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高层建筑和石油化工企业火灾环境的复杂危险性,致使消防员不能快速高效的灭火,为了解决最大限度的保证消防人员的安全问题,本文设计了一种可在易燃、易爆、浓烟等复杂环境中代替消防员进行灭火的移动灭火机器人。 本文根据移动灭火机器人的应用场所和相关基本参数,确定了其总体设计方案,主要包括机械结构和控制系统两大部分。对各个子系统的机械结构进行设计和计算,主要包括支撑底盘、履带、轮系模块、张紧装置和灭火模块的消防水炮,并对各个子系统的组件进行SolidWorks三维建模,最终设计得到移动灭火机器人的三维总装配体模型;针对设计中承载较大的关键零部件如驱动传动轴和驱动带轮进行了有限元分析,运用Fluent对消防水炮流道进行了流场仿真分析,从而间接地验证了三维总装配体模型的准确性及其灭火效果的可行性,经过分析,最终经过对各个零部件的加工、制造、装配得到了移动灭火机器人的样机;对移动灭火机器人的运动学和动力学作了详细分析,为后续移动灭火机器人的控制系统研究和机械结构改进奠定了基础;运用Matlab对移动灭火机器人减振系统的稳定性进行了研究分析与综合设计,使用极点配置和最优控制理论方法实现了减振装置的优化控制;设计了移动灭火机器人的控制系统硬件电路,运用Matlab对驱动模块步进电机的控制算法进行了仿真分析;对移动灭火机器人的软件系统和其基本流程图作了详细分析,并且对步进电机的软件控制系统框架作了简单分析。 本文设计的移动灭火机器人已经完成样机制造,并且通过对其系统的性能测试实验,证明了该移动灭火机器人达到了设计要求。