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在灾后现场复杂、未知、多变的非结构环境中,针对伤员转运工作出现的转运效率低,人力资源消耗大,转运过程伤员的不舒适感、伤情加重甚至二次伤害等问题,本文提出一种基于多平衡机构的耦合模型的全方位自平衡系统,设计研究一款具备高路面通过性,含有自平衡系统的履带式伤员转运机器人系统,分别针对自平衡转运机器人总体结构方案、自平衡系统和移动平台运动特性进行仿真设计分析,结合其功能指标搭建控制系统,最后完成样机制作并进行实验验证。本文研究内容如下:(1)提出了自平衡转运机器人总体方案、结构的设计与规划。针对自平衡专业机器人的顶端伤员固定装置、自平衡系统、移动平台进行设计分析,并完成控制系统整体框架的规划与构建。确保伤员固定装置结构尺寸合理性的基础上,实现转运机器人的全方位自平衡功能,复杂路面的高通过性和较好的越障性能;(2)对自平衡转运机器人的运动特性展开深入研究。首先,根据自平衡系统的结构特点分析其运动特性,并结合RPY理论建立自平衡系统的运动学模型;其次,结合自平衡系统的运动学方程,利用MATLAB软件基于蒙特卡洛法完成对自平衡系统工作空间云图的构建;同时针对移动平台建立其在直线、旋转和圆弧三种行驶路线下的运动学方程;最后,对自平衡转运机器人的爬坡性能和抗倾覆性能进行理论分析与校核。(3)自平衡转运机器人控制系统的设计与搭建。根据自平衡转运机器人的设计指标和功能要求设计人机交互界面,其中包括运动控制模块和数据采集模块等。并通过无线传输模块完成对机器人远程操控的功能。(4)完成自平衡转运机器人样机制作并进行实验研究。通过对平面行驶、坡面行驶和实际工况下行驶实验,以完成对转运机器人全方位行驶能力、路面高通过性能力以及顶端伤员绝对水平位姿调节能力的验证,证明了本文设计方案、理论分析和技术方法的合理性、可行性及有效性。