【摘 要】
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搜救机器人移动平台是参与越障的本体结构,是行走系统的执行部件,其移动性能的优劣对机器人的运动速度、越障能力、运动状态及控制执行都会产生直接影响。本文主要设计四履带式
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搜救机器人移动平台是参与越障的本体结构,是行走系统的执行部件,其移动性能的优劣对机器人的运动速度、越障能力、运动状态及控制执行都会产生直接影响。本文主要设计四履带式搜救机器人的移动平台,并对其进行运动学和动力学研究,为煤矿井下搜救机器人的设计提供一个良好的移动平台模型,使其能够适应复杂恶劣的井下环境。首先,综合分析了现有搜救机器人移动方式的优缺点,选择四履带式搜救机器人作为研究对象。采用四轮驱动,实现机器人原地回转、差速转向和自复位;选用直流伺服电机、减速器及组件为驱动系统;为提高搜救机器人的越障能力,在机器人的前端加一对摆臂。其次,采用理论分析的方法对机器人的越障、转向等工况,进行运动学和动力学分析;同时借助于MATLAB软件对摆臂相对车体摆角、车体转角和运动时间对质心及摆臂末端坐标影响进行求解。为正确认识搜救机器人的越障、转向情况提供一定的理论依据。最后,利用ADAMS软件对机器人直线运动、转向和越障性能进行运动学和动力学仿真。通过理论分析和仿真研究可得:加载摆臂装置后搜救机器人的越障能力有很大提高,机器人能够适应复杂的井下环境;机器人质心相对车体位置变化与车体转角呈三角函数关系;机器人爬坡角度与驱动力之间呈线性关系,当机器人跨越凸台时,驱动力矩的图像呈二次函数变化;当机器人自复位时,其质心位置对机器人的摆臂驱动力矩影响最大;斜坡坡度为30o、摩擦系数小于0.6时,机器人不能顺利通过斜坡,理论分析与仿真结果一致;在回转运动时,机器人右后轮速度和左后轮速度大小相等、方向相反;在跨越沟壑的过程,机器人所受的驱动力越大其速度的相对波动越小,而沟壑宽度越大,机器人的速度波动越大。本研究的结果,为深入认识搜救机器人的越障和转向问题提供一定的理论基础;为搜救机器人整体设计及优化提供可靠的技术参考和支持。
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