全织物皮肤感知柔性变形搜救机器人结构设计-毕设答辩

1、全织物皮肤感知柔性变形搜救机器人结构设计 班级：机械0903班 姓名：李毅学号：2009010083 指导老师：王科社答辩内容：1.研究目标2.研究内容3.三维仿真4.使用价值5.总结创新1.研究目标本申请通过研究的全织物皮肤感知自主柔性变形搜救机器人基础理论与关键技术，研制具有大变形能力、损坏后可自我断裂实现分体和各分体可自主搜救特点的柔性变形搜救机器人原理样机，预计达到如下指标： 全织物皮肤变形能力：200% 结构变形能力：300% 变形方式：长度、宽度、高度 运动步态：蜿蜒、伸缩、蠕动、翻滚 分体数量：3搜救功能：自我分体、姿态稳定。2.研究内容本申请提出的全织物皮肤感知自主柔性变形搜救

2、机器人（以下简称柔性变形搜救机器人）具有全空间感知能力、大形变能力的全织物皮肤，以及柔性支撑结构。柔性变形搜救机器人在受到二次灾难出现部分损坏时，能够通过自我断裂完成分体，在非结构性灾难环境下，分体不依赖导航信息，只借鉴相对的传感器信息和系列算法实现自主路径规划和地图构建，实现对幸存者的继续搜救，提高了复杂灾难环境的适应能力。柔性变形搜救机器人可进行实时姿态控制、变形控制、步态运动控制，以实现避障、穿越复杂路径和搜救。柔性变形搜救机器人包括以下内容：1.理论研究：柔性变形搜救机器人机理(1)柔性变形搜救机器人运动机理从柔性变形和自分体等角度出发，借鉴蛇、蚯蚓等多种生物的运动方式，研究柔性变形搜

3、救机器人的运动机理。考虑多重耦合以及变形等因素，建立不同变形情况下的多重耦合动力学模型，作为柔性变形搜救机器人的控制基础。(2)柔性变形搜救机器人分体研究搜救机器人的分体机理，包括构建柔性变形搜救机器人的体系结构以及分体决策。3.结构设想（1）变形结构（2）分体结构A与F是机器人的两部分，整体运动时，机构C通过弹簧D将机构B夹住使A与F很好的耦合在一起，不发生相对运动。当A与F需要分开时，进动机构G向C运动，由于固定轴E的存在，使C张开一定的角度，随着B从C处的退出，A与F也就相应的分开了，从而实现了柔性变形搜救机器人的分体。 1与6是机器人的两部分，整体运动时，爪4通过弹簧3将拉钉5夹住使1

4、与6很好的耦合在一起，不发生相对运动，如图所示。当1与6需要分开时，进动机构推动拉杆2运动，使爪4进入外径不受限制的空腔，因此爪4可以张开一定的角度，拉钉5就可以从爪4处退出，1与6也就相应的分开了，如图所示。从而实现了柔性变形搜救机器人的分体。最终分体和变形结构的方案确定（1）变形结构这个机构只要通过电机带动齿轮，再有齿轮带动丝杠，使丝杠旋转，最后把丝杠的旋转，转变成滑块的直线运动，就能带动这个滑块连杆机构的运动。（2）分体结构 本方案选择磁性连接，通过两个正负极用磁性装置的相互吸引，促使机械蛇蛇身的分离和连接。其设计思想来自磁力座。设定的各项参数自己选定的各项的参数：蛇身单体长度：300

5、mm丝杠：L=150 mm，D=6 mm,螺纹高=2 mm，螺距=6 mm，螺纹长=135 mm滑块：长=30 mm，宽=30 mm，高=9 mm，中心孔D=6 mm膨胀基底：长=150 mm，宽=60 mm，高=12 mm 工作长度=146 mm，宽=30 mm，高=9 mm磁座凹：长宽=100100 mm，高=15 mm磁座凸：长宽=100100 mm，高=15 mm设定的各项参数 轴承：外径= mm，内径= mm，连杆1: 长=50 mm，宽=12 mm，高=4 mm，孔径=6连杆2：长=150 mm，宽=12 mm，高=4 mm，孔径=6连杆3：长=50 mm，宽=12 mm，高=12

6、 mm，孔径=6销钉：高=12 mm，直径=6 mm三维仿真过程 磁力座 膨胀基底 三维仿真过程基底的装配 卡壳三维仿真过程齿轮丝杠 舵机三维仿真过程舵机的安装 大齿轮三维仿真过程滑块 连杆的连接三维仿真过程机械蛇的蛇身 舵机座三维仿真过程机座安装舵机 蛇身的完整一节三维仿真过程完成机械蛇装配使用价值 我认为，本次毕业设计机械蛇的最大亮点在于，成功的用磁力座装置代替了，在设计猜想里面的分体装置，因为分体装置要求柔性变形搜救机器人在受到二次灾难出现部分损坏时，能够通过自我断裂完成分体，在非结构性灾难环境下，分体不依赖导航信息，只借鉴相对的传感器信息和系列算法实现自主路径规划和地图构建，实现对幸存者的继续搜救，提高了复杂灾难环境的适应能力。总结创新 我认为，本次毕业设计机械蛇的最大亮点在于，成功的用磁力座装置代替了，在设计猜想里面的分体装置，因为分体装置要求柔性变形搜救机器人在受到二次灾难出现部分损坏时，能够通过自我断裂完成分体，在非结构性灾难环境下，分体不依赖导航信息，只借鉴相对的传感器信息和系列算法实现自主路径规划和地图构建，实现对幸存者的继续搜救，提高了复杂灾难环境的适应能力。总结创新 因此，柔性变形搜救机器人的分体运动，需要设计专门的分体机构，保证分体前使机器人本身良好的结合又不影响其运动，在需要分体时能够顺利实现分体，分体可以