救援机器人越障过程设计

介绍一种救援机器人.针对该机器人提出了基于最大越障高度和越障稳定性的越障过程,并对此过程中救援机器人的关键姿态进行分析,得出救援机器人的越障决策.     

履带式救援机器人行走系统设计

在分析典型灾难环境的基础上,采用模块化设计思想,提出了一种6自由度四摆臂履带式救援机器人行走系统总体方案和传动系统结构方案.该方案具有可迅速拆卸、方便携带和维修的优点,以及较好的越障性和机动性.基于救援机器人走廊调头和上下楼梯等越障过程的分析,设计了机器人的主要结构参数.以上工作为新型救援机器人实物样机的研制及越障性能的测试奠定了基础.     

基于ADAMS的救援机器人越障过程分析及仿真

基于复杂环境下对救援机器人运动性能的研究需要,提出了一种具有越障功能的六履带式机器人,阐述了其机构设计及其实现,为检验设计方案的有效性,对机器人攀越台阶的过程进行分析,并运用ADAMS软件进行仿真。通过动画模拟机器人越障的实际过程,验证其越障性能。     

矿井救援机器人可变形行走机构设计

针对灾变后矿井下的非结构化环境,以提高机器人的越障能力与增强机器人对地形适应能力为目标,设计出一种矿井救援机器人可变形行走机构。通过对机器人跨越垂直障碍过程的分析建立了机器人越障过程的动力学模型。在此基础上,通过ADAMS进行运动仿真,模拟机器人在平面行走的情况以及爬越台阶的运动情况。仿真结果表明:本救援机器人可变形行走机构具有良好的越障能力,同时建立机器人3D打印样机并进行实验验证,实验表明:机器人具有良好的越障能力、较强的环境适应能力、结构紧凑、转向灵活等特点,进一步验证了机构的可行性和越障原理的正确性,为矿井救援机器人的进一步研究提供了理论依据。     

高压输电线路救援机器人结构设计与优化

针对高压输电线路检修人员线上意外事故救援困难,研究提出了一种载人越障救援机器人方案。首先根据高压输电线路救援机器人的作业环境,对救援机器人的越障动作及救援方式进行了规划设计;其次对救援机器人的各个机械结构进行了详细设计;最后对救援机器人的关键承力件进行了静力学分析,并在此基础上对其进行了拓扑优化,实现了该零件的轻量化。本研究为高压输电线路意外事故的机械化救援提供了参考。     

变轮毂救援机器人设计与运动仿真

全球自然灾害和局部战争频发,灾后救援需求越来越大,“以机替人”逐步成为灾后救援的必备手段与趋势,轮式机器人以速度快、效率高等特点广泛应用于救援现场,但在越障能力、地形适应能力方面存在不足。为解决此方面问题,通过结合轮式与连杆机构设计了一种新型的变轮毂救援机器人,应用于平坦和崎岖的地形,提升了轮式机器人的稳定性、机动性与越障能力。首先,基于救援机器人整机性能指标,设计并确定救援机器人各部件参数,并利用SolidWorks进行救援机器人整机三维建模;其次,为保证变轮毂救援机器人本体刚度要求,利用ANSYS分析静力载荷对救援机器人轮毂刚度的影响,并对其进行轮翼结构优化,基于此,完成变轮毂救援机器人最终设计方案的设计;最后,在救援机器人结构设计的基础上,对所提出的机器人进行了动力学分析,基于优化的变轮毂救援机器人,分别进行两种台阶高度（125 mm、320 mm）的越障仿真实验,实验结果验证了所提出的变轮毂救援机器人的有效性与结构设计的合理性。     

