需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 控制機器人行走設計 摘 要 本課題選用輪式作為機器人平臺設計研究， 通過特殊的運動機構設計，僅通過兩個電機的控制即可實現機器人的全方位運動，且結構簡單，拆裝方便，易于實現輕型化。其結構 用空心管將兩輪聯接成“工”字形狀，兩輪軸心處各有一內置步進電機，控制車輪的正反轉，實現機器人全方位的行走。在兩輪的內側各有一個掛籃與空心管固定為一體，掛籃內裝有蓄電池塊，既可作為動力源，還可以當作配重塊。掛籃與空心管通過螺絲聯接成一體，方便拆卸。在空心管的中端有一攝像頭，用于觀察反饋現場情況。通過遙控控制電機的轉向，可輕松實現 機器人的前進，后退，及原地轉向。掛籃底部裝有蓄電池塊，能夠起到偏重塊作用，保證了輪式機器人的在平路或斜坡上都能夠保持靜止狀態。該機構 采用了一種全新、高效的內驅動方式， 通過遙控電機的轉向， 雙輪 機器人能自如地完成直線、圓弧運動， 最高 運動速度達到了 5m/s，能夠爬上 30 度的斜坡，并且能夠實現原地自轉。在靜止狀態下 輪式 機器人能夠沿任意方向啟動運動。 設計時特意采用弧形空心管，大大提高了機器人的底盤，使得該機器人行走可以直接通過障礙物，具有良好的過障礙能力，這在條件惡劣的道路上行走尤其重要。 該輪式機器人在國內外還處于剛 剛起步階段，其前景廣闊，適用性較廣， 在教學、科研、野外作業、民用運輸方面有著廣泛的應用前景，在反恐及其它尖端領域具有重大的應用價值 。 關鍵詞 ： 超輕型機器人 輪式 平臺設計 步進電機 需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 of a be as of is to ts of to s to a an to In of a to to an to to be as as to to In of to a to of to a to of s a to to to a on or to is an of if m/ s, 0 to |of s to is in to up to at be in is in in 要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 of is a. of 要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 目錄 摘 要 . 緒 論 .課題研究目的 . 課題研究意義 .國內外發展現狀 .國內輕型機器人研究現狀 .國外輕型機器人研究成果 . 課題方案設計 . 1 步進電機的特點 . 1步進電機具有如下特點： . 1 2 步進電機主要參數及性能指標 . 2 設計方案 . 3 受力分析 . 4 設計校核 . 功能實現 .機器人的各項參數 .機器人的功能 .遙控控制功能的實現 . 3 1 控制器單元的選型 . 3 2 單片機的確定 . 3 3 單片機的最小系統電路 . 3 4 兩個步進電機控制電路 . 3 4 主控制電路圖 . 結 論 .要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 需要購買對應 紙 咨詢 14951605 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 1 緒 論 課題研究目的 在當今世界機器人已經越來越廣泛的進入人類的生活，在各個領域內都有著機器人的利用，如機械制造，車輛運用，冶金，醫療等等行業。在軍事上，隨著機器人的廣泛應用，世界各軍事大國也在加緊對軍用機器人的開發，應用。其主要的發展方向就是遠程遙控機器人的研制和應用。 