移动机器人结构设计

编号:无锡太湖学院毕业设计（论文）题目：移动机器人结构设计信机系机械工程及自动化专业学号：0923122学生姓名：赵熙熙指导教师：龚常洪（职称：副教授）（职称：）2013年5月25日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）移动机器人结构设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：机械93学号：0923122作者姓名：2013年5月25日I无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目移动机器人结构设计2、专题二、课题来源及选题依据课题来源：导师提供选题依据：近年来，人类的活动领域不断扩大，机器人应用也从制造领域向非制造领域发展。像海洋开发、宇宙探测、采掘、建筑、医疗、农林业、服务、娱乐等行业都提出了自动化和机器人化的要求。这些行业与制造业相比，其主要特点是工作环境的非结构化和不确定性，因而对机器人的要求更高，需要机器人具有行走功能，对外感知能力以及局部的自主规划能力等，是机器人技术的一个重要发展方向。目前国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究，并朝着智能化和多样化方向发展。三、本设计（论文或其他）应达到的要求：①设计移动移动机器人行走机构的总体结构和参数；②建立移动机器人的运动学模型及机器人四轮转向系统的动力学模型；③研究其稳态特性、动态特性和自主控制的问题，验证所研究机器人结构参数的合理性。II四、接受任务学生：机械93班姓名赵熙熙五、开始及完成日期：自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任〔学科组组长研究所所长〕签名系主任签名2012年11月12日III摘要移动机器人是一种由传感器、自主控制的移动载体组成的机器人系统。移动机器人具有移动功能，在代替人从事危险、恶劣(如辐射、有毒等)环境下作业和人所不及的(如宇宙空间、水下)作业环境方面，比一般机器人有更大的机动性，灵活性。随着机器人技术在外星探索、野外考察、军事、安全等全新的领域得到日益广泛的采用，机器人技术由室内走向室外，由固定、人工的环境走向移动、非人工的环境。本课题是机器人设计的基本环节，能够为后续关于机器人的研究提供有价值的平台参考和有用的思路。本文对各种移动机器人进行了比较，从而确定了四轮式机器人总体结构与参数的研究设计。对四轮式移动机器人的运动学进行了探讨，建立了运动学模型。在建立运动学模型的基础上对机器人的基本运动方式进行了分析，并推到计算出其动力学模型。本文了解了基于多传感器的移动机器人的自主控制问题。分析了直流伺服电机的动态特性，为后续的研究提供可靠的参考和依据。关键词：轮式移动机器人；运动学与动力学；自主控制问题IVAbstractMobilerobotisakindofcontrolledbysensors,autonomousrobotsystemcomposedofmobilecarrier.Mobilerobothasthemobilefunction,insteadofpeopleengagedindangerousandbadenvironment(suchasradiation,toxic)homeworkandhaveless(suchasspaceandunderwater)intheworkingenvironment,havegreaterflexibilitythanordinaryrobot,flexibilityAsrobotstechnologyinalienexploration,fieldinvestigation,military,securityandothernewfieldsarewidelyused,therobottechnologybyindoortooutdoor,fromfixed,artificialenvironmenttomove,notartificialenvironments.Thistopicisabasiclinkofrobotdesign,beabletofollow-upontherobotplatformforthestudyprovideavaluablereferenceandusefulideas.Inthispaper,allkindsofmobilerobotswerecomparedtodeterminethefourwheelrobotstructureandparametersofthestudydesignasawhole.Offourwheeledmobilerobotkinematicsarediscussedinthispaper,thekinematicsmodelisestablished.Inkinematicsmodelisestablishedonthebasisofthebasicmovementofrobotisanalyzed,anditsdynamicmodeltocalculate.Inthispaper,thecontrolproblemformobilerobotbasedonmulti-sensor.Afterthecompletionofthedesignanalysisofthedynamiccharacteristicsandthefeasibilityofomnidirectionalmobilemechanism,providereliablereferenceandbasisforfollow-upstudies.Keywords:wheeledmobilerobots;Kinematicsanddynamics;AutonomouscontrolV目录摘要...........................................................................................................................................IIIAbstract.........................................................................................................................................IV目录............................................................................................................................................V1绪论.............................................................................................................................................11.1本课题的研究内容和意义..................................................................................................11.2国内外的发展概况..............................................................................................................11.2.1国内外发展概况...........................................................................................................11.2.2移动机器人的主要组成...............................................................................................21.3本课题应达到的要求..........................................................................................................22移动机器人行走机构的总体结构和参数.................................................................................32.1机器人运动方式的选择......................................................................................................32.2轮式机器人移动能力分析..................................................................................................52.3轮式机器人驱动轮的组成..................................................................................................62.4轮式机器人转向轮的组成..................................................................................................72.5电机的选择..........................................................................................................................82.6直流伺服电机的数学模型及动态参数的确定..................................................................92.7减速机构的设计（蜗轮蜗杆减速机构）........................................................................122.7.1电机参数的确定.........................................................................................................122.7.2计算传动装置的运动和动力参数.............................................................................132.7.3蜗轮蜗杆设计计算.....................................................................................................142.7.4蜗轮轴的设计.............................................................................................................162.7.5初选滚动轴承...........................