摆臂前置救援机器人运动特性分析

介绍了国内外对履带式救援机器人方面的研究,分析当前摆臂式履带机器人机械结构复杂、制造成本高、参与救援较少的国内现状,同时介绍了前置摆臂式履带救援机器人的机械机构和相关的现实意义。分析了之前基于D-H质心模型研究仅考虑质心纵坐标与越障高度关系的局限,在MATLAB中建立越障时质心横、纵坐标的数学模型,分析了其他非结构地形的越障机理,并借助ADAMS进行运动仿真,观察机器人的运动特点,取得相关数据指导当前正在制作的实验样机。阐述了前置摆臂履带救援机器人对当前柔性履带机器人、群体机器人、分布式救援系统、复杂操作平台的开发与实验具有积极作用。     

一种机器视觉的灾后救援机器人系统设计

针对灾后现场地形环境复杂且危险性大的特点,提出一种基于机器视觉的灾后救援机器人(RWTT-I)系统。机器人由视觉控制系统、两个相同的可变形双曲柄(parallelogram double crank,PDC)模块和轮履替换(replaceable wheeltrack,RWT)模块组成。每个PDC模块都可以独立的通过变形越过台阶、壕沟等障碍物,RWT模块在驱动力作用下能以轮式和履带式两种运动模式在各种地形环境下运动,通过视觉系统确定障碍物的位置尺寸来控制机器人调整PDC或RWT模块来越障救援。机器人系统成功的进行越障实验,表明了其越障性能能够满足灾后救援机器人的项目要求,具有很大的应用价值和推广意义。     

井下探险救援机器人的设计

对井下探险救援机器人的移动机构、传动系统和控制系统进行了设计,该设计使机器人履带变形的运动控制变得非常简单,提高了井下救援机器人越沟、爬坡、越障能力。     

一种新型四摆臂履带式救援机器人的行走机构设计

依据灾难救援的现实要求和对国内外救援机器人典型结构的分析比较,提出一种由主体模块、内摆臂模块和外摆臂模块组成的新型行走系统,设计了相应的传动机构及关键尺寸,结合跨越台阶分析了机器人的行走形态及各模块的运动方式,体现了所设计救援机器人的重心位置调节功能在提高越障能力和越障过程平稳性方面的作用。     

一种越障救援机器人的设计

针对地质灾难现场危险性大的特点,设计以STM32F103Z为控制核心的越障救援机器人。该机器人主要由车体、电机驱动模块、超声波检测模块、人体红外检测模块、画面实时传输模块等组成。主要创新是行走机构采用六轮摇杆,具备一定的越障功能;利用红外传感器对地质灾难现场进行生命迹象检测;通过摄像头采集现场画面并无线传输到控制室以实现对现场的实时播放。所设计的越障救援机器人能协助救援人员进入危险复杂的地质灾难现场开展救援工作,降低了救援风险,提高了救援效率,具有很大的应用价值和推广意义。     

履带机器人越障能力优化

为提高大负载双履带式机器人越障性能,研究了一种搭载重型机械臂的双履带式底盘结构侦查机器人。拥有机械臂的双履带式底盘结构机器人为提高越障能力,可以通过利用改变机械臂姿态来优化越障性能。通过理论计算和仿真分析,得出了不同姿态履带机器人越障过程中所需转矩,及越障后地面对负重轮的冲击力,得出了履带机器人最优的越障姿态。本研究对其他双履带式底盘结构机器人提高越障性能和优化越障效果提供了重要的依据。     

轮足式机器人机构设计及越障性能分析

越障能力和地形适应能力是移动机器人性能评价的重要指标。以提高越障能力为目标,设计了一种轮足式越障机器人,采用头部连杆机构辅助越障,同时对其头部连杆机构进行了参数设计。利用瞬时功率守恒原理建立了越障机器人的运动学方程,得到了越障过程中的速度变化规律,在此基础上,采用Adams进行了机器人运动仿真,模拟机器人爬越台阶面的运动情况,并分析了机器人爬越台阶面的越障性能。结果表明,所设计的轮足式机器人具有良好的越障能力。     