遙控車輛是軍用地面無人車輛的起始發展階段，其研制時間長，技術較 為成熟，目前許多國家的部隊中都裝備有各種不同的遙控車輛。 遙控車輛是初級的不具備智能的無人車輛，它由遠程受控車輛 (以下簡稱遠程車輛 )和控制臺 (單元 )組成。操縱者操縱控制臺 (單元 )發出各種指令，經通信連接傳送至遠程車輛，由遠程車輛上的各種執行機構執行各種指令，實現操縱者的控制要求。 采用遙控形式的地面車輛 (機器人 )誕生于二戰時期。由于能承擔排除地雷和爆炸物、清障、三防偵察以及開辟通道等各種高危工作 ,世界各國從上世紀 70年代末紛紛開始了遙控車輛的研制工作。 遙控車輛的操作員 一般 通過無線電向車輛及其任務系統發出大部 分指令和派遣任務。對于車輛所處的環境、活動狀態等信息， 則 主要靠各種傳感器來獲得。 遠程 車輛沒有地形分析能力，也不能進行軍事機動，更不能接收其它來源的信息， 其 所有認知過程都由操作員負責。 遠程 車輛可完成探雷、排雷、爆破、爆炸物處理、未爆物排除、物資處理及單兵偵察與監視等任務。 經過初期的可行性研究，遙控車輛的研究集中于標準遙控系統的建立。標準遙控系統包括體系結構的定義及各功能模塊的研制，目標是不依賴于具體的車輛平臺、任務以及執行硬件，而能夠根據需要快速實現車輛的遙控化。美國在波黑戰爭中就利用標準遙控系統快速地研制 了 控掃雷車 (在 克底盤的基礎上 )以及 型掃雷車。 遙控機器人車輛是較低級的機器人系統，必須由操作者進行遠距離控制，在目前的技術水平條件下，這種車輛的研制易獲成功，周期短，費用低。 我所進行的設計就是設計出一雙輪式的遠程控制機器人，以實現在遠程的無人偵查任務，減少人員，經濟的損失。并通過這次設計檢驗自己在機械設計這一專業類所學知識的掌握情況，并進一步的查漏補缺，完算自己的知識體系，為以后的工作生活打下堅實的基 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 礎。 課題研究意義 研制機器人的最初目的是為了幫 助人們擺脫繁重勞動或簡單的重復勞動，以及替代人到有輻射等危險環境中進行作業，因此機器人最早在汽車制造業和核工業領域得以應用。隨著機器人技術的不斷發展，工業領域 、 軍事、海洋探測、航天、醫療、農業、林業也都開始使用機器人。 本課題選用輪式作為機器人平臺設計研究，兩輪式機器人在國內外還處于剛剛起步階段，其前景廣闊，適用性較廣， 在教學、科研、野外作業、民用運輸方面有著廣泛的應用前景，在反恐及其它尖端領域具有重大的應用價值 。已經初步做出了簡單的實驗模型，解決了輪式機器人的傳動機構難題。 該輪式機器人運動響應迅速，具有 高機動的零半徑轉向能力，并且在運動過程中不存在失穩狀態。攝像頭的密封式結構可以將內部器件密封保護起來，免受外界環境的影響，非常適合在潮濕、多塵土、多輻射或有毒的環境中執行任務。它具有廣闊的應用前景，例如，通過搭載視覺傳感器或氣體傳感器等設備，它可以在缺少人干預的環境中進行戰場偵察、室內或庫房的巡邏及行星探測等任務，也可以通過搭載聲光電等設備作為一種新穎的具有移動性和交互性的兒童玩具。 國內外發展現狀 內輕型機器人研究現狀 國內無人車輛的研究起步較晚，直到 80 年代末才開始這方面的研究。 在 863 高技術計劃中，把智能移動機器人技術研究作為一個研究項目，對路徑規劃、測距系統、圖像處理技術、自動技術系統等進行了研究，并取得了許多成績，制成了無人駕駛的車輛。 上海大學談士力教授等科研人員經過 3年多時間的協作攻關，研制成功球形壁面爬行機器人。經專家鑒定，這種機器人的爬行、吸附機理和機構的應用研究，為實用化提供了理論依據和實驗平臺，并具創新性，其性能達到國際先進水平。球形壁面爬行機器人可用來代替人工進行的一些危險操作，進行各種儲存有毒有害介質的球形儲存罐的檢修工作。其中包括核工業和城市石化工業球形儲液 罐的視覺檢查、超聲側厚和焊縫探傷等作業。 