地面武裝機器人機械系統(tǒng)設計與實驗研究.pdf

1、在恐怖活動日益猖獗的嚴峻形勢下，適合城市反恐作戰(zhàn)使用的移動機器人成為世界各國研究的重點，而輕型地面武裝機器人借助其體積小、重量輕、隱蔽性好和生存能力強、具有高機動性和良好的環(huán)境適應性特點，可潛入敵方軍事要地，進行武裝打擊或偵察，實現(xiàn)地面武裝機器人的輕量化、小型化設計能夠大幅度提高移動機器人的作戰(zhàn)性能。
　　 本文以地面武裝機器人為研究對象，進行了系統(tǒng)的研究，具體內(nèi)容包括：地面武裝機器人機械系統(tǒng)方案設計、底盤系統(tǒng)設計、關鍵零件可靠

2、性設計、動力學模型研究、原理樣機實驗以及優(yōu)化設計。
　　 針對地面武裝機器人的作戰(zhàn)任務、環(huán)境、設計要求和技術難點，分別設計了移動底盤系統(tǒng)模塊和上層搭載系統(tǒng)模塊兩部分，通過一個法蘭接口，上層搭載系統(tǒng)可以根據(jù)具體需求選配機械手、可置換武器單元或偵察瞄準設備。在機器人總體設計中始終存在一組矛盾：大動力要求動力部分提供大輸出扭矩，高速度要求動力部分提供高輸出轉速。為解決這一技術問題，設計了一種簡單緊湊的適用于小型移動機器人的兩檔變速機構

3、。使動力性能得到明顯提升，同時兼顧底盤平路高速與爬坡高輸出扭矩兩方面，滿足系統(tǒng)要求。
　　 為了驗證設計的正確性和合理性，運用攝動概率有限元法對關鍵部件進行了可靠性分析。利用ANSYS APDL語言建立了參數(shù)化模型，并且與傳統(tǒng)的可靠性設計相比，計算方法簡單、精度較高，與Monte Carlo法模擬結果的相比，計算量明顯減少。
　　 整個機器人系統(tǒng)的不確定性主要來自移動底盤與搭載系統(tǒng)相互耦合作用和移動底盤與非結構化環(huán)境作用

4、引起的隨機干擾影響。本文將上層搭載系統(tǒng)做一個整體結構考慮，建立一種非完整約束的機器人系統(tǒng)模型。運用極限理論進行正向運動學分析；考慮履帶與地面的相互作用因素，對移動機器人進行了轉向動力學分析，求得滑轉率曲線；利用機器人Lagrange動力學方法和非完整動力學Routh方程建立精確的履帶式地面移動機器人動力學模型；隨后將模型求解出的驅動力曲線與經(jīng)典計算方法得出的結論相對比，驗證了所建數(shù)學模型的可行性。
　　 從機械底盤系統(tǒng)設計、上層