【摘 要】
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自然灾害、意外事件和恐怖袭击频频出现在世界各地,灾害的持续性以及消防环境的恶劣性对消防员搜救带来了严峻考验。搜救机器人的出现,大大减少了施救人员的消防负担和伤亡情况。本文针对搜救机器人安全有效跨越多种地形障碍的要求,设计了一种基于Bricard连杆的可变形搜救机器人,对其进行运动学、动力学理论和仿真研究,并进行了样机研制,本文的主要研究内容如下:首先,从搜救任务的实际需求出发,提出可变形搜救机器人
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自然灾害、意外事件和恐怖袭击频频出现在世界各地,灾害的持续性以及消防环境的恶劣性对消防员搜救带来了严峻考验。搜救机器人的出现,大大减少了施救人员的消防负担和伤亡情况。本文针对搜救机器人安全有效跨越多种地形障碍的要求,设计了一种基于Bricard连杆的可变形搜救机器人,对其进行运动学、动力学理论和仿真研究,并进行了样机研制,本文的主要研究内容如下:首先,从搜救任务的实际需求出发,提出可变形搜救机器人的设计概念,设计一种基于Bricard连杆的可变形搜救机器人。包括考虑杆件体积和关节连接,对Bricard连杆进行变异优化,详细设计连接关节,末端轮,对可变形越障轮进行系统设计;对可变形搜救机器人的驱动控制转换机构进行设计,减少动力源的使用。其次,建立可变形搜救机器人的变形运动学模型,研究机器人电机输入与机器人末端之间的关系;结合Solidworks和ADAMS对搜救机器人变形特性进行仿真研究,验证理论结果的准确性,分析研究变形的位置轨迹和速度曲线特性。再次,阐述可变形搜救机器人的越障策略;建立机器人的越障动力学模型,分析越障过程中的电动机转矩变化情况;建立机器人避障运动学模型,分析电动机输出方式;结合Solidworks与ADAMS对机器人越障过程进行仿真研究,验证理论分析结果的准确性,分析越障轨迹的平滑性;建立搜救机器人的稳定锥模型,研究机器人爬坡时的稳定性。最后,构建整个可变形搜救机器人的控制策略,并且基于以上研究,进行整机的工程化设计,对实验样机的元器件进行选型,完成整机的装配;最后使用原理样机,进行了爬楼梯实验。本文面向消防作业实际,考虑搜救机器人对复杂地形的适应力,对提出的一种基于Bricard连杆的可变形搜救机器人进行了设计与开发,为搜救机器人越障性能研究提供了参考。
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