履带式机器人结构设计说明书

摘要：随着我国改革开放的不断开展，我国经济建设和技术应用都得到了高速稳定的发展，机器人已成为制造加工行业必不可少的关键设备，机器人可以分为关节机器人和移动机器人两种，关节机器人通常情况下是固定不动的，所以其工作范围非常局限，而移动机器人恰恰克服了这一技术难题，随时随地的移动大大的增加了机器人的使用区间，使得机器人能够更加方便快捷的完成各项任务。

移动机器人相比普通关节机器人增加了移动机构，移动的方式多种多样，有腿式移动机构，轮式移动机构，履带式移动机构等等，选择何种移动方式决定了移动机器人的工作性质和内容。

本篇论文中提出了一种结构巧妙、机动性好、稳定性能高的多功能履带式机器人设计方案，本方案对履带式机器人技术进行深入分析研究，其工作原理是：利用履带式机器人的双节双履带进行支撑机器人本体进行移动，通过调整两节履带的角度来翻越障碍，最终实现机器人自由移动的目的。

多功能履带式机器人作为一种新型的移动机器人，对此进一步的研究也是不能忽视的。

关键词：机器人；移动机器人；履带式机器人AbstractWith the continuous development of China's reform and opening up, China's economic construction and technology applications have been high-speed and stable development, the robot has become a manufacturing and processing industry essential essential equipment, robots can be divided into joint robot and mobile robot two, joint robot Usually the case is fixed, so its working range is very limited, and mobile robots just to overcome this technical problems, anytime, anywhere the mobile greatly increased the use of the robot range, making the robot can more quickly and easily complete the task.Compared with the common robot, the mobile robot has increased the movement mechanism, the movement way is varied, the leg movement mechanism, the wheel movement mechanism, the crawler movement mechanism and so on. What kind of movement mode is selected determines the working nature of the mobile robot and content. This paper presents a multi-functional crawler robot design scheme with clever structure, good mobility and high stability. The scheme is based on the deep analysis of the crawler robot technology. The working principle is that the use of the double- Section of the double track to support the robot body to move, by adjusting the angle of the two tracks to cross the obstacles, and ultimately achieve the purpose of free movement of the robot. Multi-function crawler robot as a new type of mobile robot, this further study can not be ignored.Keywords: robot，Mobile robots, Crawler robots目录Abstract (II)目录 (III)第一章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2移动机器人的发展概况 (1)1.3 Solidwork软件的介绍 (2)1.4 有限元分析的介绍 (3)1.5 课题研究的意义及目的 (4)第二章多功能履带式机器人的设计 (5)2.1 多功能履带式机器人的设计要求 (5)2.2多功能履带式机器人的设计概述 (5)2.2.1多功能履带式机器人与其他类型移动机器人原理的对比 (5)2.2.2多功能履带式机器人与其他类型移动机器人特点的对比 (8)2.2.3 多功能履带式机器人的设计参数 (8)2.3多功能履带式机器人的具体设计 (8)2.3.1 机器人底座结构设计 (9)2.3.1.1行走电动机的设计与选型 (9)2.3.1.2减速器齿轮的设计 (12)2.3.1.3齿轮齿数的选择 (13)2.3.1.4直齿圆柱齿轮静力及接触分析的理论计算 (14)2.3.1.5直齿轮静力及接触的有限元分析 (17)2.3.1.6链传动的设计 (19)2.3.2机械手臂结构设计 (21)2.3.2.1机械手臂转动电机的设计与选型 (21)2.3.2.2机械手臂转动结构的设计 (23)第三章总结与展望 (24)参考文献 (24)第一章绪论1.1 引言随着我国改革开放的不断开展，我国经济建设和技术应用都得到了高速稳定的发展，机器人应用的地方变得越来越多，从单一的生产制造业发展到各行各业，甚至延伸到排爆等危险的具体工作。

