灾害现场环境下被动自适应机器人运动学分析

摘要

灾后现场复杂的非结构化环境对救援人员的生命造成了威胁，同时也严重阻碍了救援工作的顺利进行，为了提高救援效率，减少救援人员和幸存者的伤亡，迫切需要研制一种能够代替救援人员进入灾害现场进行环境探测、灾害现场信息采集以及完成搜救任务的救援机器人。本课题在国家863计划项目“地面自适应灾害现场信息采集机器人”的支持下对被动自适应机器人进行了运动学和动态稳定性分析。
　　本文主要研究内容和创新性成果如下：
　　1.基于模块化思想对被动自适应机器人的结构和各个模块进行了结构设计，给出了机器人的尺寸参数和设计性能指标。
　　2.对被动自适应机器人的运动学进行了分析，通过建立斜坡、凸台、壕沟等典型障碍的模型对机器人的越障性能进行了分析，根据建立的参数化模型得到了被动自适应机器人越障的理论极限。
　　3.基于标准动态能量稳定性方法对被动自适应机器人的动态稳定性进行了分析与计算，用 MATLAB软件对不同路面干扰下和惯性力干扰下机器人平台的动态稳定性进行了仿真，仿真结果验证了被动自适应机构对提高机器人平台的倾覆稳定性具有一定的作用。
　　4.完成了被动自适应机器人的样机制造，对被动自适应机器人的样机进行了基本性能测试，试验结果表明被动自适应机器人具有较强的通过能力和越障性能，符合预期的设计指标。

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第一章 绪论

1.1课题的背景及意义

1.2移动机器人的研究现状和发展趋势

1.3履带式移动机器人越障分析研究现状

1.4本课题主要研究内容

第二章 被动自适应机器人平台的结构设计

2.1引言

2.2被动自适应机器人概念

2.3被动自适应机器人工作原理及性能指标

2.4被动自适应机器人的结构设计

2.5本章小结

第三章 被动自适应机器人平台运动学分析

3.1引言

3.2被动自适应机器人直线行进与转向分析

3.3被动自适应机器人质心位置计算及其质心变化范围

3.4被动自适应机器人通过典型障碍运动分析

3.5本章小结

第四章 被动自适应机器人动态稳定性分析

4.1引言

4.2运动稳定性判定方法

4.3基于标准动态能量稳定性方法的机器人动态稳定性分析

4.4被动自适应机器人动态稳定性仿真分析

4.5本章小结

第五章 被动自适应机器人的研制与实验

5.1引言

5.2被动自适应机器人样机实验的目的

5.3被动自适应机器人样机试验过程及结果

5.4本章小结

第六章结论与展望

6.1 课题工作总结

6.2课题展望

参考文献

致谢