六履带机器人结构参数与越障性能的关系

鉴于业界内对六履带机器人结构参数与越障性能之间的关系的研究以及机器人结构设计时理论依据的相对不足,力图从六履带机器人的结构特点和障碍特征着手,探索出六履带机器人对台阶、斜坡、沟道等典型障碍特征的越障性能。在此基础上,得出了机器人的越障性能与其自身结构参数及越障姿态间的内在关系,并通过理论分析和Matlab仿真求出六履带机器人最佳越障性能及对应的结构与位姿参数,为六履带机器人的结构优化设计以及越障时机器人的姿态控制提供了理论依据。     

双摆臂履带可变形机器人结构设计与越障性能研究

为发挥履带可变形机器人最佳越障性能,保证机器人在变形过程中履带长度不变且持续张紧,将椭圆定理和椭圆规原理应用于机器人构型设计,研制了一种新式履带可变形机器人。通过引入后摆臂,丰富了机器人构型变化,机器人重心在前后摆臂转动过程中有较大程度的调节,提高机器人的越障性能。建立坡道、台阶和沟壑等典型障碍的数学模型,对机器人翻越障碍进行步态规划和运动机理分析;建立机器人越障的运动学和动力学模型,分析机器人越障的临界条件和最大数值,利用Adams对越障进行仿真实验,结果验证了理论计算值的准确性和机器人的越障性能。     

履带式越障机器人系统设计

针对复杂地形环境的巡检作业,设计了一种履带式越障机器人。分析了复杂地形特点,确定了履带式越障机器人的系统方案,进而利用组件对机器人及越障机构进行了设计,并搭建了履带式越障机器人机械本体结构。基于BASRA主控板搭建了履带式越障机器人控制系统,并采用模块化的设计思想编写控制系统程序,进行了履带式越障机器人的越障性能试验。试验结果表明,履带式越障机器人可以顺利爬越2层台阶障碍物,为能够在复杂地形下进行巡检作业的机器人研究提供理论依据。     

三节履带式机器人越障分析

设计了一种三节履带式结构机器人,通过轴套轴结构实现了机器人的主运动和摆臂运动的同步进行,有利于机器人功能的实现。为分析机器人的越障性能,选择了阶梯、斜坡、沟道等典型障碍分析了机器人的运动机理及其越障能力,重点研究了机器人翻越阶梯时的运动机理及其越障能力。以三节履带式探测搜救机器人样机为例,分析了机器人仰角、摆臂摆角与越障高度的关系,并用MATLAB仿真得到阶梯高度函数以及相应关系曲线,求出了最大越障高度的理论值,并与实测数据进行了对比。推导出了机器人的最佳越障性能及对应的质心和摆臂的位置,为机器人越障时的控制提供理论依据。     

多功能救援机器人机构设计与机架制作

对用于地震灾害救援的多功能救援机器人,进行机构设计与机架制作探讨.通过对机器人机身杆件的自由度计算、机构极限越障高度计算、机身减振装置设计与机架的制作,完成了对该机器人机械结构的分析与实际制作.     

基于高架四边形结构的越障机器人机构分析和仿真

研究了一种基于高架四边形结构的六轮机器人。机器人结构分为前叉、机体和尾部,前叉及机体两侧采用的能够根据地形被动变形的四边形结构,使得机器人具有较强的被动越障能力。根据越障高度设计的需求,对机器人越障结构进行建模分析,得出机器人越障结构的分析结果。通过ADAMS软件对机器人进行越障性能仿真,获得各轮在运动过程中的动力学参数数据。最后,通过实验,验证了机器人的越障能力。     

关节式履带机器人越障性能分析

以关节式履带机器人为研究对象,详细描述了机器人攀爬楼梯的越障动作规划,考虑了摆臂动作对机器人在越障过程中质心变化的影响,同时以摆臂的初始姿态和特殊姿态作为几何约束条件,基于质心运动学方程和最优化方法分析了机器人的结构尺寸与楼梯台阶宽度、高度、夹角之间的关系,得出了机器人越障的最大高度、宽度,并采用Matlab对机器人的越障性能进行模拟仿真,仿真结果表明了理论分析的正确性,为优化关节式履带机器人的越障性能提供理论依据。