搜索
毕业设计（论文）┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊1履带式无人运输平台底盘设计摘要随着社会的发展，为了应对军事目的以及特种作业需求，做好未来战争的物质基础，高技术装备的发展和推新尤为引人注目，并呈现出向无人化发展的趋势。传统车辆系统因其带来的交通事故、人力资源浪费和许多特殊场合无法操控等缺点，越来越不能满足人类需求，无人机动平台可以克服这些缺点。地面无人机动平台作为智能交通系统和未来战斗系统的一个重要组成，在军用和民用两方面都有巨大的应用前景。其通过外部挂载不同的功能模块，可以达到代替人类完成不同的作战、侦察、救护、消防和爆炸物拆除等特种作业的目的。发展无人机动平台减少人类直面危险的可能，从而减少人员伤亡和资金投入。履带式底盘是构成履带式无人机动平台的基本结构，也是其重要组成部分。本文介绍了国内外各种履带式底盘的结构和发展，研究其机动性能，设计出一种较简易的遥控小型履带无人车的履带式底盘。关键词：履带式底盘，机动性能，遥控驾驶，无人机动平台，搭载装置毕业设计（论文）┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊2目录摘要…………………………………………………………………………ⅠAbstract………………………………………………………………………Ⅱ目录…………………………………………………………………………Ⅲ1．绪论………………………………………………………………………11.1履带无人平台研究背景……………………………………………11.2履带无人平台发展概况……………………………………………22．履带无人平台研究目的…………………………………………………42.1履带无人平台底盘发展……………………………………………2.2履带底盘的关键技术………………………………………………43．几种履带无人平台底盘方案……………………………………………53.1设计方案遵循原则…………………………………………………53.2设计要求及主要参数………………………………………………63.3具体设计方案………………………………………………………4．履带无人平台底盘总体设计………………………………………………4.1底盘结构设计………………………………………………………94.2悬挂系统设计………………………………………………………94.3驱动系统设计………………………………………………………94.4设计相关计算………………………………………………………95．履带无人平台底盘设计总体图6．履带无人平台底盘主要零件图7．结束语8．参考文献致谢毕业设计（论文）┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊31.绪论1.1履带无人平台的研究背景随着高新技术的迅猛发展引发了社会各领域的一系列重大变革，作为未来战争的物质基础，高技术装备也在不断发展和推新中，并呈现出向无人化发展的趋势。传统车辆系统因为其带来的交通事故、人力资源浪费和许多特殊场合无法操控等缺点，越来越不能满足人类需求，无人驱动平台可以克服这些缺点。无人平台就是人不在平台的一套系统。按照使用场景的不同，可分为海上、地面、空中以及深空探测无人平台。所谓地面无人平台就是在地面上行驶的能执行特定任务的机器人，是机械化、信息化、智能化高度融合的机动平台。同时随着计算机技术、信息技术、人工智能、导航定位等技术的深入发展，无人化技术取得了坚实的基础和越来越广泛的应用，并迅速涌现出如地面无人车、无人机、无人反潜战潜水机等各种类型的无人产品。比如军用的地面移动机器人在各种复杂环境下具有较高的机动性，可以代替人类进入一些危险和未知的环境，适用于国防和民用等多个领域，而且在反恐斗争中也可以发挥很大作用。地面无人机动平台作为智能交通系统和未来战斗系统的一个重要组成，在军用和民用两方面都有巨大的应用前景。