废墟搜索与辅助救灾机器人机械部分设计.docx

目录
1 绪论 1
概述 1
1
1
1
越障机器人的发展及应用 1
典型范例展示 2
5
2凸四边形及平行四边形悬架模型 6
障碍分析 6
V角度障碍 6
遇障分析 6
7
7
凸四边形弹簧悬架及平行四边形悬架模型 9
机器人虚拟样机 10
3 重点悬架杆件的运动学分析 12
攀登机构杆件运动关系方程组的建立 12
13
13
16
4 高机动越障轮——三星轮的设计 18
三星轮越障能力分析 18
三星轮行星轮系的设计 21
三星轮壳体设计及轮胎选型 21
基于UG 22
5机器人小车转向箱设计 25
小车转向原理分析 25
小车转向箱详细设计 26
6机器人小车整体越障能力分析 29
越障极限状态数学模型建立 29
33
7机器人设计时速和总功率的确定 33
33
34
结论 34
参考文献: 35
附录: 36
翻译部分 42
英文原文 42
中文译文 57
致谢 67
1 绪论
1 绪论
概述
本文实现了基于废墟搜索与辅助救灾功能要求的高机动越障机器人平台的设计,能够实现在地震废墟、爆炸事故现场等复杂地形条件下的辅助搜索与救援的基本功能要求的平台支持。

人类进入21世纪在科技、人文、经济等方面得到了前所未有的巨大发展。但是伴随着人类经济活动的进行,人类极大地改变了大自然的原貌导致水土流失、土地荒漠化、地震、海啸及强台风等极端自然灾害剧增。同时随着社会贫富两极化的加剧和宗教信仰的分歧,人为恐怖事件也日益威胁公民人身财产安全。面对这些自然界和人为的灾害,人类并没有消极逃避,而是积极预防和救助。但在各种复杂的灾害现场救援人员的短缺也日益显现,同时一些极端情况并不允许人员进行救助。因此研制针对灾难废墟现场的搜索与辅助救援的机器人的要求日益迫切。以下是典型救灾环境分析。
城市救灾:
城市环境中人口城市化和城市人口密集现象加剧,高层建筑、地下工程、大型商贸场所、文化娱乐场所迅猛发展,城市建筑物不断增加,使得城市建筑环境中的搜救作业十分复杂。在一些危险性大的灾难中,如随时会引发爆炸的火灾现场,有易燃、易爆或剧毒气体存在的现场,地震后存在易二次倒塌建筑物的现场,施救人员无法深入进行侦察或施救,人们急于探知灾难现场的内部险情,但又不敢或无法接近或进入灾难现场。此时,救援机器人的参与可以有效地提高救援的效率和减少施救人员的伤亡,它们不但能够帮助工作人员执行救援工作,而且能够代替工作人员执行搜救任务,在灾难救援中起着越来越重要的作用。
火场救灾:
消防机器人在高温、强热辐射、浓烟、地形复杂、障碍物多、化学腐蚀、易燃易爆等恶劣环境中进行火场侦察,化学危险品探测、灭火、冷却、洗消、破拆、救人、启闭阀门、搬移物品、堵漏等作业,因此,作为某种特定功能的消防机器人具备以下某项或几项行走和自卫功能:、登梯及障碍物跨越功能; ; ;(隔爆)功能; ; ; 。
塌方救灾:
遇到地震、火灾或塌方等,经常会出现人不能亲自到一些危险地方实施救援的情况,于是往往会想到让机器人来完成这些艰巨任务。要求机器人行动都利落,遇到障碍物能够设法穿越。以最快速度达到救援指定地点,以尽最大可能挽救人民生命和财产。
本文针对现实需求设计了一种具有高机动自越障能力的机器人平台,以求为减
轻灾害给人们带来的损失。

巨大的灾害会造成大面积的建筑物坍塌和人员伤亡,灾害发生之后最紧急的事情就是搜救那些困在废墟中的幸存者。研究表明,如果这些幸存者48小时之内得不到有效的救助,死亡的可能性就会急剧增加。然而,复杂危险的灾害现场给救援人员及幸存者带来了巨大的安全威胁,也会阻碍救援工作快速有效地进行。使用救援机器人进行辅助搜救是解决这一难题的有效手段。该机器人作业条件针对地震废墟、爆炸事故现场等复杂地形。现场存在垂直凸起障碍,沟壑障碍及一定坡度障碍等复杂情况