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 球形壁面爬行機器人采用了縮放機構原理、氣動驅動、真空吸附的六足移動方案，具備在最小曲率半徑為 2至 5米的球形壁面上完成任意方向的直線移動和原地轉向的能力，可采用多種步態行走，并能跨越 300毫米高的條形障礙，其球面吸附機構采用具有真空傳感功能的鉸接式橡膠真空吸盤，機器人的移動速度可達每分鐘 10 米。該機器人的控制系統采用上下微機控制方式，實現了 18個關節聯動控制，具備自動行走和手動遙控動能。 北京郵電大學以孫漢旭教授為首的研究小組承擔的國家自然科學基金項目的研究，經過 幾年的艱苦努力，開發出了擁有我國自主知識產權、國內首創且具有國際先進水平的球形機器人。北京大學相關機構對球形機器人進行了全面查新，結果表明，目前該結構的球形機器人在國內外尚無先例，屬創新性研究球形機器人是 20世紀 90年代機器人研究界提出的一個嶄新課題。北京郵電大學機器人實驗室研制的球形機器人采用了一種全新、高效的內驅動方式，球形機器人能自如地完成直線、圓弧運動，運動速度達到了 3m/s，能夠爬上 20 度的斜坡，并且能夠實現原地自轉。在靜止狀態下球形機器人能夠沿任意方向啟動運動。 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 圖 1 球形機器人 針對國內危險行業與部門實際需求，在國家 863 計劃的大力支持下，國內一些科研院所學校圍繞少數型號的危險作業機器人進行了重點攻關，尤其自“十五” 863 計劃實施以來，在危險作業機器人方面取得了較大的進步，獲得了一批的成果， 中國自行研制的先進“排爆機器人系統”，在最近舉行的反恐演習中頻頻上鏡，給人們留下了深刻印 象；可以出入險地執行特種偵察任務的無人駕駛偵察車系統，可以攜帶真槍實彈沖鋒陷陣的無人駕駛戰車、坦克系統，早已研制成功 。 圖 2 “靈蜥 B”型排爆機器人 中國科學院自動化研究所研制出了一種智能自主輪式移動機器人，包括：攝像機，為 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 機器人提供他所在環境的外部信息；工控機，通過總線 別與電機驅動 /控制器、超聲環、紅外環進行通信；運動機構，由電機驅動 /控制 其進行控制。此發明機器人能夠根據超聲傳感器、紅外傳感器和視覺閂桿球進行資助筆帳，利用視覺傳感器進行動態目標跟蹤、目標特征識別。此外，該機器人還具有語音人一機交互功能。監控人員能夠通過無線邁可直接對機器人進行語音控制。同時，機器人能夠與人進行交談、互相問候以及進行自我介紹 。 近些年來，隨著航天事業的飛速發展，我國開始了月球車系統的研究。月球車即月球探測機器人，分為有人駕駛和無人遙控兩種。我國研究的重點在后者，這是一項復雜的系統工程，涉及到機械、機器人的遙控作業、空間技術、通訊和信號處理、加工自動化和人工智能等 諸多學科和領域。主要任務是：從遙感數據驗證天文學推理的各種科學理論與事實，對特定地區進行探測，判斷月球上的水溫、火山、峽谷、月球表面生成與進化過程，對月球表面的太陽輻射線、太陽風、隕石等的活動情況進行探測，對月球上的巖石進行全面的調查與分析，對月球上所有區域的資源數據進行收集，為建立天文臺做地盤的調查，做各種元素的加熱實驗及氦 3 的抽樣實驗。月球車的設計是一項復雜的系統工程，其研究涉及到許多學科和領域，如機械、機器人的遙控作業、空間技術、通訊和信號處理、加工自動化和人工智能等。 外輕型機器人研 究成果 1. 小型無人地面車輛 (能夠在城市地形中的隧道、下水道和洞穴內執行 型無人車的目標重量小于 夠攜載重達 即插即用 ” 載荷。