毕业论文-履带式移动平台底盘设计

毕业设计履带式移动平台底盘设计学生姓名：学号：机械工程系系部：机械工程系机械设计制造及其自动化专业：机械设计制造及其自动化指导教师：二零一五年六月诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名：年月日

毕业设计任务书设计题目：履带式移动平台底盘设计系部：机械工程系专业：机械设计制造及自动化学号：学生：指导教师（含职称）：1．课题意义及目标学生可以通过这次的毕业设计，运用所学过的一些基础知识，深入了解移动平台中履带的结构形式、移动机构的运动协调原理，移动机构的运动学及动力学模型等方面的知识，并且熟悉移动平台的设计规范、计算方法及设计思想等内容，为学生毕业后从事相关工作打好基础。2．主要任务（1）了解机械产品的设计方法。（2）确定移动平台的总体设计方案。（3）移动平台底盘机械结构设计。（4）传动系统设计。（5）动力系统设计。（6）关键零部件的分析与校核。（7）完成相应的工程图。（8）撰写毕业论文。结构完整，层次分明，语言顺畅；避免错别字和错误标点符号格式符合机械工程系学位论文格式的统一要求。3．主要参考资料[1]潘骏，段福斌，杨文华，吴立军.机械设计基础[M].南京大学出版社，2007.05.[2]仲崇慧，贾喜花.国外地面无人作战机器人发展概况综述[J].机器人技术与应用,2010.[3]乔中莲，张治民.坦克履带的应用及其发展[J].装备与技术.2005(6).[4]王琦，翟宇毅，谢少荣，罗军等.特种机器人[M].北京:化学工业出版社，2006.设计各阶段名称起止日期1查阅文献，了解研究目的意义，完成开题报告2014.12.01至2014.12.312了解移动机器人底盘的结构形式2015.01.01至2015.03.103完成机器人底盘的设计2015.03.11至2015.04.304完成相应的工程图设计说明书等整体设计2015.05.01至2015.05.155撰写毕业设计说明书，准备答辩2015.05.16至2015.06.104．进度安排审核人：年月日 (式5.SEQ(5-\*ARABIC52) (式5.SEQ(5-\*ARABIC53)则，移动机器人平地直线运动的平衡方程为： (式5.SEQ(5-\*ARABIC54)且,,，所以： (式5.SEQ(5-\*ARABIC55)通过计算可得，机器人要达到最大速度则电机经过减速器后输出的极限扭矩为。由电机经过减速器后输出的极限扭矩可以得到电机需要提供的极限转速为：(式5.SEQ(5-\*ARABIC56)5.2.2爬坡速度的驱动电动机功率计算爬坡能力也是一个衡量移动平台驱动能力的重要指标，现在大部分机器人的工作环境都需要其有爬坡能力，所以驱动系统的设计必须充分考虑机器

人的爬坡能力。为了研究移动机器人的爬坡能力，我们可以假设移动机器人在斜坡上运动，坡度为30°，速度为0.1m/s，行驶过程不考虑空气阻力因素。移动机器人爬坡受力情况如下图所示：图5.4爬坡示意图爬坡的平衡方程为： (式5.SEQ(5-\*ARABIC57) (式5.SEQ(5-\*ARABIC58) (式5.SEQ(5-\*ARABIC59)上式中各参数意义与平地受力相同。联立上式得： (式5.SEQ(5-\*ARABIC60)通过计算可得到，机器人在最大坡度下爬坡则电机经过减速器后输出的极限扭矩为19.40。要使机器人在爬坡时达到的速度，则电动机变速后需要达到的转数为。根据上面的计算结果得到，平地直线运动时机器人需要的是速度即较大的输出转数，而在爬坡时是较大的输出扭矩。所以平地最大运动速度和爬坡

所需求的最大扭矩可以作为选择电机型号的依据。通过计算为了达到爬坡速度要求，驱动电机变速后的功率为： (式5.SEQ(5-\*ARABIC61)则所需电机的输出功率为： (式5.SEQ(5-\*ARABIC62)5.2.3直流电动机控制电机是移动平台的动力源泉，我们应该根据移动平台的具体参数、机械结构以及性能特点来选择适用于本设计的电机。通过计算以及对移动平台的参数和性能等的分析，无刷直流电动机适合本设计的移动平台。需要两个功率为的电动机分布在移动平台左右两边，合起来总功率为。由于无刷直流电动机有寿命长，性能高，平稳性高，噪声低等优点，同时它比其他电机功耗更小，所以适合本设计的移动平台。电动机尺寸与参数如图5.5所示：图5.5电动机尺寸参数图电动机性能参数如下表5.3所示：

