论文总字数：14806字

摘 要

机器人技术在当今的应用越来越广泛，负责救援的救援机器人成为研究的新方向。典型的机器人包括行走系统，操作系统，驱动系统，运动传感和控制系统。机器人步行系统的选择与整个机器人的运动有关，这是机器人完成任务的基础。行走系统设计现在主要是轮式移动和履带式行走。履带行走系统在恶劣的环境中表现更好。履带接触面积大，地面小于压力，动力强劲，克服障碍性能的优点。

通过对不同机构特点的研究，对联合型履带机器人进行了分析和论证。这种类型的机器人可以通过在不同的环境中改变关节的位置来通过障碍物。本文主要讨论了机器人的结构设计，控制原理以及对机器人可操作性的分析。在具体的物理条件下，设计了机器人主轴，齿轮等主要部件，初步获得了机器人的参数。在设计控制系统中，考虑到履带式机器人的工作环境，单片机由PC无线通信控制，单片机控制相应的步进电机完成指定动作。最后分析了机器人的性能指标，主要研究了越障，爬坡等特殊环境。根据运动重心的变化，增加了履带臂与车身之间的距离，并给出了优化设计方案。

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：机器人技术；履带；行走系统

Design of Walking Mechanism of tracked Robot

Abstract

Robot technology is more and more widely used today, which is a new research direction for rescue robot. The typical robot consists of walking system, operating system, drive system, motion sensing and control system. The selection of robot system involves the whole motion of robot, which is the foundation of the task robot. Now the main operating system design of wheeled mobile and crawler walking. Crawler system has better performance in harsh environment. Small contact area, small ground pressure, strong power, good performance and other advantages overcome obstacles.

Through the research on the characteristics of different institutions, this paper makes an analysis and demonstration of the combined crawler robot. This type of robot can pass through an obstacle by changing the position of the joint in a different environment. This paper mainly discusses the structure design, control principle and the analysis of robot operability. In the specific physical condition, the main components of the robot spindle, gear and so on are designed, and the parameters of the robot are obtained. In the design control system, considering the working environment of the crawler robot, the single-chip microcomputer is controlled by PC wireless communication, and the single chip computer controls the corresponding step motor to complete the specified action. Finally, the performance index of the robot is analyzed, and the special environment such as obstacle and climbing is studied. According to the change of the center of gravity, the distance between the crawler arm and the body is increased, and the optimal design scheme is given.

The design of this design mobility scheme is the use of a tracked drive structure. The entire structure uses a modular design for subsequent demolition and maintenance, which can be adapted to various complex road surfaces and can actively control the rotation of the front and rear rocker arms to adjust the robot's movement posture to achieve auxiliary over-hole and obstacle-over actions. After a reasonable design, the robot will have a good environmental adaptability, mobility and can withstand a certain drop impact. This design of the mobile mechanism is mainly composed of four parts: the active wheel speed reduction mechanism, the wing plate rotation mechanism, adaptive road surface Actuator, crawler and track wheel movement agencies.

Keywords：robot technology；crawler ；walking system

目 录

摘 要 Ⅲ

Abstract Ⅳ

第一章 引言 1

1.1 选题背景 1

1.2 履带式机器人的研究现状 2

1.3 主要研究方向 2

1.3.1履带式行走系统内部结构研究 2

1.3.2行走系统控制设计 2

1.3.3行走系统越障分析 2

第二章 机器人结构设计 3

2.1简介 3

2.2履带机器人力学分析 3

2.2.1履带机器人行走分析 3

2.2.2机构转向原理 3

2.3传动结构 5

2.3.1履带式行走机构 5

2.3.2机器人移动平台主履带电动机的选择 5

2.4移动机构的分析和选择 6

2.4.1典型移动机构分析 6

2.4.2剩余部件设计 6

第三章 机器人控制系统 9

3.1 简述 9

3.2 控制系统选取 9

3.2.1 主要原件选取 9

3.2.2 控制原理设计 9

第四章 越野机动性能分析 10

4.1 简介 10

4.2履带机器人稳定性分析 11

4.3各类路况分析 11

第五章 结论与展望 16

5.1结论 16

5.2展望 16

致 谢 17

参考文献 18

第一章 引言

1.1选题背景

从20世纪60年代到70年代，机器人被认为是在工业使用的机器人。20世纪80年代以后，对机器人的移动功能的研究和发展才刚刚起步。如今，移动机器人发展起来的移动设备已经远远超过了以往的机器人。特别是，履带机器人不仅是在活体中看不到的移动形态，而且还可以在复杂的环境中行走。

追踪型机器人的命名是追踪型驱动器。最重要的特征是,环形轨道跟踪覆盖着大量的轮子,轮子与地面直接接触,以及轨道垫在地上的影响利用使机器人能够适应各种路况。

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