基于虚拟样机技术的轮腿式移动机器人设计与仿真

摘要

轮腿式移动机器人综合了轮式移动机器人高速、高效、灵活的特点和腿式移动机器人较强的越障能力，同时与履带式移动机器人相比又有结构简单、自重小、功耗小的优点，使之在探测、排险、救援等各个领域得以广泛应用。本论文针对提出的项目要求，设计了一种成本较低，功能较强的八轮腿式移动机器人平台，并利用虚拟样机技术对机器人运动平台进行3D 建模与仿真，验证其性能。论文主要完成的内容包括以下几个方面： 首先，回顾了移动机器人的发展历程，搜集了国内外有关移动机器人和轮腿式移动机器人的最新研制资料，阐述了各种移动机器人的特点和轮腿式移动机器人的优缺点，介绍了虚拟样机技术的发展概况。 其次，分析了课题项目要求，确定了移动方式和驱动方式的选择，设计了机器人平台的整体结构；设计了一种新型的轮腿传动系统；设计了移动机器人的驱动系统，包括传动方式的选择和部分零件的设计；使用Pro/E 软件创建了移动机器人平台的3D 模型。 再次，完成了机器人平台的主要零件的机械设计，包括计算了各处电动机的功率、转速，完成电机和减速器的的型号选择；计算主轴、配轴和轴套传递的扭矩，确定它们的几何尺寸，校核其强度；设计轮腿传动机构中的齿轮，按照满足齿轮齿根疲劳强度要求计算各齿轮的参数，确定齿轮的模数、齿数和齿宽；计算了驱动系统传递的扭矩和力，选定链传动中链的型号，并设计了链轮。 最后，使用ADAMS 创建了虚拟样机的简化3D 模型，并依照实际情况创建了虚拟样机仿真的环境参数，包括虚拟样机关键部件的材料选择和3D 接触关系的参数设定；对虚拟样机进行了各种地形的运动仿真，包括爬坡、垂直障碍、壕沟、转向和侧倾地形的仿真，验证了移动机器人的各项功能；对轮腿组初始张角和轮腿长度进行了优化仿真。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章 绪论

第二章 轮腿式移动机器人平台构型

第三章 轮腿式移动机器人平台的参数综合

第四章 轮腿式移动机器人虚拟样机的动力学仿真

第五章 总结与展望

参考文献

致 谢