履带机器人的结构设计与建模

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（Small articulated tracked robot）是一种鲜为人知的机器人设计，它具有灵活的机动性和多功能的应用性。

它的设计目的是在狭窄或复杂环境下执行各种任务，例如搜索救援、地质勘测、军事侦察等。

本文将从机器人的设计理念、结构特点、运动原理和应用场景等方面进行浅述。

一、设计理念小型铰接式履带机器人的设计理念源自于人们对于在狭窄环境中执行任务的需求。

传统的轮式机器人在狭窄的环境中常常受到限制，无法灵活移动和执行任务。

而铰接式履带机器人通过采用铰接机构和履带运动装置，能够实现更加灵活的运动和更广泛的应用，能够适应不同环境下的任务需求。

二、结构特点铰接式履带机器人的结构特点主要包括：铰接机构、履带运动装置、操控系统和装载平台等部分。

铰接机构采用人工智能控制技术，能够实现多自由度的运动，灵活适应地形的变化。

履带运动装置采用无级变速技术，能够实现平稳的行驶和灵活的操作。

操控系统采用遥控或自主导航技术，能够实现远程操控或自主执行任务。

装载平台可以根据不同任务需求进行改装，例如安装摄像头、机械手臂等设备。

三、运动原理铰接式履带机器人的运动原理主要包括：铰接机构的运动和履带的驱动。

铰接机构通过液压或电机驱动，实现机器人的转向、抬升和倾斜等运动。

履带通过电机驱动，实现机器人的前进、后退和转向等运动。

通过合理的设计和控制，能够实现机器人在不同环境下的灵活运动和稳定操作。

四、应用场景小型铰接式履带机器人的应用场景非常广泛，主要包括：搜索救援、地质勘测、军事侦察、工业巡检等。

在搜索救援领域，机器人可以进入狭窄的空间进行搜救，发现被困人员或探测危险物质；在地质勘测领域，机器人可以穿越复杂的地形，获取地质信息并进行数据传输；在军事侦察领域，机器人可以执行侦察任务，获取敌情信息并进行情报传输；在工业巡检领域，机器人可以进入管道或设备进行检测，发现问题并进行反馈。

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。

履带侦察机器人结构设计
履带侦察机器人的结构设计基本上包括底盘设计和机身设计两个部分。

底盘设计：
1. 履带：使用履带作为机器人的底盘，以增强其在不平地形上的稳定性和通过能力。

2. 驱动系统：采用电动马达驱动履带的转动，以使机器人能够自由移动。

3. 悬挂系统：在履带上安装悬挂装置，以增加机器人通过不平地形的能力。

4. 转向系统：设置转向装置，使机器人能够改变行进方向。

机身设计：
1. 机身外壳：机身外壳应具有坚固耐用的特性，以保护内部机械部件免受外部环境的影响。

2. 摄像装置：在机身上安装摄像装置，用于收集和传输图像信息。

3. 传感器：在机身上配置环境感知传感器，如红外传感器、雷达等，以提供机器人周围环境的感知能力。

4. 数据传输装置：通过在机身上设置数据传输装置，将机器人收集到的信息传输给操作者或其他系统。

5. 能源系统：机身内部配置电池或电源供应装置，为机器人的电动驱动系统和其他电子部件提供能源。

总的来说，履带侦察机器人的结构设计需要考虑到机器人在不
同地形中的行进能力和操作需求，并充分利用各种传感器和装置来实现侦察任务的要求。

浅述小型铰接式履带机器人的设计【摘要】小型铰接式履带机器人在现代社会中扮演着举足轻重的角色，其设计与应用呈现出日益重要的趋势。

本文从结构设计、动力系统、控制系统、传感器系统和通信系统等方面系统阐述了小型铰接式履带机器人的设计要点。

通过对这些关键设计领域的深入讨论，读者可以更清晰地了解小型铰接式履带机器人的技术特点和优势。

在总结了设计小型铰接式履带机器人的重要性，并展望了未来其发展的方向。

文章还探讨了小型铰接式履带机器人设计对社会的影响，强调了其在提高生产效率、降低成本、改善工作环境等方面的潜在益处。

该文章详实全面，是对小型铰接式履带机器人设计的一次深入探讨与分析。

【关键词】小型铰接式履带机器人、设计、结构、动力系统、控制系统、传感器系统、通信系统、重要性、应用领域、目的、发展方向、社会影响1. 引言1.1 介绍小型铰接式履带机器人的重要性小型铰接式履带机器人是一种具有灵活性和适应性的机器人系统，它能够在复杂多变的环境中执行各种任务，其中包括但不限于搜救、勘测、探测、应急救援等。

