地面武裝機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在恐怖活動(dòng)日益猖獗的嚴(yán)峻形勢(shì)下，適合城市反恐作戰(zhàn)使用的移動(dòng)機(jī)器人成為世界各國研究的重點(diǎn)，而輕型地面武裝機(jī)器人借助其體積小、重量輕、隱蔽性好和生存能力強(qiáng)、具有高機(jī)動(dòng)性和良好的環(huán)境適應(yīng)性特點(diǎn)，可潛入敵方軍事要地，進(jìn)行武裝打擊或偵察，實(shí)現(xiàn)地面武裝機(jī)器人的輕量化、小型化設(shè)計(jì)能夠大幅度提高移動(dòng)機(jī)器人的作戰(zhàn)性能。
　　 本文以地面武裝機(jī)器人為研究對(duì)象，進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，具體內(nèi)容包括：地面武裝機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、底盤系統(tǒng)設(shè)計(jì)、關(guān)鍵零件可靠

2、性設(shè)計(jì)、動(dòng)力學(xué)模型研究、原理樣機(jī)實(shí)驗(yàn)以及優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　 針對(duì)地面武裝機(jī)器人的作戰(zhàn)任務(wù)、環(huán)境、設(shè)計(jì)要求和技術(shù)難點(diǎn)，分別設(shè)計(jì)了移動(dòng)底盤系統(tǒng)模塊和上層搭載系統(tǒng)模塊兩部分，通過一個(gè)法蘭接口，上層搭載系統(tǒng)可以根據(jù)具體需求選配機(jī)械手、可置換武器單元或偵察瞄準(zhǔn)設(shè)備。在機(jī)器人總體設(shè)計(jì)中始終存在一組矛盾：大動(dòng)力要求動(dòng)力部分提供大輸出扭矩，高速度要求動(dòng)力部分提供高輸出轉(zhuǎn)速。為解決這一技術(shù)問題，設(shè)計(jì)了一種簡單緊湊的適用于小型移動(dòng)機(jī)器人的兩檔變速機(jī)構(gòu)

3、。使動(dòng)力性能得到明顯提升，同時(shí)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(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性和合理性，運(yùn)用攝動(dòng)概率有限元法對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)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(shè)計(jì)相比，計(jì)算方法簡單、精度較高，與Monte Carlo法模擬結(jié)果的相比，計(jì)算量明顯減少。
　　 整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的不確定性主要來自移動(dòng)底盤與搭載系統(tǒng)相互耦合作用和移動(dòng)底盤與非結(jié)構(gòu)化環(huán)境作用

4、引起的隨機(jī)干擾影響。本文將上層搭載系統(tǒng)做一個(gè)整體結(jié)構(gòu)考慮，建立一種非完整約束的機(jī)器人系統(tǒng)模型。運(yùn)用極限理論進(jìn)行正向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析；考慮履帶與地面的相互作用因素，對(duì)移動(dòng)機(jī)器人進(jìn)行了轉(zhuǎn)向動(dòng)力學(xué)分析，求得滑轉(zhuǎn)率曲線；利用機(jī)器人Lagrange動(dòng)力學(xué)方法和非完整動(dòng)力學(xué)Routh方程建立精確的履帶式地面移動(dòng)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型；隨后將模型求解出的驅(qū)動(dòng)力曲線與經(jīng)典計(jì)算方法得出的結(jié)論相對(duì)比，驗(yàn)證了所建數(shù)學(xué)模型的可行性。
　　 從機(jī)械底盤系統(tǒng)設(shè)計(jì)、上層