【正文】 老師。感謝老師四年來(lái)對(duì)我孜孜不倦的教誨，對(duì)我成長(zhǎng)的關(guān)心和愛護(hù)。 首先非常感謝學(xué)校開設(shè)這個(gè)課題，為本人日后從事計(jì)算機(jī)方面的工作提供了經(jīng)驗(yàn)，奠定了基礎(chǔ)。 Yo on KeunKwak 對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析是采用整車為研究對(duì)象，找出爬樓 的最大 坡 度，來(lái)優(yōu)化行星輪、太陽(yáng)輪及行星架的尺寸比，并且運(yùn)用 Matlab 對(duì)其仿真。 關(guān)鍵技術(shù)及難點(diǎn) ⑴爬樓 機(jī)器人的設(shè)計(jì)與優(yōu)化 ⑵ 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與仿真 ⑶虛擬樣機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)模型的建立 ⑷ 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 爬樓 機(jī)器人結(jié)構(gòu)的 基本原理 輪子的機(jī)械原理如圖 1所示：Ⅰ、Ⅱ 、Ⅲ 為軸， 1為基本構(gòu)件， 2為太陽(yáng)輪， 4為行星 輪 ， 5為行星 架 （即轉(zhuǎn)臂） ， 6為 小車輪，動(dòng)力電機(jī) 傳到Ⅰ軸，Ⅰ軸帶動(dòng) 太陽(yáng) 輪 2轉(zhuǎn)動(dòng)， 太陽(yáng)輪帶動(dòng)行 齒輪 3轉(zhuǎn)動(dòng)， 再傳給 4，機(jī)器人前進(jìn)。 ③運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真與分析：在機(jī)器人越障的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型基礎(chǔ)上，改變機(jī)構(gòu)相關(guān)尺寸進(jìn)行仿真分析，從而得到最優(yōu)解。此外，輪組式爬樓梯裝置體積較大，很難在普通住宅樓梯上使用。 用作搬運(yùn)的自主移動(dòng)機(jī)器人，要求能隨工作任務(wù)和環(huán)境的改變，智能地重規(guī)劃行駛路徑，并要求能快速適應(yīng)工作環(huán)境。 iBOT幾乎能適用于所有樓梯，此外它也能在沙灘、斜坡和崎嶇的路面上行駛，而且后輪可以直立行走，為使用者提供了更多方便之處，幫助他們能達(dá)到正常人的高度。 國(guó)外對(duì)爬樓梯裝置的研究開 始得相對(duì)較早，最早的專利是 1892 年美國(guó)的Bray 發(fā)明的爬樓梯輪椅。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方 外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。越障機(jī)器人還可用于工業(yè)中的一些險(xiǎn)難作業(yè)，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對(duì)保障人身安全，改善勞動(dòng)環(huán)境．減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本，有著十分重要的意義。 單輪組式結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，在爬樓過(guò)程中需要有人 協(xié)助才 能保證重心的穩(wěn)定 ； 而雙輪組式雖能實(shí)現(xiàn)自主爬樓，但由于其體積龐大且偏重，影響了它的使用范圍。 綜上所述，國(guó)外在爬樓梯裝置方面的研究已經(jīng)有一百多年的歷史，成果也較多，但是它們大多結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)昂貴，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了發(fā)展中國(guó)家人民的經(jīng)濟(jì)承受能力。 但是它對(duì)地形的適應(yīng)性遠(yuǎn)不如履帶式機(jī)器人，一般來(lái)說(shuō)，輪式移動(dòng)機(jī)器人對(duì)地形的適應(yīng)性大小與輪子的數(shù)量成正比，但是隨著輪子數(shù)量的增加，又帶來(lái)了機(jī)器人體積龐大、重量重等缺點(diǎn)。多功能爬樓梯裝置將融合機(jī)械、控制、傳感器、人工智能等技術(shù)于一體， 8 逐漸跨入服務(wù)機(jī)器人的行列。 ⑷ 針對(duì)六輪腿移動(dòng)機(jī)器人越障行為進(jìn)行了仿真 ，對(duì)機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。 當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪系為定軸輪系時(shí)， 5? =0，所以 2? / 4? = 4Z / 2Z ，車輪 6與中心齒輪 2 具有相同的旋向。 Jonathan Luntz , Behaviors for physical cooperation between robots for mobility improvement, University of Michigan,20xx. [42] Toshihiko Mabuchi ， Takeshi Nagasawa ， Keizou Awa . Development of a stairclimbing mobile robot with legs and wheels, Kansai University,1998. [43] Hyun Do Choi 作者簽名 : 二〇 一 〇年 九 月 二十 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)聲明 本人完全了解 濱州學(xué)院 關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定。 四年的大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生 活就要?jiǎng)澤暇涮?hào)，心中是無(wú)盡的難舍與眷戀。他無(wú)論在理論上還是在實(shí)踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對(duì)于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔導(dǎo)。