微小型機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、本論文設(shè)計(jì)一種針對(duì)在特殊場(chǎng)合環(huán)境下(如情況不明的建筑物內(nèi)部角落、房間室內(nèi)、災(zāi)情現(xiàn)場(chǎng)坍塌的廢墟、復(fù)雜崎嶇路面及坑道等狹隘空間)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)偵察的微小型手拋式移動(dòng)機(jī)器人，該機(jī)器人可由單兵攜帶，從窗戶、廢墟或洞口等處手拋投擲。論文以手拋式機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，重點(diǎn)研究手拋式機(jī)器人跌落碰撞動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。 根據(jù)手拋式機(jī)器人的特點(diǎn)，一方面要求機(jī)器人本體重量輕、體積小，有利于降低能耗，便于投擲和攜帶；另一方面，要求機(jī)器人本體有足夠的強(qiáng)度、剛度，不僅

2、滿足靜載和行駛狀態(tài)時(shí)的載荷要求，而且要滿足投擲、空投著地碰撞時(shí)抗沖擊的要求。同時(shí)，行進(jìn)過(guò)程中復(fù)雜路面的良好通過(guò)性也是考慮的一個(gè)方面。 基于以上要求，本文首先設(shè)計(jì)了手拋式機(jī)器人結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，其中在移動(dòng)載體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，通過(guò)對(duì)不同行走結(jié)構(gòu)性能比較，確定采用履帶式行走機(jī)構(gòu)，其次闡述了機(jī)器人平臺(tái)機(jī)械系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)形式與配置及各機(jī)構(gòu)的功能。接著，選用建模功能較為強(qiáng)大的Pro/E軟件建立機(jī)器人的三維實(shí)體模型，應(yīng)用ADAMS與Pro/E的接口軟件將

3、模型導(dǎo)入到ADAMS中，建立虛擬樣機(jī)實(shí)體模型。然后，在此基礎(chǔ)上利用ADAMS軟件進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真研究，重點(diǎn)放在機(jī)器人跌落碰撞問(wèn)題上。根據(jù)實(shí)際情況具體分析了跌落高度、落地姿態(tài)及碰撞力參數(shù)對(duì)沖擊力的影響，得到了能夠反映機(jī)器人碰撞性能的相關(guān)曲線和數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了利用虛擬設(shè)計(jì)技術(shù)研究機(jī)器人的目的。最后利用ANSYS軟件對(duì)機(jī)器人跌落碰撞過(guò)程中的受力及變形作出準(zhǔn)確而全面的評(píng)估，保證系統(tǒng)工作的可靠性。 在具體研究過(guò)程中，重點(diǎn)解決了如下關(guān)鍵問(wèn)題：