浅述小型铰接式履带机器人的设计小型铰接式履带机器人是一种具有灵活运动能力的机器人，它能够在复杂的环境中执行各种任务，比如搜救、排雷、勘察、搬运等。

本文将对小型铰接式履带机器人的设计进行浅述，包括其结构设计、动力源、控制系统以及应用领域等方面。

1. 结构设计小型铰接式履带机器人通常由底盘、铰接机构、履带、传动装置、控制系统等部分组成。

底盘是机器人的主要承载结构，上面安装有铰接机构和传动装置，以及各种传感器和执行机构。

铰接机构是机器人的运动关节，能够使机器人在不平整的地面上保持稳定的姿态，并完成复杂的运动。

履带是机器人的移动装置，能够提供足够的牵引力和通过能力，使机器人能够在各种地形中自如移动。

传动装置则是机器人的动力传递部件，通常由电机、减速器和驱动轮等组成，能够提供足够的推动力和灵活的操控性能。

2. 动力源小型铰接式履带机器人通常采用电动驱动方式，通过搭载锂电池等能源储存装置，以电能为动力源。

通过控制电机的工作状态，可以实现机器人的前进、后退、转向、提升等各种动作。

在一些特殊场合，也可以采用内燃机或者气动驱动方式，以适应特定的工作环境和任务需求。

3. 控制系统小型铰接式履带机器人的控制系统通常由传感器、执行机构、控制器等组成。

传感器能够获取环境信息和机器人状态，比如地形、温度、湿度、姿态等，以便控制系统做出相应的反应和调整。

执行机构能够根据控制信号完成特定的动作，比如电机控制履带的转动，使机器人前进或者后退。

控制器则是控制系统的核心部件，能够对传感器获取的信息进行处理和分析，然后生成相应的控制信号，驱动执行机构完成各种动作。

4. 应用领域小型铰接式履带机器人具有灵活性、适应性和多功能性，可以适应各种复杂环境和任务需求，因此具有广泛的应用领域。

比如在搜救领域，可以通过小型铰接式履带机器人进入狭窄、困难的环境中，执行搜救任务；在排雷领域，可以通过小型铰接式履带机器人进行排雷作业，保障人员的安全；在勘察领域，可以通过小型铰接式履带机器人进行地质勘察、矿山探测等工作；在搬运领域，可以通过小型铰接式履带机器人执行货物搬运、装卸作业等任务。

履带机器人使用说明书履带移动机器人RBT-LD01S使用说明书V 2.0苏州博实机器人技术有限公司.07目录一、模块介绍...................... 错误!未定义书签。

