摘要
应急救援，农业生产，能源巡检等众多领域对复杂非结构化地形的作业需求越发紧迫，传统轮式机器人通过性欠佳，极易打滑陷入，而传统履带机器人又存在转向不灵便，地形自适应能力不强等状况，很难符合多种化的作业需求。而且，人力直面危险场景实施作业风险极大，利用机器人取代人工来执行任务成了必然趋势，近些年来，新材料，智能制造，传感技术和机器学习算法发展飞速，这给研发多地形自适应履带机器人赋予了技术依照，研发这种机器人既可以解决复杂环境下作业存在的难点，又能拓展无人化作业的范围，具备重要的学术意义，实用价值以及社会经济收益。
本文把多地形自适应履带机器人当作研究对象，就综合非结构化场景下的作业需求做系统性设计研究，先剖析机器人的工况需求，并制订出核心设计指标。经由对比不同车体，动力以及抓取机构方案的适配情况和优缺点，确认履带 - 支腿复合车体，电机推动，三自由度旋转夹爪抓取机构的整体最优设计方案。然后，完成机器人推动机构，机械手臂，手爪部件详细的结构设计与力学分析，执行对核心推动电机，步进电机以及滚珠丝杠等关键部件的选型计算与参数校核工作，使各个结构和部件符合多地形作业的性能要求。这项研究创建起来的设计方案兼顾了地形通过性，作业稳定性和工程可行性，给多地形自适应履带机器人的样机制作和工程化应用构筑了稳固的理论和设计根基。
关键词：多地形自适应；履带机器人；结构设计；机构选型
目录
摘 要 I
ABSTRACT II
目 录 II
第1章 绪论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 国外研究现状 2
1.2.2 国内研究现状 3
1.3 本文主要研究内容 5
第2章 总体方案设计 6
2.1 工况需求分析 6
2.2 车体方案设计 6
2.2.1 传统刚性履带车体方案 6
2.2.2 可变形履带车体方案 7
2.2.3 履带-支腿复合车体方案 8
2.3 动力方案设计 9
2.3.1 内燃机动力方案 10
2.3.2 电机驱动方案 10
2.4 抓取机构方案设计 11
2.4.1 平行夹爪抓取机构 11
2.4.2 多指仿生抓取机构 11
2.4.3 三自由度旋转夹爪抓取机构 12
2.5 本章小结 13
第3章 车体部分设计 14
3.1 驱动机构的设计 14
3.1.1 跨越坑洼 14
3.1.2 跨越沟槽 15
3.2主电机的选择 16
3.3 机械手臂部分设计 18
3.3.1 电机的选择 18
3.3.2 大小臂设计 20
3.4 本章小结 21
第4章 手爪部件设计与选择 23
4.1驱动机构的设计 23
4.1.1驱动方案的选择 23
4.1.2电动机的选择 22
4.1.3丝杆螺母副的选型与校核 24
4.2手指结构设计 27
4.2.1手指数量 27
4.2.2手指关节数量 27
4.2.3手指的材料 28
4.3机架的设计 27
4.4本章小结 27
第5章 经济效益分析 28
5.1作业性能与作业效率分析 23
85.1.2 作业效率测算 23
5.1.3 作业适应性分析 23
5.2 整机成本与经济效益分析 23
5.2.1 整机成本构成 30
5.2.2 用户经济效益 30
5.2.3 生产企业盈利分析 30
5.3 社会与产业效益分析 30
5.3.1 社会效益 30
5.3.2 产业效益 31
5.4 本章小结 31
第6章 结论与展望 32
6.1 结论 32
6.2 未来展望 32
参考文献 33
致 谢 34
说明书
三维模型
CAD图纸
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