CATIA小型履带式机器人底盘结构设计与运动分析(3)

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沈阳自动化研究所研制 CLMBER 机器人[8]，还有北京航空航天大学研制的可重构履腿机器人

和北京理工大学研制的四履腿机器人等[9]。目前履带式机器人种类主要分为:单段双履带式、双段四履带式、多段多履带式、多段轮

履复合式和自重构式移动机器人[10]。

(1)单段双履带式移动机器人。例如由中国航天科工集团研发的名为雪豹-10 的履带式机器人是中国第二代排爆机器人，经常用来帮助人类在危险的空间里进行搜索和排除危险物，达到减少人员伤亡的目的。这种机器人可以在恶劣的野外环境下作业，能够通过更换机械手来抓取不同的物体，最大可抓取 15kg 重物，还能安放带线的引爆装置；还有由美国开发用于运送军用物资的 ROCOMP 机器人，采用无线电控制或按编程好的路线移动，可以爬楼梯和斜坡，能通过窄小空间和自动避开障碍物。

(2)双段双履带式移动机器人。例如日本开发的小型移动机器人 Quince，其体积很小，主要由滚轮、踏板及电灯马达组合而成。Quince 机器人的机械手十分灵活，可以轻易的旋转门把手，并能运送各种小型物品，它装备了能够监控人体呼吸和体温状况的红外感应器也是二氧化碳探测器。

(3)多段多履带式移动机器人。例如由国内研制的“灵蜥-B ”型排爆机器人，它有主要由三段履带、机械手、云台 3 个摄像头组成，最大速度可以达到 30m/s，最大能提起 15kg 的重物、能爬上 40°斜坡和楼梯、能越过 50cm 宽的壕沟和 40cm 高的障碍。

(4)多段轮履复合式移动机器人。目前国内外正在积极研制这种机器人，例如 Andros[11]

系列机器人，以及中科院沈阳自动化所研制的 CLMBER。 (5)自重构式移动机器人。自重构式移动机器人由许多具有一定感知能力的和功能相同模

块连接而成[12]。与普通移动机器人不同的是它可以因实际情况的需要，能不断改变自身的结构。由于自重构式机器人能模块化重组，因此具有很好的适应环境能力和生存能力，国外大部分科研机构已经开始这方面的研究。目前中国主要有山东科技大学提出的一种可变形履带机器人和哈尔滨工业大学研制的模块化可重构履带式微小型机器人。

1.3 本文主要研究内容

本文详细介绍了移动机器人的研究背景及履带式机器人的国内外研究现状，分析比较当前履带式机器人的主要的两类底盘结构并给出设计方案，根据工作环境及任务要求，设计出满足要求的履带式移动机器人。主要研究内容如下：

1、对履带式机器人两类底盘结构进行分析总结，根据实际情况给出底盘设计方案。

第 4 页本科毕业设计说明书

2、根据设计方案设计出各零部件并使用 CATIA 绘出履带式机器人底盘结构三维示意图。

3、最后对履带式机器人底盘进行运动分析。

本科毕业设计说明书第 5 页

2 履带式机器人底盘结构设计方案

2.1 引言

履带式机器人属于移动机器人的一种，具有很强的地面适应能力，一般用于许多复杂、多变的地形环境中，而且履带式机器人的技术更为成熟，在很多诸如工业、制造业等方面都有广泛的运用。

移动机器人根据运动形式主要分为足式、轮式和履带式三种结构及其组合式结构。足式移动机器人虽然有较强的地面适应能力，而且机动能力和越障能力也很好，但速度和效率比较低；轮式移动机器人具有速度快和效率高的特点，但通过性和越障能力弱；履带机器人相比前面两种结构，虽然有着结构复杂，摩擦大，履带容易磨损的缺点，但是其地面适应能力和越障能力尤其是爬坡、爬楼梯和越沟等方面较强。因此，要根据实际情况选择合适的机器人移动机构。文献综述