1.1 视觉传感器模块 .............. 错误!未定义书签。

1.2 激光传感器模块 .............. 错误!未定义书签。

1.3 超声传感器模块 .............. 错误!未定义书签。

1.4 倾角计模块（电子罗盘）........... 错误!未定义书签。

1.5 红外传感器模块 .............. 错误!未定义书签。

1.6 无线音视频传输模块 ............. 错误! 未定义书签。

1.7 无线数传模块 ............... 错误!未定义书签。

二、运动控制系统................... 错误!未定义书签。

2.1 运动控制系统简介.............. 错误!未定义书签。

2.2 运动控制系统的安装............. 错误!未定义书签。

2.3 运动控制板外部扩展............. 错误!未定义书签。

2.4 运动控制板接线图及通讯格式 ......... 错误!未定义书签。

三、嵌入式控制系统 .................. 错误!未定义书签。

四、电源系统 ..................... 错误!未定义书签。

五、履带机器人介绍 .................. 错误!未定义书签。

5.1 开关控制板................ 错误!未定义书签。

5.2 传感器接口板 ............... 错误!未定义书签。

5.3 上位机与充电接口板............. 错误!未定义书签。

5.4 外部传感器................ 错误!未定义书签。

5.5 功能模块................. 错误!未定义书签。

摘要本次设计的是一款履带式搜救机器人基础级载体，设计内容包括设计行走底盘和四自由度手臂以及对机器人的局部受力情况作了具体的分析。

设计整体机器人结构。

在设计过程中，不断的观察分析其他机器人的结构，吸取前人经验，进行方案比较选定。

本次毕业设计的重点在于机器人的研究设计工作，由于机器人整体的设计难度较大，材料和机构精度要求较高，本设计产品还不能作为成熟产品进行加制造，只能形成设计方案。

关键字：机器人；履带底盘；机械臂；控制电路AbstractWhat this design was a section of marching fire robot foundation level carrier, the design content walks the chassis including the design and the four degrees-of-freedom arms as well as has made the concrete analysis to robot's partial stress situation. Trial manufacturing overall robot structure. In the design trial manufacturing process, the unceasing observation analyzes other robot's structure, absorbs the predecessor to experience, carries on the plan quite to designate. And goes down to the factory to process one to carry on the study, brings to completion the processing technique of manufacture, avoids stepping onto only pauses the written design to be separated from the actual manufacture the tortuous path.This graduation project's key point lies in robot's trial manufacturing research work, because the robot whole's design difficulty is big, the material and the organization accuracy requirement is high, this trial manufacturing product has not been able to take the mature product to carry on adds the manufacture, can only do for the guidance prototype supplies the reference.Key words: Robot; Caterpillar band chassis; Mechanical arm; Control circuit目录摘要 (I)Abstract (II)绪论 (1)1.1 项目概述 (1)1.2 目的及意义 (1)1.3 国内外发展概况 (2)1.4 主要研究内容 (5)第二章方案比较与方案选择 (6)2.1 行走机构方案比较 (6)2.2 手臂机构方案比较 (8)2.2.1 蠕动式机械臂 (8)2.2.2 沿X、Y、Z坐标轴直线移动机械臂 (9)2.2.3 仿人类手臂式机械臂 (9)2.3 机械手的设计 (10)2.3.1 机械手主要组成： (10)2.3.2 手部总体确定： (10)2.3.3 手指式手部的类型 (10)2.3.4 手部要求： (11)2.3.5 设计时应注意的问题 (11)2.3.6 手指夹紧力的计算 (11)2.4 驱动力的计算 (12)2.5 手臂的设计 (12)2.5.1 设计时注意的问题 (12)2.5.2 动力的计算 (13)第三章整体机构设计 (14)3.1 爬楼梯的力学原理 (14)3.2 回转盘机 (14)3.2.1构设计机电动机选择 (14)3.3 履带驱动轮机构设计机电动机选择 (15)3.4部分校核主要参数计算方法及强度校核 (16)3.4.1轮齿传动 (16)3.4.2蜗杆传动 (19)3.4.3螺纹连接 (26)3.5本章小结 (31)第四章控制电路及控制器设计 (33)4.1控制电路设计 (33)4.2 开关元件选用 (34)4.3 控制器设计 (34)4.4 本章小结 (35)第五章设计总结 (37)参考文献 (38)致谢 (39)附录一：英文原文 (40)附录二：中文翻译 (54)绪论1.1 项目概述本文介绍的是一种履带式搜救机器人设计, 结构简单、制造方便、性能可靠、成本低廉。

履带轮机构爬墙机器人的设计摘要：本文介绍了一种能够攀爬竖直平面的新概念爬墙机器人。

这种机器人的两个履带轮上安装有24个吸盘，通过一条履带连接两个履带轮实现了机器人以15m/min速度高速连续运动。

当其中一个履带轮转动时，粘附在竖直墙面上的吸盘则通过专门设计的机械阀控制实现顺序起动。

本文中将介绍履带轮的工程分析和结构设计，包括履带轮的机械控制阀和整体结构。

这种机器人是一个独立式的机器人，它的真空泵和电源是一体式的，并且进行远程控制。

机器人的爬墙能力通过竖直钢板测试进行评价。

最后介绍了利用田口法来减小真空中压力的最优化实验的实施步骤。

关键词：爬墙机器人吸盘履带轮机械阀田口法1．介绍移动式机器人已经被广泛应用于高空作业中，例如清理高层建筑的外墙、修建高层建筑物、给大型轮船喷漆、监控核能工厂的储藏柜等，因为这些工作一般都很重要，但是又极度的危险。

