履带机器人行走机构的设计[毕业论文+CAD图纸]

机械设计毕业论文：履带机器人行走机构的设计含论文，CAD图纸，开题报告，任务书

履带机器人行走机构的设计[毕业论文+CAD图纸]

摘　要

随着我国改革开放的不断开展，我国经济建设和技术应用都得到了高速稳定的发展，机器人已成为各个行业必不可少的关键设备。移动机器人相比普通关节机器人增加了移动机构，移动的方式多种多样，有腿式移动机构，轮式移动机构，履带式移动机构等等，选择何种移动方式决定了移动机器人的工作性质和内容。

本篇论文中提出了一种结构巧妙、机动性好、稳定性能高的多功能履带式机器人设计方案，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。机器人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。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。

本研究的意义是为机器人提供一个动力输出平台，主要完成了履带移动机构的设计，针对履带机器人中采用的履带、减速器、电动机等也进行了必要的阐析，通过对履带机器人的相关性能要求的验算，得出设计的结果基本上能够符合设计要求这一结果。

关键词：履带机器人;履带移动机构;模块化设计

Abstract

With the continuous development of China's reform and opening up, China's economic construction and technology application have been developed rapidly and steadily, and robots have become an indispensable key equipment in various industries. Compared with the ordinary mobile robot joint robot increased the mobile mechanism, move in different ways, have legs type mobile mechanism, wheeled mobile mechanism, caterpillar mobile mechanism and so on, choose what kind of way to determine the nature of work and contents of the mobile robot.

This paper puts forward a structure, good maneuverability, high stability performance of multi-function crawler robot design, this design is the choice of mobile solutions adopted crawler drive structure. Structure of the overall use of modular design, in order to follow-up maintenance, removal can be adapted to various complicated road, and can turn on either side of the rocker arm before and after active control to regulate the robot's motion, so as to achieve auxiliary pit, surmounting obstacles. The moving mechanism of the robot consists of four parts: the active wheel deceleration mechanism, the rotating mechanism of the airfoil, the adaptive pavement actuator, the crawler and the crawler wheel movement mechanism. After a reasonable design, the robot will have good environmental adaptability, maneuverability and can withstand certain drop impact.

The significance of this study is to provide a platform for power output for robot, mainly completed the crawler mobile mechanism design, in view of the tracked robot track, speed reducer, motor and so on has made the necessary expatiates, through calculating the related performance requirements of tracked robot, it is concluded that the design result can basically meet the design requirements of the result.
Keywords: tracked robot; tracked mobile mechanism;the modular design

目　录

第1章 绪 论 1
1.1 引言 1
1.2 履带机器人的发展概况 1
1.3 课题研究的意义及目的 3
第2章 履带机器人的结构设计 3
2.1 履带式机器人的设计要求 5
2.2 履带机器人的设计概述 5
2.2.1 多功能履带式机器人与其他类型移动机器人原理的对比 5
2.2.2 多功能履带式机器人与其他类型移动机器人特点的对比 8
2.2.3 多功能履带式机器人的设计参数 9
2.3 履带机器人的运动特性 9
2.3.1 平面运动及转弯 9
2.3.2 自撑起及涉水 10
2.3.3 越障 10
2.4 履带机器人的设计结构和尺寸 11
2.4.1 履带机器人行走机构的选择 11
2.4.2 多功能履带式机器人的结构组成和尺寸 12
2.4.3 多功能履带式机器人主要机构的工作原理 13
2.5 履带机器人的越障分析 13
2.5.1 跨越台阶 13
2.5.2 跨越沟槽 14
2.5.3 斜坡运动分析 15
2.6 机器人移动平台主履带电机的选择 16
2.6.1 机器人在平直的路上行驶 16
2.6.2 机器人在30°坡上匀速行驶 17
2.6.3 机器人的多姿态越阶 17
2.7 履带部分的设计 19
2.7.1 履带的选择 19
2.7.2 功率的计算 19
2.7.3 确定带的型号和节距 20
2.7.4 确定从动轮的直径 21
2.7.5 确定节线长度 232.7.6 确定设计功率时所需的带宽 24
2.7.7 功率验算 26
2.7.8 同步带的物理机械性能 27
2.8 履带主从动轮的设计 27
2.8.1 履带轮材料选择 27
2.8.2 履带轮形状及其主要尺寸的确定 27
2.8.3 履带轮齿形及齿面宽度的选择 28
2.8.4 履带轮所允许的公差 30
2.9 副履带部分设计 31
2.9.1 计算副履带的带宽 31
2.9.2 计算H带的基准额定功率 31
2.9.3 中心距的选择 32
2.9.4 计算副履带节线长度 32
2.10 履带翼板部分设计 33
2.10.1 履带翼板的作用 33
2.10.2 履带翼板设计 33
2.11 主履带的重心计算 34
2.11.1 翼板质量 34
2.11.2 履带从动轮的质量 35
2.11.3 张紧轮、调节轮质量 35
2.11.4 履带驱动装置重心 35
2.12 副履带的重心计算 37
2.12.1 主从动轮的重心坐标 37
2.12.2 翼板2的重心坐标 38
2.12.3 副履带的重心坐标 38
2.13 主履带及其摇臂也就是副履带总部分的重心计算 38
第3章 总结 39
参考文献 41
致　谢 43

第1章 绪 论

1.1 引言

随着社会的发展，我们面临的自身能力、能量的局限越来越多，所以我们创造了各种类型的机器人来辅助或代替我们完成任务。

机器人应用的地方变得越来越多，从单一的生产制造业发展到各行各业，甚至延伸到排爆等危险的具体工作。现在国内外都开始了对移动机器人的系统研发和设计，而移动机器人选择何种移动方式是其设计时最重要的考虑点之一。移动机器人按其移动结构可以分为腿式，轮式和履带式三大类，这三类各有其优缺点。

随着移动机器人行业技术的发展，腿式机器人由于其结构和操作过于复杂，且应用的场地通常有特殊要求，因此并没有得到广泛的使用。而目前市场上的移动机器人主流仍是轮式机器人，但是同样存在着许多缺陷，最大的问题是轮式机器人对行走地面要求比较高，在松软或者是泥泞的道路上行走时极容易打滑；且移动转向的时候需要整个机器人本体转动，转弯半径较大，占用的行走空间较多。

履带机器人，主要指搭载履带底盘机构的机器人，履带机器人具有牵引力大，不易打滑、越野性能好等优点，可以搭载摄像头、探测器等设备代替人类从事一些危险工作，因此对其进一步的研究是不能忽视的。

1.2 履带机器人的发展概况

20世纪60年代到70年代，想到工业机器人印入脑海的便是自动机械手。机器人移动