由于其独特的设计和结构，小型铰接式履带机器人在狭小空间和恶劣环境中表现出色，可以代替人类执行危险任务，减少人力成本和安全风险。

小型铰接式履带机器人的重要性不仅在于其在特定领域内的应用，更在于其对未来科技发展的推动作用。

随着智能化技术的飞速发展，人们对机器人的需求也越来越大，而小型铰接式履带机器人正是未来机器人发展的一个重要方向。

它不仅可以提高工作效率，还可以减少人为错误和意外事故的发生，是一种非常有前景和潜力的机器人系统。

设计和研发小型铰接式履带机器人具有重要意义，可以促进科技进步，提高生产效率，改善工作环境，保障人类生命安全。

希望通过全面深入地研究和探索，开发出更加灵巧、智能和高效的小型铰接式履带机器人，为社会进步和人类福祉做出更大贡献。

1.2 概述小型铰接式履带机器人的应用领域小型铰接式履带机器人是一种具有灵活性和多功能性的机器人系统，可以在各种复杂环境下执行任务。

履带式移动机器人平台设计履带式移动机器人平台是一种具有履带底盘的机器人平台，通过使用履带来实现对不同地形的适应性和应用的灵活性。

这种机器人平台可以应用于多个领域，如农业、建筑、勘探等。

在设计履带式移动机器人平台时，需要考虑机器人的结构、控制系统、能源供给以及传感器等方面。

首先，履带式移动机器人平台的结构设计是关键。

该平台应该具有稳定的结构，能够承受重量并在不同地形下保持平衡。

为此，可以采用坚固的金属材料作为机器人的主体框架，并加入增强材料以增加强度。

机器人的履带系统应该能够提供足够的牵引力和抓地力，以便机器人可以在各种地形下移动，如沙漠、山地和湿地等。

其次，控制系统是履带式移动机器人平台的核心。

控制系统应能够控制机器人的运动和操作。

可以采用集中式控制系统，通过中央控制器来控制机器人的各个部分。

此外，还可以利用无线通信技术，实现与机器人的远程控制和监视。

控制系统应该具有一定的自主性，能够适应不同的工作环境和任务需求。

能源供给是履带式移动机器人平台设计中的另一个重要考虑因素。

机器人平台需要一个可靠的能源供应，以保证其正常运行。

可以采用可充电电池作为机器人的能源供应，以便机器人可以在未来的一段时间内持续运行。

此外，还可以利用太阳能或燃料电池等可再生能源来增加机器人的续航能力。

最后，传感器的选择和应用也是履带式移动机器人平台设计中的关键因素。

传感器可以提供环境信息和物体检测能力，以帮助机器人感知周围环境，并做出相应的决策。

可以使用激光传感器、摄像头、红外线传感器等多种传感器，以获取丰富的环境数据。

这些传感器需要与控制系统相连接，以实现数据的收集和处理。

总之，履带式移动机器人平台设计需要综合考虑机器人的结构、控制系统、能源供给以及传感器等方面。

通过合理的设计和应用，可以实现机器人的高效移动和任务执行能力，进一步提高机器人的自主性和灵活性。

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。

JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY 本科毕业论文（设计）题目：履带式机器人结构设计学院：工学院*名：**学号： ********专业：农业机械化及其自动化年级：农机1001指导教师：肖丽萍职称：副教授2014年 5 月摘要在微小型履带机器人方面美国走在了世界的前列，代表机器人有Packbot机器人，Talon机器人，NUGV等。

我国微小型机器人的研究和开发晚于西方的一些发达国家，我国是从20世纪80年代开始机器人领域的研究的。

其中具有代表性的有中国科学院研制的复合移动机器人“灵晰-B”型排爆机器人，“龙卫士Dragon Guard X3B 反恐机器人”，“JW-901 排爆机器人”等。

此设计的目的设计结构新颖，能实现过坑、越障等动作。

通过在机器人机架上加装其他功能的模块来实现不同的使用功能，本研究的意义是为机器人提供一个动力输出平台，为开发各种功能的机器人提供基础平台。

此设计移动方案的选择是采用了履带式驱动结构。

结构整体使用模块化设计，以便后续拆卸维修，可以适应于各种复杂的路面，并可主动控制前后两侧摇臂的转动来调节机器人的运动姿态，从而达到辅助过坑、越障等动作。

经过合理的设计后机器人将具有很好的环境适应能力、机动能力并能承受一定的掉落冲击，此设计的移动机构主要由四部分组成：主动轮减速机构、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。