因此，移动式机器人中比较特殊的研究领域——爬墙机器人已经在全世界各个地方进行广泛的研究并且有了很好的发展。

当前大部分的爬墙机器人可以归结为两类：牵引式和粘附式。

粘附式爬墙机器人具有一个粘附式机构，通过吸力、磁力、范德华力及微刺互锁作用粘附在墙壁上。

磁力粘附机构仅在工作墙面由铁磁性表面组成时才会使用。

微刺结构机器人可以很好地粘附在粗糙墙面上，但是却不适用于玻璃、天花板之类的光滑表面。

利用范德华力的机器人则是模仿了壁虎的干燥粘合能力。

这种粘附机构比较奇特，它不需要能量，但是粘附力的大小受粘附表面的粗糙度影响较大，因此需要更多的研究来确认这种机构的适用性。

吸盘式机构则广泛应用于工业机器人中。

相比于其他机构，吸盘式机构具有最好的适用性和耐用性。

根据移动机构的不同，机器人可以分为三种：步行式、滑行式和履带轮式。

步行式爬墙机器人的优点是它能够适应凹凸不平的墙面。

但是由于其执行器和步法控制器数目多，步行式爬墙机器人重量大且控制系统相对复杂。

这就导致了机器人运动速度低且不连续。

多功能履带式设计设计说明书：多功能履带式1.引言本文档旨在提供关于多功能履带式的详细设计说明。

该具有广泛的应用，可用于各种场合，如工业生产、建筑施工、救援和勘探等。

本文档将对该的总体设计、硬件组成、软件编程等方面进行详细介绍。

2.总体设计2.1 目标在本章节中，我们将确定多功能履带式的设计目标，包括但不限于的尺寸、负载能力、移动速度和操作简便性等方面。

2.2 结构设计该采用履带式结构，以实现在各种地形条件下的稳定移动。

细化设计包括底盘结构、履带布置、履带轨道、驱动系统等。

2.3 控制系统设计该配备先进的控制系统，以实现自主化操作。

控制系统设计包括传感器选择、数据处理、路径规划与导航、-人机界面等方面。

3.硬件组成3.1 机械结构该的机械结构由底盘、上层结构、驱动系统和传感器等组成。

详细介绍机械结构的设计、材料选择和制造工艺。

3.2 电子系统该的电子系统包括控制器、传感器、电源、通信模块等。

细化介绍每个组成部分的功能和选型。

4.软件编程4.1 控制算法多功能履带式的控制算法包括路径规划、导航、障碍物避免和动态平衡控制等。

详细介绍每个控制算法的原理和实现方式。

4.2 编程框架本章节介绍软件编程框架的设计，包括任务分配、数据通信、多线程编程等方面。

5.附件本文档涉及的附件包括的结构图纸、电路图纸、软件代码等。

附件可随文档一起发送。

6.法律名词及注释6.1 法律名词在本文档中涉及的法律名词有：知识产权法、专利法、著作权法等。

这些法律名词的具体定义和解释，请参考相关法律法规。

6.2 注释在本文档中，一些专业术语或简写词汇可能会有特定的注释说明，以帮助读者更好地理解文档内容。

河北工业大学城市学院 毕业设计说明书作者：王佳 学号：063268系：机械工程专业：机械设计制造及其自动化题目：多感官履带式移动机器人平台设计指导者：丁承君 教授(姓名) (专业技术职务)评阅者：(姓名) (专业技术职务)2010年 6 月 1日毕业设计中文摘要多感官履带式移动机器人底盘设计摘要：多感官履带机器人是国家高技术发展研究计划（863）支持项目之一，包括双节履带直流伺服驱动底盘和机器人多感官头部以及传感器系统和计算机控制系统。

