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1、中国矿业大学本科生毕业设 计姓 名： * * 学 号： * * 学 院： * * 专 业： * * 设计题目： 小型轮式机器人的设计与研究小型轮式机器人的设计与研究 指导教师： * * 职 称： 教授教授 讲师讲师 2012 年 * 月 *中国矿业大学毕业设计任务书专业年级 * 学号 * 学生姓名 * 任任务务下下达达日日期期：2011 年年 12 月月 14 日日毕业设计日期：毕业设计日期： 2011 年年 12 月月 20 日至日至 2012 年年 6 月月 5 日日毕业设计题目：小型轮式机器人设计与研究毕业设计题目：小型轮式机器人设计与研究毕业设计专题题目：毕业设计专题题目：毕业设计主要
2、内容和要求：毕业设计主要内容和要求：1）下载并仔细阅读与毕业设计相关 2008 年后发表或出版的 6 本书籍， 30 篇中文期刊论文，10 篇英文期刊论文，10 篇硕博士论文。 2）本课题研究的主要内容是设计和制作轮式机器人，并设计上位机和 下位机，要求上位机通过无线控制的机器人在非结构化环境中完成复杂的 任务，能够跨越台阶、高台等障碍，具有爬坡能力，在直行路面能以较快 的速度行走，实现无线控制和信息传输。 3）设计的机器人行走机构主要性能指标要求如下： 总体机构尺寸：1200*600*600mm； 自重：60kg 搭载重量：30kg； 峰值速度：1.6m/s 正常速度1m/s； 能爬越垂直1
3、8cm 障碍，可爬越普通标准楼梯； 爬坡能力不小于 30；指导教师签字：郑 重 声 明本人所呈交的毕业设计，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业设计的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本论文属于原创。本毕业设计的知识产权归属于培养单位。本人签名： 日期： 中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议
4、成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 指导教师签字：年 月 日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：成 绩： 评阅教师签字：年 月 日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答 辩 情 况回 答 问 题提 出 问 题正 确基本 正确有一 般性 错误有原 则性 错误没有 回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人： 年 月 日摘 要本文以小型轮式机器
5、人为研究对象，结合当前轮式机器人技术的发展， 提出所需要的功能和需要满足的性能和指标，设计出小型轮式机器人行走 机构。小型轮式机器人行走机构可做为探测、侦查、以及防爆等作业的搭 载平台。 通过对国内外轮式机器人的性能以及结构的研究概况的调查分析，将 国内外几种典型的轮式机器人行走机构的研究比较，总结并综合了其各自 的优缺点，结合本文所研究的机器人的功能，提出小型四轮和六轮机器人 行走机构的虚拟样机模型。四轮机器人采用四轮驱动、独立悬架结构。六 轮机器人采用六轮驱动、集中控制和前后轮升降系统的结构组成。 对两种轮式机器人行走机构模型在如斜坡、台阶等障碍的非结构环境 下进行了越障和转向等运动分析，
6、在此前提下进行轮式机器人行走机构的 结构尺寸设计，分别对机器人行走机构在平地和斜坡模式下所需的驱动电 机功率进行了计算，并根据结果对四轮机器人选用 24V250W 直流减速电机， 对六轮机器人选用了 24V35W 直流减速电机。根据电机和轮胎的尺寸对行 走机构进行了包括驱动系统、链传动系统以及前后轮升降系统在内的机构 设计，并使用建模软件 UG 完成了对轮式机器人行走机构零部件的三维参 数化建模，绘出零件图。在实验场地中，对小型四轮机器人进行了爬坡、爬楼梯、高台地形下 的实验，测得数据，验证了四轮和六轮机器人行走机构运动速度、爬坡、 爬楼梯的能力，能完成所提出的越障指标及性能。 最后，针对论文
7、现有设计，给出了进一步的改善优化建议，并对所设 计的轮式机器人行走机构的发展前景进行了展望。关键词：行走机构； 升降系统； 越障； 结构设计； 建模软件ABSTRACTThis thesis is mainly about the small wheeled robot, combining with the development of the current wheeled robot technology, putting forward the needed function and the performance and the index need to be met, and d
8、esigning the traveling mechanism of the small wheeled robot. The small wheeled robot can be the carrying platform for the work like detecting, investigation, and anti- explosion. Analyze the performance and structure of the wheeled robot at home and abroad, compare the research of the typical wheele
9、d robots structure, synthesize their merits and defaults, combine the function of the robot we make research on, the virtual prototype models of the four-wheeled and six-wheeled robot are put forward. The four-wheeled robot adopt the four-wheel-drive and independent suspension system. The six-wheele
10、d robot comprises of the six-wheel-drive, centralized control and the adjustable front and back wheel. The analysis is made on the structure of the wheel robot when they are working under the unstructured environment such as ditch, footstep and etc, analyzing their abilities of going over the obstac
11、les and turn. On the basis of this, the traveling mechanism of the wheeled robot is designed. The motor power is calculated respectively when the robot is working on the flat ground or on the slope, finally the 24V250W DC geared motor is chose to drive the four-wheeled robot and 24V35W DC geared mot
12、or is chose to drive the six-wheeled robot. The drive system, chain transmission system and the adjustable front and back wheel system are designed according to the size of the motor and tire. The three- dimensional model of the traveling mechanism parts are built by using the UG, and the parts draw
13、ing are drawn out. At last, further improvement and optimization proposals are raised according to the current design, and the development of the designed traveling mechanism is prospected. Keywords：traveling mechanism; lifting system; over the obstacles; structural design; building model software.目 录1 绪论绪论.1 1.1 研究背景及意义.1 1.2 国内外小型轮式机器人发展概况.2 1.2.1 国外研发概况.2 1.2.2 国内现状.5 1.2.3 国内外现状总结.7 1.3 小型轮式机器人的发展趋势.7 1.4 论文研究内容与主要结构.