表5.3电动机性能参数电压额定电流转速输出功率效率24V6.5A1800r/min150W 79%

6结论对履带式行走底盘进行设计，其主要目的是为了了解机械产品的设计方法。经过设计与计算，其动力系统采用两个功率为的电动机，总功率为。转速1800r/min左右，保证机构工作时有一定的工作动力。主要结论如下：(1)全面了解履带底盘机械结构并且进行分析，计算得到一些参数，比如主动轮和从动轮的直径，分别为和，还有中心距，节线长度；(2)设计了移动平台的基本性能，包括驱动力为0.081kw,运动平均速度在0.5m/s左右；(3)在变速器的设计计算中，第一级传动比，是第二级的传动比，所以第二级选择的齿轮参数，为。本设计移动平台可以应对许多复杂多变且恶劣的工作环境，重量轻，体积小，机构模块化便于拆卸而且价格便宜。对于此次设计同样存在一些问题，如设计计算结果有待生产后，进行实际考核与验证；整体结构需利用计算机绘图等软件来分析比较从而达到优化设计机构的母的，我们还可以利用计算机的仿真技术对主要的零部件进行仿真分析，以验证合理性等。

参考文献[1]潘骏，段福斌，杨文华，吴立军.机械设计基础[M].南京大学出版社，2007.05：25-61.[2]仲崇慧，贾喜花.国外地面无人作战机器人发展概况综述[J].机器人技术与应用,2010：20-26.[3]乔中莲，张治民.坦克履带的应用及其发展[J].装备与技术.2005(6)：28-32.[4]罗军，谢少荣，翟宇毅，王琦等.特种机器人[M].北京:化学工业出版社，2006：24-27.[5]于金霞.移动机器人定位的不确定性研究[D].长沙：中南大学信息科学与工程学院，2007：13-43.[6]刘方湖等.五轮铰接式月球机器人的运动学建模[J].机器人，2001,23（6）：481-485.[7]蔡自兴.机器人学[M].北京：清华大学出版社，2000：46-222.[8]MurphyRR.人工智能机器人学导论[M].北京：电子工业出版社，2004：81-102.[9]GordonMcComb主编.机器人设计与实现[M].北京：科学出版社，2008.[10]哈尔滨工业大学.理论力学[第六版][M].北京：高等教育出版社，2002.[11]徐国华，谭民．移动机器人的发展现状及其趋势[J]．机器人技术与应用，2001(3)：7-14.[12]陈淑艳.移动机器人履带行走装置构型与机动性能研究[D].扬州大学硕士论文.[13]张福学.机器人技术及其应用[M].北京:电子工业出版社,2000:609-610.[14]段星光，李科杰.小型轮履腿复合机器人设计及运动特性分析[J].机械工程学报,2005(8):108-113.[15]肖俊君.多姿态便携式履带机器人设计与分析[D].国防科技大学研究生院学位论文.[16]D.OHalloran,A.Wolf,H.Choset.Designofahigh-impactsurvivablerobot.MechanismandMachineTheory.40(2005)1345–1366.[17]RolandSiegwart,etal.Innovativedesignforwheeledlocomotioninrough

terrain.RoboticsandAutonomousSystems40(2002)151–162.[18]ThanhtamHo,SunghacChoi,SangyoonLee.DevelopmentofaBiomimeticQuadrupedRobot.JournalofBionicEngineering4(2007)193−199.[19]Y.Crausaz,B.Merminod,M.Wiesendanger,R.Siegwart,M.Lauria,R.Piguet,Véhiculepourterrainaccidenté,EuropeanPatentApplicationNo00810054.7(2000).[20]YasuharuK，MaSayaS，Kurodaeta1．Commanddatacompensationforreal-timetele-driVingsystemonlunarrover：Micro．5．In：Proc．oftheICRA．2001：l394-1399.

致谢首先，我要感谢太原工业学院，感谢机械工程系对我四年的培养，让我学到了许许多多的知识及技能，在此致以我深深的谢意。在本设计完成之后，无论我的设计是否能够投入使用，这里面每一个方案的选择，每一个数据的计算，每一段文本的输入之中都有我辛勤的汗水。毕业设计的时间虽然不长，我却从中学到了很多的东西。我