其通过外部挂载不同的功能模块，可以达到代替人类完成不同的作战、侦察、救护、消防和爆炸物拆除等特种作业的目的。发展无人机动平台可以解放人力，减少人类直面危险的可能，从而减少人员伤亡和资金投入。无人机动平台不仅在军事上有重大作用，在交通运输中也可以有很广泛的应用。且其所涉及的精密机械、微电子与计算机、自动控制与驱动、新能源与材料、传感与信息处理以及人工智能等基础技术都可以辐射到很多场合，推动很多产业与技术的进步。因此世界各国对开展无人机动平台都很积是重视和支持。其中美国的技术尤为领先与其他国家。我国对于这方面的研究起步较晚，一些基础技术也不够成熟，开展地面无人机动平台的研究对于我国有很重要的现实意义。本文主要针对履带式无人机动平台底盘进行研究，履带式底盘具有牵引力大、接地比压低、爬毕业设计（论文）┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊4坡能力强和转弯半径小等特点。穿越沙石、泥泞及崎岖地形的能力较强。其在装甲车和运输车中都有较广泛的应用，大大加强了这些车辆的越障能力。1.2履带无人平台发展概况履带式无人运输平台是指在车内没有驾驶者的情况下，能够在各种复杂路面或野外环境中行驶并执行某项任务的履带式车。最初对于无人车的研究是源于军事应用的需要，但科学技术的进步使得无人车在民用领域的应用前景也日益增长。无人车在军事领域被广泛应用于侦察巡逻、火力攻击、战场运输、扫雷和导弹发射等，民用领域中则可以完成消防、排爆、救援、安保等工作。在无人机动平台的研究方面，美、英、德、法、日等军事发达国家走在世界的前沿，其中美国更为领先。这些国家都有自己独立的无人机动平台计划，目前主要投入于军事应用方面。在海湾战争、科索沃战争到伊拉克战争这些现代战争中，无人平台的作用日益凸显，并逐渐成为现代信息化战场上不可或缺的重要角色。无人地面机动平台如今已成为世界各国争相研制的“热点”兵器。1.2.1国外履带无人平台发展概况关于地面无人平台、“遥控战车”的最早发展甚至是可以追溯到第二次世界大战期间纳粹德国在东线战场上投入了几类“歌利亚”遥控爆破坦克，用于对付碉堡工事和盟军的“谢尔曼”等坦克。20世纪50年代后期开始，苏联也展开了大规模的无人地面车辆研究。在冷战另一方的美国，美国斯坦福大学、麻省理工学院等研究机构在政府部门的支持下开展了无人地面车辆的研究。但是无人化车辆真正作真正开始飞速发展是在20世纪80年代，西方国家大力投入人力物力，将传感技术、自动控制、人工智能、机器视觉、导航定位、信息融合处理等技术汇于一体，无人机动平台取得跨越式进步。30多年来，美国在无人地面机动平台的装备、研究和应用上始终处于国际领先水平。美国国防部鼓励国内各团体大力发展无人作战系毕业设计（论文）┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊5统，其中卡耐基梅隆大学率先研制出Crusher大范围复杂越野的无人机动平台。而美国的小型无人作战平台已经趋近于实用化，在阿富汗和海湾战争中已经得到一定程度的实战检验。截至2009年，美国在伊拉克和阿富汗战场上使用了约3500辆无人地面车辆，主要用于爆炸物的探测与处理，如“魔爪”机器人、MPR-800型多用途无人地面作战平台、通用机器人运输系统(ARTS)、MKMOD系列爆炸物处理机器人等。图1-1“魔爪”履带无人平台图图1-2爆炸物处理履带无人平台美军目前有100多项战斗任务可由机器人承担，如机器人弹药装填手、机器人排雷车、火力支援机器人等。美军曾于2000年提出，到2015年将有1/3的地面作战车辆实现无人驾驶。“联合机器人计划”(JRP)和“战术移动机器人”(TMR)是其主要研究的内容，目前已取得很大成果。英国现装备的机器人车辆主要有“土拨”和“野牛”机器人、“手推车”爆炸物处理车、“独眼巨人”Mk3轻型通用机器人、“哈德润“爆炸物处理机器人、”搜索者“排爆机器人、RAVEN爆炸物销毁机器人等。目前主要研究项目有：“未来工程坦克”（FET）、“小猎犬”战斗工程牵引车、“地雷探测、标识和处理计划”(MINDER)。