本题目的设计目标是完成底盘机械结构设计，完成底盘驱动系统的电机功率扭矩等参数计算校核、选型。

本设计利用了机械设计、机械制造、机电传动等专业知识，解决多感官履带式机器人移动平台的驱动、移动平台的机械系统设计以及多节履带和附属部件的设计。

本设计的具有较强的实用性，可以作为各种移动机器人平台以及其它移动设备的载体。

关键词： 机器人 平台设计 履带设计毕业设计（论文）外文摘要Title The Chassis Design of Multi-sensory Crawler-type Mobile RobotAbstractThe multi-sensory crawler robot , which includes the twin-crawler DC servo drive chassis and multi-sensory robot head as well as the sensor systems and computer control systems , is one of the items supported by The National High Technology Research and Development Program (863 Program).This subject is designed to complete the chassis mechanical structure design,to complete the parameter calculation and proof-reading such as the torqueof the electric-motor power of the chassis drive system and to complete the proper type-selections.In this design specialized knowledge such as the mechanical design, the machinery manufacturing and the mechanical & electrical transmissionis used to design the drive system,mechanical system,multi-section crawler system and ancillary components of the mobile chassis of the multi-sensory crawler robot. This design has strong practical applications, it can be used as the chassis of many kinds of moving robots and also as the carrierof other moving equipments.Keywords： Robot Chassis design C rawler design目录（Index）1 绪论1.1 研究现状 (1)1.2 研究意义及目的 (2)1.3 应用情况 (3)1.4 研究方向 (4)1.5 虚拟设计技术在多感官机器人中的应用 (5)2 课题内容及其参数要求2.1课题主要解决的问题 (6)2.2 遇到的主要问题 (7)2.3解决问题的方法 (7)2.4 参数要求 (7)3 总体设计方案3.1 底盘设计 (8)3.2 传动系统设计 (10)3.3 驱动系统设计 (11)3.4 小结 (12)4 移动平台底盘的机械设计4.1 底盘设计 (14)4.2 摆臂设计 (15)4.3 多感官传感器 (18)4.4 承载轮 (18)4.5 履带 (19)4.6 外壳及辅助装置 (20)5 移动机器人动力系统设计5.1 基于平地最大速度的驱动电机功率计算 (22)5.2 基于爬坡最大坡度的驱动电机功率计算 (23)5.3 直流伺服电机的选型 (24)5.4 电源选择 (26)5.5小结 (26)6 传动系统设计6.1 后轮减速器系统 (27)6.2 摆臂传动系统 (29)7 移动平台关键零部件有限元分析和校核7.1 底盘的有限元分析 (30)7.2 行星轮外支架有限元分析 (32)7.3 摆臂支架有限元分析 (32)7.4 小结 (34)8 总结及展望 (34)致谢 (34)参考文献 (35)1、 绪论1.1 移动机器人的研究现状移动机器人的研究始于60 年代末期。

1 绪论1.1机器人发展概况在工业机器入问世30多年后的今天；机器人己被人们看作是一种生产工具。

在制造、装配及服务行业，机器入的应用取得了明显的进步。

由干传感器、控制、驱动及材料等领域的技术进步，通过智能机器人系统首次在制造领域以外的服务行业，开辟了机器人应用的新领域，让机器人作为“人的助手”，使人们的生活质量得以提高。

目前在许多领域己经进行了很大的努力来开发服务机器入系统，并力争在较大范围内使用它们。

这些机器人系统尽管有不同的应用领域，但它们所从事的工作仅限于维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援及数据采集等方面。

