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1、畢業設計（論文）開題報告
題 目
履帶式移動機器人結構設計
系 部
機電系
專 業
機械工程及自動化
學生姓名
學號
指導教師
職稱
畢設地點
1課題綜述
1.1履帶式移動機器人設計的意義
在世界各地，由于自然災害、恐怖活動和各種突發事故等原因，災難經常發生。 在災難救援中，救援人員只有非常短的時間(約48小時)用于在倒塌的廢墟中尋找幸存者，否則發現幸存者的幾率幾乎為0。 在這種緊急而危險的環境下，救災機器人可以為救援人員提供幫助。 因此，將具有自主智能的救災機器人
2、用于危險和復雜的災難環境下“搜索和營救”。它們不但能夠幫助工作人員執行救援工作，而且能夠代替工作人員執行搜救任務，在災難救援中起著越來越重要的作用。
具體表現為: (1)機器人具有靈活性好、機動性強的特點，有較好的爬坡和越障能力，能適應現場各種各樣的地理環境。 比如，蛇形救災機器人能適應任何的復雜環境，在井下能自由運動。 (2)機器人的探測技術發展迅速，能迅速找到井下遇險礦工的位置。 機器人利用傳感器通過探測井下遇險礦工的呻吟聲、體溫的變化及心臟跳動的頻率的信息能找到他們的位置。 其次，機器人的視頻探測器(CCD攝像頭)具有信息直觀、能實現計算機輔助控制等特點，可以將現場環境的圖像返回到救災
3、中心，為進1步控制機器人的運動方向，制定下1步救災的方案提供決策依據。 最后，機器人還能進入井下區域，監測事故現場(如溫度、瓦斯以及有害氣體的濃度)的變化，防止事故的2次發生。 (3)機器人具有為井下遇險礦工投放小包食品、藥物和通訊裝置等輔助功能，能有效地減少遇險礦工的傷亡人數。
1.2履帶式移動機器人國內外的現狀
從20 世紀80 年代起，國外就對小型履帶式機器人開展了系統研究。其中影響較大的是美國的NUGV 機器人、URBOT 和Talon 機器人。我國對履帶式機器人的研究也取得了一定成果，如北京航空航天大學研制的可重構履腿機器人、沈陽自動化研究所研制的CLIMBER 機構履腿機器人、
4、沈陽自動化研究所研制的CLIMBER 機器人、北京理工大學研制的四履腿機器人等。
綜合分析國內外所研究的履帶式移動機器人，大致可分為單節雙履帶式、雙節四履帶式、多節多履帶式、多節輪履復合式以及自重構式移動機器人。
（1）單節雙履帶式移動機器人
由中國航天科工集團第四研究院探測與控制技術研究所研制的雪豹20 是我國新一代排爆機器人，用于代替人工在危險區域進行危險物搜索和排除，以減少人員傷亡。該機器人能適應野外惡劣環境，能夠抓取15kg 重的可疑物，可放置帶線引爆裝置；通過更換專用手抓可實現不同形狀目標的抓取
由美國白特爾公司（Battelle）開發的ROCOMP 機動平臺主要用于運輸軍用
5、物資，其可上下樓梯和斜坡，能通過窄小房間和過道，采用無線電控制或按計算機預編程路線行駛，行駛中還能自動避開障礙物。
雪豹20 機器人
（2）雙節雙履帶式移動機器人
Quince 是一款由日本千葉工業大學開發的小型機器人。其體積只有玩具車大小，配備有四套滾輪、踏板設備以及6 個電燈馬達。Quince 機器人的機械手靈活到足以抓住門把手而打開門，可以運送食物或其他補給品，尤其是傳感器，它裝備的紅外感應器同時也是二氧化碳探測器，能夠監測人體呼吸和體溫狀況。
Quince 機器人
美國iRobot 公司的Warrior（斗士）機器人，其已與日本國產清掃機組合，依靠履帶在建筑物內進行移
6、動清掃作業，此組合也可用于其他作業。
Warrior 機器人
（3）多節多履帶式移動機器人
由中國航天科工集團第四研究院探測與控制技術研究所研制的“排爆奇兵”機器人，其是我國新一代排爆機器人，用于代替人工在危險區域進行危險物搜索和排除。該機器人能適應野外惡劣環境，能夠抓取20kg 重的可疑物，可放置帶線引爆裝置，通過更換專用手抓可實現不同形狀目標的抓取。
“靈蜥-B”型遙控移動式作業機器人是一種具有抓取、銷毀爆炸物等功能的新型機器人。它由本體、控制臺、電動收纜裝置和附件箱四部分組成，體形“矯健” 由電池電力驅動，可維持工作數小時；三段履帶的設計可以讓機器人平穩上下樓梯，跨越0.45
7、m 高的障礙，實現全方位行走，具備較強的地面適應能力。
“排爆奇兵”機器人
（4）多節輪履復合式移動機器人
輪履復合式一般為3 節，其中間為輪式，兩端為履帶臂。這種結構形式既可以充分發揮輪子的快速功能，又可以突出履帶良好的地面適應性。目前國內外正在積極開發該種機器人。像Y.Maeda 等多功能機器人、Andros 系列機器人以及中科院沈陽自動化所研制的CLIMBER 機器人等。
美國Remotec 公司（諾思羅普-格魯曼集團下屬全資子公司） 生產的MINI Andros II 機器人，其是Andros F6A 機器人的小型化版本，質量54kg，最大越障礙高度0.25m，輪胎可快
8、速拆卸變為履帶模式，可自由攀爬樓梯。Andros 系列機器人已經有600 多臺在服役，用戶包括SWAT、美國海軍陸戰隊等。
MINI Andros II 機器人
2001 年研制的Andros F6A 機器人如圖6 所示，其也是美國Remotec 公司的產品，自重160kg，最大抓重25kg；行進速度5.5km/h，連續可調；爬坡能力45°，可自行上樓梯；機械手底盤可旋轉，輪胎可快速拆卸變為履帶模式；可快速裝備北約標準12 號散彈槍、催淚彈發射器、煙幕發射器、激光或視頻瞄準器等。2003 年開始在伊拉克使用。
Andros F6A 機器人
