根圓直徑 df1 df1=d12hf1=d1(2ha m+c) 17 15 頂隙 c c=c m 16 漸開線蝸桿基圓直徑 db1 db1=d1tanγ/1tanγb=mz1/1tanγb 17 蝸桿齒頂高 ha1 ha1=ha m=(da1d1)/2 18 蝸桿齒根高 hf1 hf1=（ ha +c ） m=(d1df1)/2 19 蝸桿齒高 h1 h1=ha1+hf1=(da1df1)/2 20 蝸桿導(dǎo)程角 γ tanγ=mz1/d1=z1/q 176。 因要滿足室外、草地、沙漠等環(huán)境的行走。不過，車輪變寬后，機(jī)器人的轉(zhuǎn)向阻力也會變大。 目前，電機(jī)驅(qū)動裝置主要有以下兩種布置方式 : (1)集中驅(qū)動方式。為小車兩后輪中點(diǎn)處的移動速度。如需要完整說明書和 設(shè)計 圖紙等 .請聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計下載！該論文已經(jīng)通過答辯 移動機(jī)器人傳感系統(tǒng) 移動機(jī)器人的傳感系統(tǒng)負(fù)責(zé)獲取機(jī)器人內(nèi)部狀態(tài)和外部工作環(huán)境的信息，是移動機(jī)器人感知、決策和動作三大要素之一。