法国现装备的机器人平台有：SAEMC800爆炸物探测机器人、RM35机器人、TSR200机器人、Minirob微型爆炸物处理机器人(可在机场及舰船的狭窄过道中使用)等。在研项目主要有:“自主式快速运动侦察车”(DARDS)、SYRANO战场侦察机器人。德国智能机器人研究和应用在世界上处于领先地位。现装备的主要车型以扫雷和爆炸物毕业设计（论文）┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊6处理机器人为主，如“清道夫”2000扫雷车、“犀牛”扫雷车、Rode爆炸物处理机器人、MV4系列机器人、GARANT-3多用途机器人等。目前实施的最重要无人地面车辆项目是1985年启动的“智能机动无人系统大纲”(PRIMUS)，其主要目标是为半自主无人车辆开发和集成先进技术，使用的试验平台是数字化“鼬鼠”2装甲车。除上述国家外，其他国家也在开展地面无人作战平台的研制工作，如加拿大的“改进型地雷探测计划”、意大利、法国和西班牙联合开展的“先进移动机器人”项目、瑞士的Pemex轮式地面无人平台项目、比利时的HUDEM项目、西班牙的“罗德”轮式地面无人平台以及俄罗斯的“越野车”-M3超轻型移动式机器人等。而近年来，由于反恐、反地道战以及城市巷战的需要，小型遥控地面武器机动平台的研制工作受到了美国军方的高度重视，在战术移动机器人计划TMR和联合机器人计划JRP的支持下，该研究方向取得了突破性的进展，研制出一批小型无人地面武器机动平台，如iROBOT公司的Packbot，Foster-Miller公司的Solem、Talon等。目前，美国是无人武器机动平台发展规划最完备、技术水平最高、投入经费最多的国家，亦是军用无人车辆研制方面最积极，进展最快，技术发展最全面的国家。图1-3“角斗士”战术履带无人平台图1-4国产履带无人平台加装81式步枪毕业设计（论文）┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊71.2.2国内履带无人平台发展及其现状目前国外的遥控无人车辆技术已趋于成熟，而我国在80年代末才开始无人机动平台的研究，加上我国的传感技术、导航定位、自动控制等关键技术还是远远落后于先进国家的水平，这大大制约了我国无人机动平台的发展速度。目针对国内危险行业与部门实际需求，在国家863计划的大力扶持下，也取得了一批不小的成果。像吉林大学的JLUIV-3、JLUIV-4，清华大学的THMR-V，上海消防所的“消防机器人”，广东卫富机器人公司的“防爆机器人”。某些技术上也已达到了世界先进水平。我国基于视觉导航的地面智能机器人在实验场的自主行驶速度最高达到了90km/hr，视觉导航等技术有所突破。但整体研究水平进展不大，在一定程度上得益于计算机等硬件设备的改善，但是由于某些关键技术无法突破，以及一些研究仍处于空白期，对这方面的了解有相当部分停留在文献上，无人地面武器机动平台的传感器、导航定位、控制及本体设计等关键技术方面的研发远远落后于先进国家，严重制约了国内无人地面武器机动平台的发展步伐。小型无人地面武器机动平台在机动性、越野性等方面与有人车辆有很大的不同，国外在这方面做了较深入的研究，但国内尚未开展这方面的研究。所以我国的无人机动平台研究仍有很长的路要走。图1-5我国正在测试的某型号小型无人履带平台中国兵器工业集团公司下属中国北方车辆研究所成立兵器地面无人平毕业设计（论文）┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊8台研发中心。其主要任务是开发军民用无人车辆和相关装备。这是中国目前规格最高的无人地面车辆研发机构。无人地面车辆是近年来各国军方研制和装备的重要装备。图1.6“龙卫士X3B”反恐履带无人平台图1.6所示是由上海广茂达伙伴机器人有限公司研制的“龙卫士DragonGuardX3B反恐机器人”，是我国第一台单兵反恐机器人。机器人重5Okg，行驶速度为0-1m/s，可以通过27°楼梯、