关键词：履带机器人;履带移动机构;模块化设计AbstractIn terms of micro small crawler robots walk in the forefront of the world in the United States, on behalf of the robot has disposal robot, Talon robot, NUGV, etc. Miniature robot research and development in our country later than some developed western countries, our country from the 1980 s began to research in the field of robot. One of the typical composite mobile robot developed by the Chinese academy of sciences \"norm of spirit - B\" type eod robots, \"Dragon Guard Dragon Guard X3B anti-terrorism robot\", \"JW - 901 eod robot\", etc.The design is novel, the purpose of this design can achieve pit, surmounting obstacles. Through in the robot arm with other function modules to realize different use function, the significance of this study is to provide a power output for robot platform, provides the basis for the development of all sorts of function of robot platform.This design is the choice of mobile solutions adopted crawler drive structure. Structure of the overall use of modular design, in order to follow-up maintenance, removal can be adapted to various complicated road, and can turn on either side of the rocker arm before and after active control to regulate the robot's motion, so as to achieve auxiliary pit, surmounting obstacles. After reasonable design robots will have good environmental adaptability, mobility and can absorb a certain amount of drop impact, this design of the mobile mechanism is mainly composed of four parts: the driving wheel deceleration institutions, wing rotating mechanism, adaptive pavement actuators, track and track wheel motion mechanism.Keywords: tracked robot; tracked mobile mechanism;the modular design目录摘要 (2)1 引言 (5)2 履带机器人的现状及发展 (6)3 履带机器人的运动特性 (9)4 本研究采用的行走机构 (12)4.1 行走机构的选择 (12)4.2 履带机器人的功能、性能指标与设计 (13)4.3 主要机构的工作原理 (14)5 机器人越障分析 (15)5.1 跨越台阶 (15)5.2 跨越沟槽 (16)5.3 斜坡运动分析 (17)6 机器人移动平台主履带电机的选择 (19)6.1 机器人在平直的路上行驶 (19)6.2 机器人在30°坡上匀速行驶 (20)6.3 机器人的多姿态越阶 (21)7 移动机构的分析及其选择 (23)7.1 典型移动机构分析 (23)7.2 本研究采用的移动机构 (27)8 履带部分设计 (28)8.1 履带的选择 (28)8.2 确定主从动轮直径 (31)8.5 功率验算 (38)8.6 同步带的物理机械性能 (38)8.7 履带主从动轮设计 (39)8.8 副履带部分设计 (42)9履带翼板部分设计 (47)9.1 履带翼板的作用 (47)9.2 履带翼板设计 (47)10 计算履带装置的重心及其各部件重心 (49)10.1 主履带的重心计算 (49)10.2 副履带的重心计算 (54)10.3 主履带及其摇臂也就是副履带总部分的重心计算 (55)总结 (56)致谢 (57)参考文献 (57)1 引言随着社会的发展，我们面临的自身能力、能量的局限越来越多，所以我们创造了各种类型的机器人来辅助或代替我们完成任务。

履带式巡检机器人毕业设计履带式巡检机器人是一种能够自主移动、巡视、检测的智能机器人。

该机器人使用履带作为移动装置，能够适应各种地形，具有较强的越障能力和稳定性。

本文将介绍履带式巡检机器人的设计原理、功能实现以及未来发展的前景。

一、设计原理（1）履带式机器人的结构和工作原理履带式机器人由履带系统、控制系统、传感器系统以及电源系统等部分组成。

其中，履带系统由履带轴、履带链、驱动器、托带轮和张紧轮等组成，能够提供稳定的行走和越障能力。

控制系统负责机器人的运动控制和工作任务的执行。

传感器系统主要包括激光雷达、摄像头、温度传感器等，用于感知环境和采集数据。

电源系统提供电能供给，保证机器人的正常工作。

（2）履带式巡检机器人的工作原理履带式巡检机器人通过控制系统对履带系统进行控制，实现机器人的移动和转向。

传感器系统可以感知机器人周围的环境信息，如温度、湿度、气体浓度等。

机器人通过将采集到的数据进行分析和处理，可以对环境进行巡视和检测。

同时，机器人可以根据需要进行自主导航和路径规划，以实现更高效的巡检任务。

二、功能实现（1）环境巡视功能机器人通过搭载的摄像头和激光雷达对实际环境进行巡视，可以获取环境的实时图像和距离数据。

通过分析这些数据，机器人可以实时监测环境中的物体、人员以及障碍物，并及时反馈给操作员或控制中心。

（2）故障检测功能机器人搭载了温度传感器、振动传感器等设备，可以对设备和设施进行故障检测。

例如，在电力设备巡检中，机器人可以检测电缆温度、设备振动等异常情况，及时报警并提供故障诊断数据，以便维修人员进行处理。

（3）安防监控功能机器人可以通过搭载的摄像头和红外传感器对安全风险进行监控。

例如，在工厂巡检中，机器人可以对禁区、危险区域进行巡视，及时发现异常情况并报警。

同时，机器人还可以通过红外传感器检测烟雾、火焰等危险信号，保障人员的生命安全。

（4）自主导航功能机器人搭载了导航系统，可以通过SLAM算法实现自主导航和路径规划。