根據設想，小型無人地面車輛將能夠連續工作 6個小時，在地面上能夠在距操作人員 1000 米遠的地方遂行作戰任務，在隧道中能夠在距操作人員 200米遠的地方遂行作戰任務。 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 圖 3 小型無人車 2. “ 角斗士 ” 戰術無人地面車 洛克希德馬丁公司研制的“角斗士”機器人士兵 是一種多用途系統 ,主要有兩種類型：六輪式和履帶式。 設計任務包括：偵察、監視和目標探測；工程偵察；直射；通信中繼；戰術欺騙；作戰補給；反狙擊部署。該車結構簡單，易于運輸，適于在沿海戰場使用，主要供海軍陸戰隊旅 和 旅級以下單位使用， “角斗士”全重 725公斤，公路行駛速度 25千米 /小時，越野速度 10千米 /小時。它采用混合電 驅動發動機，能 24小時使用。“角斗士”將由高機動性多用途輪式車輛（ 鷹 ” 傾轉旋翼機運輸。 履帶式“角斗士”機器人士兵裝備有可保障車輛在黑暗和煙霧中視物能力的攝像機、位系統、聲學和激光搜索系統、可辨別生化武器的傳感器等各種設備，也可根據需要裝載各種武器和貨物。這是一種非公路型無人地面戰車，從理論上講，履帶也可以改換成輪胎。“角斗士”擁有相當的智力水平，能根據機器視力算法、探測裝置融合算法到達指定地點，并能記住所走過的路線，之后絲毫不差地按原路自動返回，也不會陷入臨時設置 的障礙坑中。 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 圖 4 六輪式“角斗士” 3. 微型機器人 美國新墨西哥冶金技術研究所的佩內洛普 波士頓博士和麻省理工學院的斯蒂芬 杜伯斯基博士目前正在研制一批只有網球大小的微型機器人。這些采用彈跳方式運動的機器人將被用來探測太陽系中的其他行星。較之 “ 勇氣 ” 號和 “ 機遇 ” 號這樣的火星車，目前仍處于研制階段的球形機器人將能夠更為容易地抵達那些地形復雜的區 域。由于采用了特殊的跳躍式前進機制，這種微型機器人可輕易地越過各種障礙物。不過新型機器人的體積雖小，但裝備卻一點兒也不含糊它們同樣也攜帶了微型照相機、光譜分析儀和其他多種傳感器。這些微型裝置最主要的優點在于：重量輕，體積小 ， 一次可成百上千地被投放到指定的探測對象上。當抵達某一行星表面后，大量的微型機器人會組成一個龐大的探測網絡并可經由軌道站或者直接將獲取的信息傳回地球。 圖 5、微型機器人 4、雙輪行走運輸機器人 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 三洋電機開發出了可依靠上體倒立來保持平衡的雙輪行走機器人 “，并在從 2002年 6月 19日起至 25日于福岡舉行的 “ 機器人世界杯 2002福岡 釜山 ” 上做了參考展示（圖）。 部位于筒狀身體上部，底部左右各設計有一個輪子，頭部兼作載物平臺。當然移動時使用輪子。但是，直接靠輪子移動會形成 “2 點支撐 ” ，機器人站不穩，最嚴重時甚至會跌倒。為此，新型機器人對輪子的驅動力進行了控制，使其 上體的重心始終位于連接兩輪的軸線上，能夠在上體倒立的同時保持平衡。銷售日期尚未確定。推出這種機器人主要是探求市場對于 “ 生活輔助機器人 ” 的需求。 新型機器人通過前進和后退時將上體向前方或后方探出、使得重心前移或后移。此時根據車輪速度改變上體傾斜角度，來巧妙地掌握平衡。這樣一來， “ 即使地面稍有凹凸不平，也可以正常移動，不會跌倒 ” 。 為了使頭部的物品放置平臺保持水平，在頭部也設置了關節。除了考慮物品本身的重力外，還考慮到機器人加減速時作用于物體的慣性力，通過使頭部前后左右地移動來保持平臺的水平。因此，在為用戶 取水杯時，杯中的水不會撒出來。 