致 谢 28

参 考 文 献 29

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1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

从机器人发明至今，已经过去几十年了，其技术越发的成熟。机器人技术是综合了机构 学、信息和传感技术、计算机、控制论、人工智能及仿生学的等多学科的高新技术[1]，是集 计算机、传感器、人工智能机械、电子、控制等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的 自动化装备[2]。作为机器人的一大分支的移动机器人，可以在恶劣、糟糕、危险和人类不能 到达的环境下代替人类作业，相对于普通机器人来说，它具有更强的机动和灵活性。

60 年代末期，出现了第一台由斯坦福研究院的 Nils Nilssen 和 Charles Rosen 等人研发的 取名为 Shakey 的自主移动机器人[3]。日本的早稻田大学在 70 年代初期，研制出了具有类似 人体功能的两足移动机器人。除此之外，水下移动机器人和极限作业移动机器人因为原子能 和海洋的开发利用需要，也得到了快速的发展。随着移动机器人的性能逐渐优良，其应用范 围不断扩大，不仅在民用等服务行业中有广泛的应用，而且在军事和空间探测领域等危险环 境下也有很较广的应用。因此，移动机器人发展受到世界各国的重视和研究。

图 1.1 Shakey 移动机器人 图 1.2 两足步行机器人

相对于移动机器人中的轮式、足式机器人结构自由度太多和控制复杂的局限性，履带式 机器人有着适应地面变化情况能力强，技术更加成熟的优点。履带式机器人包括巡逻机器人、 步兵支援机器人、侦察机机器人及搜救机器人等，可以替人在危险环境下完成如救援、侦查、 搜集资料等工作，达到减少人们工作的危险系数的目的。民用方面，履带式机器人被广泛运 用于工业生产等制造和服务行业，如生产线运输、清洁和导盲等诸多方面，对人们的生活和 工作起着十分重要的作用。所以说，履带式移动机器人对于人们在处理很多危险问题或者帮

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助人们在无法到达的地区进行探查具有很大的帮助，因此研究和发展履带式移动机器人具有

重要理论价值和实际意义。

1.2 国内外研究现状

国外对小型履带式机器人的研究最早可以追溯到上世纪八十年代，其中影响比较大的是 美国 Robot 公司研制的微小型履带式机器人 Packbot[4]系列及 Foster-miller 公司研制的 Talon 机器人[5]。除此之外，属于小型履带式机器人的还有英国军用车辆研究所和皇家陆军军械部 队共同研制的 Supper Wheelbarrow 排爆机器人、加拿大的 AZMUT 机器人[6]和日本的 Helios VII 机器人[7]等。

图 1.3 Packbot 移动机器人

图 1.4 Talon 移动机器人

在国内，对于履带机器人研究主要在军用和民用两方面。清华大学设计了用于目标跟踪 和视觉分析处理的微小型 QH-1 履带式机器人，中国科学院沈阳自动化所研制了 “灵晰-B”型 排爆履带式机器人，中国科学技术大学研制了小型足式、轮式和履带式复合的越障机器人，论文网

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