微型可投擲機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與作業(yè)過程研究.pdf

1、近年來，全球范圍內(nèi)的恐怖主義事件呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，由此造成了巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失，這就要求提供一種能夠在受限的空間下執(zhí)行秘密偵察任務(wù)的機(jī)器人。本文設(shè)計(jì)研發(fā)了一款可投擲的偵查機(jī)器人，它可應(yīng)用于某些特定環(huán)境，如情況不明的建筑物內(nèi)、人類無法到達(dá)的狹小空間以及充滿有毒氣體的惡劣環(huán)境等。這種機(jī)器人可由單兵攜帶，必要時(shí)可由窗戶或洞口拋擲進(jìn)入到目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行偵察活動(dòng)。
　　基于可投擲機(jī)器人的特點(diǎn)，采用啞鈴式的兩輪結(jié)構(gòu)，使用尾巴提供支撐。為提高抗沖擊能

2、力，采用了獨(dú)特的減震結(jié)構(gòu)。整機(jī)基于模塊化設(shè)計(jì)方法，便于裝拆，并且可通過換裝不同形狀的移動(dòng)輪獲得不同的路面適應(yīng)性。
　　使用SolidWorks完成了機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和三維建模。針對(duì)機(jī)器人的三種不同投擲情況:1m高處垂直跌落、2m高處平拋以及2m高處45°斜拋，使用ANSYS WORKBENCH分別進(jìn)行了投擲運(yùn)動(dòng)過程仿真，獲得了機(jī)器人在空中的姿態(tài)變化情況以及落地瞬間的姿態(tài)、速度和加速度。
　　針對(duì)機(jī)器人水平、斜45°、垂直以及

3、尾巴朝下四種跌落方式，聯(lián)合使用WORKBENCH和LS-DYNA分別對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了跌落瞬態(tài)過程仿真，獲得了機(jī)器人觸地部件的沖擊形變以及整機(jī)在跌落過程中速度、加速度的變化規(guī)律。
　　結(jié)合跌落碰撞過程仿真結(jié)果，對(duì)主體外殼進(jìn)行了模態(tài)分析，校核了外殼的力學(xué)性能和穩(wěn)定性;以最大應(yīng)力、最大變形的最小化為目標(biāo)，對(duì)輸出軸的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，顯著減小了最大變形量和最大應(yīng)力。
　　制作了多臺(tái)機(jī)器人樣機(jī)，進(jìn)行了遙控操作、投擲跌落以及下樓梯測(cè)