机器人是一个通用的自动化装置。

国际标准化组织(1SO)的定义：“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行各种任务”。

从1954年美国工程师乔治.大卫发表了《适用重复作业的通用性工业机器人》论文开始，到1962年美国联合控制公司推出第一台机器人“尤尼麦特”为止。

机器人开始在工业生产的各种场合中，起到了置关重要的作用。

而在所有的机器人研究中，尤使日本的机器人研究最为突出。

现在国外大多都在致力于直立行走机器人和微型机器人的研究。

特别是注重对于机器人控制和视觉识别方面的研究。

对于行走机器人而言，最引起大多数科学家注意的是对于视觉识别方面的研究。

并且也取得了许多可人的成果。

行走机器人分很多种，不仅有直立式，还有履带式，多支点式等等。

而这里只谈谈履带式行走机器人。

履带式行走机器人是一种利用履带进行支撑机器人机体的移动机器人目前我国发展了多履带式机器人，有四条和六条履带的移动机器人。

他们的优点是转向方便移动稳定的特点，所以适合在恶劣的条件下进行工作。

1.2 履带式行走机器人概述所谓履带式行走机器人（我们这里指的是普通的履带式行走机器人）利用两条履带进行支撑机体进行移动的机器人。

它具有运行稳定，转向灵活，能够越过较小的障碍，并且承载重量较大的特点。

摘要煤矿灾害尤其是瓦斯煤尘爆炸事故发生后,矿井环境十分复杂,井下因灾受伤人员面临极其危险的状况,需尽快地转移与救护；而救援工作异常困难和危险,往往在救援工作中造成救护人员的伤亡。

研发代替或部分代替救护人员及时、快速深入矿井灾区进行环境探测和搜救工作的救灾机器人具有极其重要的意义。

本论文研究工作的目的是设计结构新颖、具有独创性的可携带、抗一定冲击的履带移动机器人，以能够适应在恶劣环境和复杂路况下工作。

通过在移动系统上加载不同的模块，能够实现搜救机器人不同的使用功能，本研究意义在于为后续设计的搜救机器人提供一个基础的动力平台，以便于能够开发出更多使用功能的搜救机器人。

本研究所设计的搜救机器人移动方案是履带式驱动结构。

该方案采用模块化设计，便于拆卸维修，可以分段自适应复杂路面，并可主动控制两侧翼板模块的转动来调节机器人姿态变化，辅助爬坡、越障和跨沟；机器人经过合理的结构布局和设计后具有良好的环境适应能力、机动能力并能抵抗一定高度的掉落冲击。

所设计的机器人移动机构主要由四部分组成：主动轮减速驱动机构、翼板转动机构、自适应路面执行机构、履带及履带轮运动机构，本论文对上述各部分方案分别进行论证、结构设计计算、3D建模，并设计了搜救机器人虚拟样机。

