优履带摆臂式搜救机器人设计+现状趋势+动画制作 第3页
第二章 优履带摆臂式搜救机器人的总体结构设计
2.1优履带摆臂式搜救机器人的机械设计概述
机器人机械设计具有机电一体化的特点，它在结构紧凑性、灵巧性以及特殊性方面比一般机械设计有更高的要求。结构设计是本课题机器人系统设计的基础，整机机械结构、摆臂角度、驱动方式和传动机构等都会直接影响变结构机器人的运动和动力性能。然而，优履带摆臂式搜救机器人机构设计除了需要满足系统的技术性能外，还需要满足经济性要求，即必须在满足机器人的预期技术指标的同时，考虑用材合理、制造安装便捷、价格低以及可靠性高等问题。机器人的机械设计可以从一下四个方面考虑：
（1）机器人的应用和可行性
研究现有同类机器人的产品性能和特点，进行可行性调查，论证技术上是否先进，是否可行；核算经济上的成本；明确机器人应用的领域，实现什么样的功能。
（2）明确机器人的设计要求
确定工艺过程、动作要求和有关参数，并对机器人的工作环境进行分析。
（3） 明确功能、性能指标和技术参数
了解国内外同类机器人的水平和研制的技术难点，结合现有的工作条件和功能要求，明确提出设计的机器人具有的功能、性能指标和技术参数。这一步至关重要，因为所有的设计都是围绕着这个中心来设计的。
（4）方案比较
初步提出若干总体设计方案，通过对工艺生产、技术和价值分析选择最佳方案。
本文以优履带摆臂式搜救机器人的灵活性和实用性为目标，完成优履带摆臂式搜救机器人的机械结构设计优化，并进行运动学分析与仿真。具体研究内容归纳如下：
（1）在对国内履带式机器人研究项目进行广泛调查研究的基础上，了解履带式机器人的研究现状和发展趋势，根据机器人的使用功能和约束条件，确定具体的设计目标。
（2）采用模拟的方式进行机械结构的设计，包括摆臂结构设计、驱动及传动设计等，并对现有的一代机基础上进行深入剖析，实现机械结构的优化设计，确定样机的几何尺寸，然后根据设计指标进行机械结构建模。
（3）对机械结构设计过程中所涉及的关键技术进行分析研究。
（4）造一个数字化的样机进行运动学仿真，完成物理样机的运动功能，分析机械结构设计中存在的问题和解决的方案，最后运用造型软件进一步建模。研究流程如图2-1所示 图2-1 设计流程图
从总体设计框图上可以看出，优履带摆臂式搜救机器人的机构系统设计是总体设计的基础，也可以说是所有技术群体的灵魂。本文的目的就是完成机构系统设计的主要上作，包括了机构设计优化和虚拟样机运动仿真，这些内容直接影响优履带摆臂式搜救机器人的控制系统的设计、影响优履带摆臂式搜救机器人的整体运动、动力性能。其意义在于为优履带摆臂式搜救机器人的摆臂原理和合理结构设计提供理论依据，为优履带摆臂式搜救机器人的研究提供了共性技术基础和途径，也进一步完善了我国优履带摆臂式搜救机器人研究体系。毕业论文
http://www.youerw.com/2.2总体结构设计的依据与组成
2.2.1机构设计的依据
如果将优履带摆臂式搜救机器人分为行走装置、动力装置和传动装置等部分。那么对其功能要求可以归纳为：
（1）具有一定的承载能力，运动灵活。
（2）能向前、向后行驶，转弯，有一定的避障、攀登台阶能力。
（3）重心要低，以保持车体行驶稳定。
具体的性能指标要求如下：
表 2-1 变结构机器人设计指标
项目 指标
外形尺寸（ L×W×H） 300mm×210mm×70mm
重量 15KG
最高速度 （履带式运动） 0～5m +/min
爬坡角度 25°+
转臂旋转角度范围 ±90°
摄像头角度变化范围 0~90°
能源动力 电池供电
根据如上要求，初步设计选择如下：
（1）机器人可以在复杂的环境中进行搜索，所以为了便于行动，选择了履带式行走方式。
（2）为了增加其越障能力，所以将履带式与摆臂式巧妙的结合在一起，转臂的旋转角度设计为0～360°，车体长度为300mm～350mm。
（3）在转臂前端装有测量器材.这样也可以增加测量器材高度的调整范围。
（4）机器人越宽，行走时稳定性越好，但同时考虑到电机的安装，重量等因素，初步设计宽度为200mm～220mm。本文来自优'文,论-文.网
（5）由于环境的未知性比较大，所以初步设计用全履带，即履带包裹着机体。这样不管在什么情况下，车体以任何方位与地面接触都是履带接触的，这样就可以极大的减少翻车和被异物卡死情况。
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