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 圖 6、遠程控制運輸機器人 5、美改進型輪式機器人 由美國卡內基梅隆大學研制的改進型輪式機器人自動越野車“流浪者”（ 將再次返回南極，對南極做更為出色的考察工作，在表 面冰層尋找新的生命形式。 997 年裝配成功，曾經穿過智利的阿塔卡馬沙漠，跋涉 220公里，成功完成越野旅行試驗。它也曾在南極從事過尋找隕石的工作。這次，改進后的 冰層頂部尋找活微生物的痕跡。它裝有新的導航系統，可以自動行駛很長距離，還裝有風力發電裝置，可以補充太陽能電池的電力損耗。 卡內基梅隆大學的研究人員最近在新罕布什爾州馬斯科姆湖的冰面上進行了有關試驗，以研究“流浪者”機器人越野車靠風電和太陽能電力供電的可能性。結果，該車成功地穿過馬斯科姆湖的冰雪湖面， 行駛了 10公里。這項工作是“在南極用機器人探索生命 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 計劃”（ 一部分，該計劃打算測量在南極高原近表面冰層生存的微生物的分布狀況。 卡內基梅隆大學、美國宇航局和美國陸軍寒冷地區研究與工程實驗室共同進行的這項研究，主要是在馬斯科姆湖的湖面上進行長距離自主導航實驗，實驗模擬南極高原的冰蓋層。美國陸軍寒冷地區研究和工程實驗室負責向宇航局和卡內基梅隆大學提供后勤支持和實驗設施。寒冷地區研究和工程實驗室做出整個實驗區的冰厚度測量，并證實 45厘米厚冰層為機器人越野車在南極實驗的安全條件。 科研人員一直在 對“流浪者”上的傳感器和計算機不斷進行改進，以實現獨立行走和測量。 1997年，“流浪者”穿過阿塔卡馬沙漠； 2000 年，“流浪者”獨立行走在南極發現隕石，并成為靠自己能力完成南極大陸科學考察的第一個機器人。野外試驗的目標是確立“流浪者”機器人車在冰雪上的可移動性，而自主導航技術是滿足在南極的“穿越”需求。 宇航局艾姆斯研究中心的皮特森是該計劃的主要研究人員。卡內基梅隆大學機器人研究所的威特格林和埃博斯特勒負責機器人越野車的設計、分析和研發其自主導航系統。加州大學伯克利分校的研究人員則負責研發熒光光譜儀，以識別 南極冰層中微生物的存在和含量。 圖 7、自動越野車“流浪者”（ 2 課題方案設計 關于機器人我的設計方案是采用步進電機驅動， 步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。通俗一點講：當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度 (即步進角 )。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 達到準確定位的目的，同時也可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。 步進電機分三種：永磁式 (反應式 (混合式 (永磁式步進電機一般為 兩相，轉矩和體積較小，步進角一般為 7 5度或 15度；反應式步進電機一般為三相，可實現大轉矩輸出，步進角一般為 1 5度，但噪聲和振動都很大，在歐美等發達國家 80年代已被淘汰：混合式步進電機混合了永磁式和反應式的優點，分為兩相和五相，兩相步進角一般為 1 8度而五相步進角一般為 0 72度，這種步進電機的應用最為廣泛。 2 1 步進電機的特點 2 1步進電機具有如下特點： 1、一般步進電機的精度為步進角的 3步距值不受各種干擾因素的影響。簡而言之，轉子運動的速度主要取決于脈沖信號的頻率，而轉子運動的總位移量 取決于總的脈沖個數。 2、位移與輸入脈沖信號相對應，步距誤差不長期積累。因此可以組成結構較為簡單而又具有一定精度的丌環控制系統，也可以在要求更高精度時組成閉環控制系統。 3、步進電機外表允許的最高溫度取決于不同的磁性材料。