关键字：搜救机器人；复合移动机构；模块化设计；AbstractCoal mine disasters,especially gas and coal dust explosion, mine environment is very complex and wounded tolls mine face extremely dangerous conditions,be transferred as soon as possible and rescue.and rescue work extremely difficult and dangerous, often resulting in the rescue work in the ambulance casualties.R & D to replace or partially replace the ambulance personnel in a timely manner, quick in-depth environmental exploration and mine disaster relief robot search and rescue work is extremely important The purpose of this thesis is to design novel structure, its unique portable,shock intelligently tracked mobile robot, in order to be able to adapt to the harsh environment and the complicated road to work.Mobile systems loaded by different modules, search and rescue robots can be achieved using different functions, this study is important because other people's search and rescue robot designed to provide a basis for the dynamic platform to facilitate greater use of features can developsearch and rescue robots.This resoarch is moving search and rescue robot crawler.The program is modular in design, easy disassembly maintenance, can be complex adaptive sub-surface, active control can turn on both sides of flange module to adjust the robot pose changes, supporting climbing,obstacle and cross-channel.The design of the robot moving mechanism mainly consists of four components. Active wheel reducer drive mechanism, flange rotation institutions, adaptive road implementing agencies, sports organizations track and track wheels, part of the paper on the above programs were carried out feasibility studies, structural designcalculation, 3D modeling , and design a rescue robot prototype.Key words: search and rescue robots; composite mobile body; modular design目录前言 (1)1 绪论 (3)1.1 课题研究背景及意义 (3)1.1.1 课题研究背景 (3)1.1.2 课题研究意义 (3)1.2 国内外的研究概况 (5)1.2.1 国外研究现状 (5)2.2国内研究现状 (10)1.2.3 发展趋势 (11)2 搜救机器人的总体结构方案设计 (12)2.1 井下复杂环境对救灾机器人的要求 (12)2.2 典型移动机构方案论证分析 (13)2.2.1 轮式移动机构特点 (13)2.2.2 腿式移动机构特点 (14)2.2.3 履带式移动机构特点 (15)2.2.4 履、腿式移动机构特点 (16)2.2.5 轮、履、腿式移动机构性能比较 (17)2.3 本研究采用的行走机构 (17)2.4 救灾机器人性能指标与设计 (18)2.5 本章小结 (19)3矿用搜救机器人运动参数设计计算 (20)3.1机器人越障分析 (20)3.1.1机器人跨越台阶 (20)3.1.2跨越沟槽 (21)3.2斜坡运动分析 (22)3.3 本章小结 (23)4机器人移动平台机械设计 (24)4.1驱动电机的选则 (24)4.1.1基于平地的最大速度的电机功率计算 (24)4.1.2爬坡最大坡度的驱动电机功率计算 (25)4.2 本章小结 (26)5 驱动轮减速器设计 (27)5.1减速器方案分析 (27)5.1.1减速器应满足的要求 (27)5.1.2 减速器方案分析 (27)5.2 减速器的设计计算 (29)5.2.1减速器的传动方案分析 (29)5.2.2配齿计算 (29)5.2.3初步计算齿轮的主要参数 (30)5.2.4装配条件的计算 (34)5.2.5高速级齿轮强度的验算 (35)5.2.6 轴的设计及校核 (44)5.3 本章小结 (46)6移动机构履带及翼板部分设计 (47)6.1履带的选择 (47)6.1.1 确定带的型号和节距 (48)6.1.2确定主从动轮直径 (48)6.1.3确定节线长度和带宽 (49)6.2 翼板部分设计 (51)6.3 本章小结 (51)7机器人摇臂的设计 (52)7.1 摇臂作用概述 (52)7.2摇臂传动减速器设计 (53)7.3本章小结 (55)8 总结与展望 (56)致谢 (58)参考文献 (59)前言我国的煤炭资源十分丰富，是世界上最大的煤炭生产国和消费国。

摘要煤矿灾害尤其是瓦斯煤尘爆炸事故发生后,矿井环境十分复杂,井下因灾受伤人员面临极其危险的状况,需尽快地转移与救护；而救援工作异常困难和危险,往往在救援工作中造成救护人员的伤亡。

研发代替或部分代替救护人员及时、快速深入矿井灾区进行环境探测和搜救工作的救灾机器人具有极其重要的意义。

本论文研究工作的目的是设计结构新颖、具有独创性的可携带、抗一定冲击的履带移动机器人，以能够适应在恶劣环境和复杂路况下工作。

通过在移动系统上加载不同的模块，能够实现搜救机器人不同的使用功能，本研究意义在于为后续设计的搜救机器人提供一个基础的动力平台，以便于能够开发出更多使用功能的搜救机器人。

本研究所设计的搜救机器人移动方案是履带式驱动结构。

该方案采用模块化设计，便于拆卸维修，可以分段自适应复杂路面，并可主动控制两侧翼板模块的转动来调节机器人姿态变化，辅助爬坡、越障和跨沟；机器人经过合理的结构布局和设计后具有良好的环境适应能力、机动能力并能抵抗一定高度的掉落冲击。

所设计的机器人移动机构主要由四部分组成：主动轮减速驱动机构、翼板转动机构、自适应路面执行机构、履带及履带轮运动机构，本论文对上述各部分方案分别进行论证、结构设计计算、3D建模，并设计了搜救机器人虚拟样机。