履帶式移動機器人具有較強的實用
9、性和廣泛的適用性。履帶式機器人的研究與發展將方便人民日常的生產生活同時也方便了科學探測。
參考文獻
［1］ Paul J L，NICHOLAS F，TORRIE M R，et al．Chaos an intelligent tracks，and legs［C］. Proceedings of SPIE，2005（5804）：427-438．
［2］ GRUARNIERI M，DEBENEST P，INOH T，et al． Development ofhelios VII: an arm-equipped tracked vehicle foe search an searchand r
10、escure operations ［C］．Proceedings of 2004 IEEE/RSJInternational Conference on intelligent Robots and Systems，SendaiJanpan，2004：39-45．
［3］ FRANCOIS M，DOMINIC E．Multi-modal locomotion robotic platformusing leg-track-wheel articulations ［J］．Autonomous Robots，2005（18）：137-156．
［4］ 王挺，王超越，趙憶文．多機構符合智能移動
11、機器人的研制［J］機器人，2004，26（4）：289-294．
［5］ 陳淑艷，陳文家．履帶式機器人研究綜述［J］．機電工程，2007，24（12）：109-112．
［6］ Paul J L，NICHOLAS F，TORRIE M R，et al．Chaos an intelligenttracks，and legs［C］. Proceedings of SPIE，2005（5804）：427-438．
［7］ 徐威，于新瑞，汪國寶，等．自重構機器人的自組織變形［J］．機器人，2002，24（6）：521-525．
［8］ Yim M，Duff D G，Roufas K D．Pol
12、yBot：a modular reconfigurablerobot［J］． Proc IEEE/ICRA'00，2000．
［9］ Yoshida E，Murata S，et al．A distributed reconfiguration methodfor 3D homogeneous structure［J］． Proc IEEE/IROS'98，1998．
［10］ 孫鵬，陸懷民，郭秀麗. 一種輪履復合式森林巡防機器人［J］. 森林工程，2010，26（1）：29-32.
［11］ Rus D，Vona M．A physical implementation of self-r
13、econfiguringcrystalline robot［J］． Proc IEEE/ICRA'00，2000．
［12］ Chirikjian G，Pamecha A．Bounds for self-reconfiguration of metamorphicrobots［J］． Proc IEEE/ICRA’96，1996．
［13］ Fukuda T，Kaga T，Sekiyama K．The meaning of functional reconfigurationunder the dynamic environment and system behavior ［J］． Pro
14、cIEEE/IROS’96，1996．
［14］ 費燕瓊，張鑫，夏振興．自重構模塊化機器人的運動空間及自變形算法［J］．機械工程學報，2009，45（3）：197-202．
［15］ YOSHIDA E，MURATAS，KAMIMURA A，et al．A self -reconfigurable modular robot reconfiguration planning andexperiments ［J］．International Journal of Robotics Research，2002，21（10-11）：903-915．
［16］ FRANCOIS M，DOMINI
15、C E．Multi -modal locomotion roboticplatform using leg -track -wheel articulations ［J］．AutonomousRobots，2005（18）：137-156．
1. 畢業設計任務要研究或解決的問題和擬采用的方法：
2.1研究及解決的問題
1、 ?履帶式移動機器人發動機的選擇
2、 ?履帶式移動機器人傳動系統的設計
3、 ?履帶式移動機器人減震系統的設計
4、 履帶式移動機器人履帶的設計及選擇
5、 繪制履帶式移動機器人裝配圖
2.2 采用的方法
1、根據所需要的提供功率和扭矩選擇查閱資料選擇發動機
2、根據最終要求的移動速度，結合發動機、履帶輪等機構初步估算傳動比，然后根據估計得到的傳動比設計減速器
3、參照已有移動機器人上的實例設計減震系統
4、根據地面情況、車身重量、驅動節圓半徑等參數設計選擇履帶
5、運用CAD繪制二維裝配圖級零件圖或者Proe、UG建三維模型，裝配后直接出二維圖
指導教師意見（對課題的深度、廣度及工作量的意見和對畢業設計（論文）結果的預測）：
指導教師簽字： 年 月 日
上級審查意見：
負責人簽字： 年 月 日
履帶式移動機器人結構設計開題報告