步進電機溫度過高首先會使電機的磁性材料退磁，從而導致力矩下降乃至于失步，因此電機外表允許的最高溫度應取決于不同電機磁性材料的退磁點，一般來講，磁性材料的退磁點都在攝氏 130度以上，有的甚至高達攝氏 200度以上。所以步進電機外表溫度在攝氏 80 90度完全正常。 4、步進電機的力矩會隨轉速的升高 而下降。當步進電機轉動時，電機各相繞組的電感將形成一個反向電動勢；頻率越高，反向電動勢越大。在它的作用下，電機隨頻率 (或速度 )的增大而相電流減小，從而導致力矩下降。 5、步進電機有啟動頻率要求和加速過程。雖然步進電機低速時可以正常運轉，但若高于一定速度就無法啟動，并伴有嘯叫聲。步進電機有一個技術參數為“空載啟動頻率 ，即步進電機在空載情況下能夠正常啟動的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機不能正常啟動，可能發生丟步或堵轉。在有負載的情況下，啟動頻率應更低。如果要使電機達到高速轉動，脈沖頻率應該有加速過程，即 啟動頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻 (電機轉速從低速升到高速 )。 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 6、 無刷，電動機本體部件少，可靠性高；控制性能好，起動、停車、反轉及其他運行方式的改變，都在少數脈沖內完成，在一定的頻率范圍內運行時，任何運行方式都不會丟步；停止時有自鎖能力。 2 1 2 步進電機主要參數及性能指標 l、相數 m 電機上獨立成系統而存在的回路個數即是相數。步進電機的相數可以為任意數， ， 3， 4， 5， 6 2、步距角 入一個脈沖信號，步進電機所轉過的機械角位移即步距角。 3、距角 特性步進電機靜轉矩和失調角的關系稱為矩角特性。靜轉矩是指步進電機轉子靜止時，控制繞組通以直流電，由失調角 (定轉子中心線間夾角 )的存在而引起的電磁轉矩。當繞組內電流不變時，靜轉矩隨失調角在一個齒距角范圍內變化一個周期，在近似分析中視距角特性為正弦曲線。 4、最大靜轉矩瓦即距角特性上最大電磁轉矩值，它的值取決于繞組內電流的值及通電相數 1331。 2 2 設計方案 如圖所示，其結構 用空心管將兩輪聯接成“工”字形狀，兩輪軸心處各有一內置步進電機，控制車輪的正反轉，實現機器人全方位的行走。在兩輪的內側各有一個掛籃與 空心管固定為一體，掛籃內裝有蓄電池塊，既可作為動力源，還可以當作配重塊。掛籃與空心管通過螺絲聯接成一體，方便拆卸。在空心管的中端有一攝像頭，用于觀察反饋現場情況。通過遙控控制電機的轉向，可輕松實現機器人的前進，后退，及原地轉向。掛籃底部裝有蓄電池塊，能夠起到偏重塊作用，保證了輪式機器人的在平路或斜坡上都能夠保持靜止狀態。該機構 采用了一種全新、高效的內驅動方式， 通過遙控電機的轉向， 雙輪 機器人能自如地完成直線、圓弧運動， 最高 運動速度達到了 5m/s，能夠爬上 30 度的斜坡，并且能夠實現原地自轉。在靜止狀態下 輪式 機器 人能夠沿任意方向啟動運動。 設計時特意采用弧形空心管，大大提高了機器人的底盤，使得該機器人行走可以直接通過障礙物，具有良好的過障礙能力，這在條件惡劣的道路上行走尤其重要。 通過控制兩個步進電機同步同向轉動，雙輪機器人能實現快速直線行駛，其結構簡單， 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 不存在失穩狀態，易于控制。又可通過控制步進電機同步反向轉動，迅速實現后退，其反應靈活，操作方便。還可單獨控制左右一側電機的轉動，實現機器人的左右轉彎，必要時還可控制兩側電機的同步異向轉動，機器人能實現原地轉向。該設計平臺操作簡便，用途廣泛，在未來各領域都能有著廣闊的 發展空間。 