关键字：搜救机器人；复合移动机构；模块化设计；AbstractCoal mine disasters,especially gas and coal dust explosion, mine environment is very complex and wounded tolls mine face extremely dangerous conditions,be transferred as soon as possible and rescue.and rescue work extremely difficult and dangerous, often resulting in the rescue work in the ambulance casualties.R & D to replace or partially replace the ambulance personnel in a timely manner, quick in-depth environmental exploration and mine disaster relief robot search and rescue work is extremely important The purpose of this thesis is to design novel structure, its unique portable,shock intelligently tracked mobile robot, in order to be able to adapt to the harsh environment and the complicated road to work.Mobile systems loaded by different modules, search and rescue robots can be achieved using different functions, this study is important because other people's search and rescue robot designed to provide a basis for the dynamic platform to facilitate greater use of features can developsearch and rescue robots.This resoarch is moving search and rescue robot crawler.The program is modular in design, easy disassembly maintenance, can be complex adaptive sub-surface, active control can turn on both sides of flange module to adjust the robot pose changes, supporting climbing,obstacle and cross-channel.The design of the robot moving mechanism mainly consists of four components. Active wheel reducer drive mechanism, flange rotation institutions, adaptive road implementing agencies, sports organizations track and track wheels, part of the paper on the above programs were carried out feasibility studies, structural designcalculation, 3D modeling , and design a rescue robot prototype.Key words: search and rescue robots; composite mobile body; modular design目录前言 (1)1 绪论 (3)1.1 课题研究背景及意义 (3)1.1.1 课题研究背景 (3)1.1.2 课题研究意义 (3)1.2 国内外的研究概况 (5)1.2.1 国外研究现状 (5)2.2国内研究现状 (10)1.2.3 发展趋势 (11)2 搜救机器人的总体结构方案设计 (12)2.1 井下复杂环境对救灾机器人的要求 (12)2.2 典型移动机构方案论证分析 (13)2.2.1 轮式移动机构特点 (13)2.2.2 腿式移动机构特点 (14)2.2.3 履带式移动机构特点 (15)2.2.4 履、腿式移动机构特点 (16)2.2.5 轮、履、腿式移动机构性能比较 (17)2.3 本研究采用的行走机构 (17)2.4 救灾机器人性能指标与设计 (18)2.5 本章小结 (19)3矿用搜救机器人运动参数设计计算 (20)3.1机器人越障分析 (20)3.1.1机器人跨越台阶 (20)3.1.2跨越沟槽 (20)3.2斜坡运动分析 (20)3.3 本章小结 (20)4机器人移动平台机械设计 (21)4.1驱动电机的选则 (21)4.1.1基于平地的最大速度的电机功率计算 (21)4.1.2爬坡最大坡度的驱动电机功率计算 (22)4.2 本章小结 (23)5 驱动轮减速器设计 (24)5.1减速器方案分析 (24)5.1.1减速器应满足的要求 (24)5.1.2 减速器方案分析 (25)5.2 减速器的设计计算 (26)5.2.1减速器的传动方案分析 (26)5.2.2配齿计算 (26)5.2.3初步计算齿轮的主要参数 (27)5.2.4装配条件的计算 (32)5.2.5高速级齿轮强度的验算 (33)5.2.6 轴的设计及校核 (41)5.3 本章小结 (44)6移动机构履带及翼板部分设计 (44)6.1履带的选择 (44)6.1.1 确定带的型号和节距 (45)6.1.2确定主从动轮直径 (46)6.1.3确定节线长度和带宽 (46)6.2 翼板部分设计 (48)6.3 本章小结 (49)7机器人摇臂的设计 (49)7.1 摇臂作用概述 (49)7.2摇臂传动减速器设计 (51)7.3本章小结 (52)8 总结与展望 (53)致谢 (55)参考文献 (56)前言我国的煤炭资源十分丰富，是世界上最大的煤炭生产国和消费国。