反恐防暴机器人结构设计与越障分析研究

摘要

本课题结合当前国内对移动机器人的设计要求，依据青岛市民生科技项目设计出了一种新型的多自由度、可变形的履带式反恐防暴机器人。该反恐防暴机器人采用腿与履带相结合的变形方式，共有12个自由度，能够灵活变形。通过多种变形方式，可以跨越壕沟，可以翻越高凸台障碍物。
　　首先，对国内外反恐防暴机器人的有关情况进行了简单的介绍，结合国内外研究现状，对比国内外的反恐防暴机器人研究差距，提出了自己的多自由度可变形移动机器人的想法；
　　其次，结合设计要求，提出不同的设计方案，对各方案进行对比分析，选出一种合适的既能满足要求又能将质量降到最低且结构简单的设计方案，根据设计方案，利用SolidWorks三维作图软件将每个零件都进行参数化建模，并且给每个零部件模型赋予材料属性，然后将各零件根据装配关系添加配合，得到反恐防暴机器人三维虚拟样机；
　　再次，根据反恐防暴机器人的结构特点，对其越障能力进行分析研究，并且对反恐防暴机器人翻越凸台障碍物以及跨越壕沟进行越障动作规划，在不影响仿真结果的前提下，将虚拟样机简化并将简化后的反恐防暴机器人虚拟样机各模块另存为parasolid格式，导入Adams中进行虚拟样机仿真分析，得出力矩、角度、角速度、质心变化曲线，根据仿真结果验证了本文所规划的越障动作的正确性以及机器人在此规划下越障的稳定性；
　　最后，结合虚拟样机仿真分析结果，将反恐防暴机器人变形过程中的关键受力零部件转换为parasolid格式导入ANSYS中进行有限元分析，得出应力、应变和位移云图，依照分析结果对关键零部件的强度进行校核。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题来源及研究背景

1.2 反恐防暴机器人国内外研究现状

1.3 防暴机器人的关键技术

1.4 本课题主要研究内容

2 反恐防暴机器人方案设计及三维建模

2.1 引言

2.2 反恐防暴机器人移动变形装置方案设计与选取

2.3 三维建模技术

2.4 基于Solid Works的反恐防暴机器人三维建模

2.5 本章小结

3 反恐防暴机器人越障能力分析及翻越典型障碍物动作规划

3.1引言

3.2 反恐防暴机器人越障能力分析

3.3 反恐防暴机器人越障动作规划

3.4 本章小结

4 基于Adams的反恐防暴机器人翻越典型障碍物仿真分析

4.1 引言

4.2 基于Adams的反恐防暴机器人越障仿真分析

4.3 仿真结果分析

4.4 本章小结

5 反恐防暴机器人关键零件有限元分析

5.1 引言

5.2 ANSYS Workbench

5.3 基于ANSYS的反恐防暴机器人关节零件有限元分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要成果

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