車輪的電機采取內置 ，沒有導線在外裸露，不易被障礙物掛住或掛斷導線，使機器人適應惡劣環境的能力增強； 輪子 與地面接觸產生的摩擦力為驅動力，沒有被動摩擦輪，運動效率高；輪子與地面接觸面小，對路面條件要求低，適應環境能力強。這種 輪式 機器人用最少的自由度，以欠驅動的方式實現了機器人的全方位運動。 并在弧形管的中間安裝一搖控攝像頭，通過控制攝像頭的云臺可控制攝像頭實現左右、高低轉動，擴大了攝像頭的觀察視野，使得攝像頭能夠全視距觀察現場情況。在特殊場合下，還可通過搭載武器、傳感器等特殊裝備，來完成一些特殊任務， 減少在戰爭中的人員傷亡。 這種機器人 平臺 在教學、科研、野外作業、民用運輸方面有著廣泛的應用前景，在反恐及其它尖端領域具有重大的應用價值。 2 3 受力分析 為了便于受力分析，我們可將該輪式超輕型機器人作為一整體，其受力可簡化為重力G、地面的反作用力 F、摩擦力 ，其受力分析取三種情況進行研究，超輕型機器人在平路上行駛，爬坡，以及在斜坡上的靜止。下面從三種情況開始分析： 在平路上行駛時，如圖所示，在路面受力分析如下， 在 平路上時，機器人受本身重力 G，地面的反作用力 N，和摩擦力 為 240W，額定電壓為 48V，額定轉速為 190 轉 /分，機器人全重 M 為 65定輸 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 出轉矩為 12N. m ,70 * 解方程組，可求出機器人在平路上最大的直線行駛速度為 5 m/s. 爬坡時，如圖所示，由摩擦力 對機器人的反作用力， 使得扇形掛籃逆時針轉動，起到偏心的作用，從而使得該機器人能輕松實現爬坡，并通過對電機的調節能實現機器人在斜坡的靜止。對超輕型機器人爬坡時的兩種狀態進行分析： 上坡時，在電機的作用下，機器人向上運動，受自身重力 G 和斜面的作用力 N，和摩擦力影響。其平衡公式如下： 機器人在斜坡上靜止時，牽引力 F 和重力沿斜面向下分力 G*摩擦力 衡，可求出最大的爬坡度。 30 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 2 4 設計校核 由于本機器人大部分的結構 采用的是現有零件，故僅對其連接軸進行校核。 由于中間周在整個的運動過程中并沒有隨之轉動，故將其視為梁計算。可知中間軸的結構如下圖所示 : 1、對軸的強度進行校核 （ 1）、作剪力圖、彎矩圖，判斷危險面。 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 由上圖可知危險面為 I、 （ 2）、計算彎曲截面系數。 128(1321012)(132（ 3）、校核最大正應力作用點的強度。 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 （ 4）、校核最大切應力作用點的強度。 45 截面面積 12(4)(4M 可知合金剛的強度系數為 740 40軸的強度足夠。 2、對軸的剛度進行校核 軸的撓度圖如下： 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 買對應的 紙 14951605 或 1304139763 由圖可知危險點為軸的中點，對其進行校核有 302860(430430906)(26)(6674922249222222222221212111m a x故軸的剛度足夠。 3 功能實現 機器人的各項參數 整車主要 技術參數 外形尺寸 860*430*780 整車質量 不大于 65 高車速 不大于 18km/h 續行里程 450 變速 0h 12蓄電池類 高能免維護鉛酸蓄 中國地質大學長城學院 2012 屆畢業設計 買對應的 紙 14951605 或 1304139763