郭謙功老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。本人完全意識(shí)到 本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。用戶使用 ADAMS軟件，可以自動(dòng)生成包括機(jī)、電、液一體化在內(nèi)的、任意復(fù)雜系統(tǒng)的多體動(dòng)力學(xué)數(shù)字化虛擬樣機(jī)模型，能為用戶提供從產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)、方案論證、詳細(xì)設(shè)計(jì)、到產(chǎn)品方案修改、優(yōu)化、試驗(yàn)規(guī)劃甚至故障診斷各階段、全方位、高精度的仿真計(jì)算分析結(jié)果，從而達(dá)到縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低開發(fā)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量及競(jìng)爭(zhēng)力的目的。當(dāng)遇到在攀登范圍內(nèi)的大障礙（樓梯）時(shí)，機(jī)構(gòu)一直以行星輪機(jī)構(gòu)作用，達(dá)到攀 登的目的。控制部分：①采集信號(hào)，要盡可能準(zhǔn)確且具有一定魯棒性；②使機(jī)器 人功能盡可能完善，并朝著智能化，自主化方向發(fā)展。 機(jī)器人擺臂 在一定范圍可上下擺動(dòng)，輔助越障、攀爬，具有較強(qiáng)的越障性能、路面通過(guò)性和上下臺(tái)階能力。 6 也有半自動(dòng)的，通過(guò)人的控制為其導(dǎo)航。此外，輪組式爬樓梯裝置體積較大，很難在普通住宅樓梯上使用。 ，上下樓梯速度為每分鐘 1520個(gè)臺(tái)階。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 英國(guó) Baronmead公司開發(fā)的一種電動(dòng)輪椅車，底部是履帶式的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，可爬樓梯的最大坡度為 35176。 輪組式爬樓梯裝置 的活動(dòng)范圍廣，運(yùn)動(dòng)靈活，但是上下樓梯時(shí)平穩(wěn)性不高，重心起伏較大，會(huì)使乘坐者感到不適。嵌入式控制運(yùn)用一些光電傳感器，來(lái)控制機(jī)器人的速度、方向；高智能 CPU能夠采集更廣泛的信息（比如需要高運(yùn)算內(nèi)存空間的視覺采集系統(tǒng)），實(shí)現(xiàn)軌跡及運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤、視覺信息的分析與處理、地面軌跡圖像的計(jì)算機(jī)理解與處理。設(shè)計(jì)主要是依靠腿式機(jī)構(gòu)來(lái)完成越障，以及履帶平穩(wěn)性和輪組的靈活性來(lái)達(dá)到功能的完整。機(jī)構(gòu)要解決：①機(jī)器人平地行駛與爬樓梯之間的轉(zhuǎn)換；②爬樓梯的動(dòng)作； ③機(jī)構(gòu)在保持穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上保持靈活性；④設(shè)計(jì)最優(yōu)結(jié)構(gòu)，降低 整個(gè)機(jī)器人的能耗。當(dāng)遇到小障礙物時(shí)，行走機(jī)構(gòu)立即演變成行星輪機(jī)構(gòu)，直接跨越。 ADAMS 是虛擬樣機(jī)分析的應(yīng)用軟件，用戶可以運(yùn)用該軟件非常方便地對(duì)虛擬機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式注明并表示感謝。 首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對(duì)我的悉心指導(dǎo)，在我的論文書寫及設(shè)計(jì)過(guò)程中給了我大量的幫助和指導(dǎo)，為我理清了設(shè)計(jì)思路和操作方法，并對(duì)我所做的課題提出了有效的改進(jìn)方案。老師們認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。從這里走出，對(duì)我的人生來(lái)說(shuō)，將是踏上一個(gè)新的征程，要把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí) 20 際工作中去。 本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計(jì)（論文）；同 意學(xué)校在不以營(yíng)利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部?jī)?nèi)容，允許他人依法合理使用。 Chun K yuWoo 當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪系為行星輪系時(shí)， 4? =0，所以2? / 5? =1 4Z / 2Z ，在電 機(jī)旋向不變的情況下，要使整個(gè)車輪組繼續(xù)往前運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)臂的旋向必須和中心齒輪的旋向相同，所以 2? / 5? ? 0，即 2 Z ? 4 Z 。 ⑸ 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 一般在各研究中會(huì)采用以下幾個(gè)研究方法： ①在機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中采用功能分析的方法，確定機(jī)構(gòu)各尺寸關(guān)系間的約束關(guān)系。怎樣使輪子的數(shù)量越少而同時(shí)又有能夠滿足使用要求的地形適應(yīng)性，這對(duì)機(jī)器人設(shè)計(jì)具有重要意義。國(guó)內(nèi)的研究相對(duì)較晚，雖然也誕生了很多專利，但由于受到體積、重量、穩(wěn)定性及安全性的限 制，還沒有產(chǎn)品真正投入使用。 美國(guó)著名發(fā)明家 Dean Kamen發(fā) 明的 了 一種能自動(dòng)調(diào)節(jié)重心的兩輪組式輪椅 iBOT。 其中， 移動(dòng)機(jī)器人從事各項(xiàng) 事務(wù)響應(yīng)任務(wù)時(shí)，樓梯是人造環(huán)境中的最常見的障礙，也是最難跨越的障礙之一 。 分類號(hào)＿＿＿＿＿＿＿＿ 密級(jí)＿＿＿＿＿＿＿＿ UDC＿＿＿＿＿＿＿