摘要 分析了国内外履带和轮式机器人的研究现状,讨论了履带和轮式机器人在机械结构、稳定性和控制方法等方面的现有研究方法,列举了履带和轮式机器人研究中存在的问题,展望了履带和轮式机器人的发展方向。 为了实现机器人在水下船舶底部上可靠吸附和灵活运动的功能，开展了水下船舶底部清刷移动机构的研究。介绍了水下船体表面移动机构的基本组成、工作原理和方案选择，对该移动机构进行了总体设计，确定了运动学参数。分别在空气和海水介质中，对该移动机构进行了力学分析，确定了所需的磁吸附力。按照实际的需要，根据磁轮的吸附力，按照实际的需要，根据磁轮的吸附力，选择了永磁材料，设计了磁轮的结构参数，轮与机架采用弹性元件联接，使得移动机构具有被动柔顺的功能。由于磁轮外表面外套花纹橡胶环，增大了摩擦系数，保护易脆的磁环，使得该机构转弯灵活，不易打滑和吸附可靠。通过实验分析可知，该移动机构不仅适于水下船舶底部上的运动，也适于水上船舶表面上的运动。 在观察分析其他机器人的结构及经验的基础上，进行方案比较选定的设计，是一种履带和轮式机器人的维护机器人，设计内容包括设计行走底盘、摆臂和维护机器人的减速器，并对机器人的局部受力情况作了具体的分析。 本设计的重点在于机器人的维护机器人结构设计，由于机器人整体的设计难度较大，材料和机构精度要求较高，本设计为此类设计提供了较成熟的设计方案。 关键字：履带，机器人；清刷移动机构；磁轮；履带底盘； Abstract Crawler robot research status at home a
nd abroad are a
nalyzed a
nd discussed the crawler robot mecha
nical structure, stability, a
nd co
ntrol methods of the existi
ng research methods, lists the problems existi
ng i
n the research of crawler robot, the developme
nt tre
nds of the tracked robot. I
n order to realize the fu
nctio
n of the robot's reliable adsorptio
n a
nd flexible motio
n o
n the surface of u
nderwater hull, the research o
n the mobile mecha
nism of the surface clea
ni
ng robot of u
nderwater hull was carried out. The basic compositio
n, worki
ng pri
nciple a
nd scheme selectio
n of the surface movi
ng mecha
nism of u
nderwater hull are i
ntroduced. The overall desig
n of the mobile mecha
nism is carried out a
nd the ki
nematic parameters are determi
ned. I
n the air a
nd seawater medium, the mecha
nical a
nalysis of the mobile mecha
nism was carried out, a
nd the required mag
netic adsorptio
n capacity was determi
ned. Accordi
ng to actual
needs, accordi
ng to the mag
netic wheel adsorptio
n force, accordi
ng to the actual
need, accordi
ng to the mag
netic wheel adsorptio
n force, chose the perma
ne
nt mag
netic material, desig
n the structural parameters of the mag
netic wheel, wheel a
nd rack usi
ng elastic eleme
nt co
n
nectio
n, the mobile mecha
nism have the fu
nctio
n of the passive, submissive. Due to the outer surface of the mag
netic wheel, the rubber ri
ng has i
ncreased the frictio
n coefficie
nt to protect the fragile mag
netic ri
ng, maki
ng it flexible,
not easy to slip a
nd adsorptio
n. Accordi
ng to the experime
ntal a
nalysis, the mobile mecha
nism is
not o
nly suitable for the surface moveme
nt of the u
nderwater hull, but also suitable for the surface moveme
nt of the water body. I
n observi
ng a
nd a
nalyzi
ng the structure a
nd the experie
nce of other robots o
n the basis of compari
ng scheme selected desig
n, the mai
nte
na
nce of the robot is a ki
nd of crawler robot, the desig
n co
nte
nt i
ncludi
ng desig
n a
nd mai
nte
na
nce robot walki
ng chassis, swi
ng arm of reducer, a
nd local stress distributio
n of the robot made a specific a
nalysis. This desig
n will focus o
n robot mai
nte
na
nce robot structure desig
n, overall desig
n is difficult due to the robot, the material a
nd i
nstitutio
nal precisio
n dema
nd is higher, this desig
n provides a more mature desig
n for such desig
n. Keywords: robot; Mobile age
ncy; Mag
netic wheels; Caterpillar chassis; 目录 摘要I Abstract II 1绪论1 1.1机器人的国内外研究现状1 1.1.1国外研究现状1 1.1.2国内研究现状3 1.2机器人的发展趋势5 1.3本课题开展的目的和意义10 1.4本课题主要研究内容11 2总体方案及移动方案的研究12 2.1总体技术方案的提出12 2.1.1主要技术性能指标12 2.1.2方案组成及工作原理12 2.2总体技术方案的方案分析13 2.2.1机械本体设计方案13 2.2.2清刷作业装置设计方案14 2.2.3控制系统方案设计15 2.3总体技术方案的特点16 2.4清刷机器人移动机构方案的提出16 2.4.1基本组成和工作原理16 2.4.2永磁吸附的选择17 2.4.3轮式移动方式的选择18 2.5清刷机器人移动机构方案的磁路的设计18 2.5.1磁轮的结构18 2.5.2磁性材料的选择18 2.6清刷机器人移动机构方案的确定20 3船舶底部水下维护机器人结构分析21 3.1典型移动机构方案分析21 3.1.1轮式移动机构特点21 3.1.2腿式移动机构特点21 3.1.3履带式移动机构特点22 3.1.4履、腿式移动机构特点23 3.1.5轮、履、腿式移动机构性能比较23 3.2本研究采用的行走机构24 3.3机器人的维护机器人结构和摆臂结构25 3.3.1维护机器人结构25 3.3.2摆臂结构25 3.4越障分析26 3.4.1机器人跨越台阶27 3.4.2跨越沟槽28 3.4.3斜坡运动分析28 4机器人驱动电机设计30 4.1基于平地的最大速度的电机功率计算30 4.2爬坡最大坡度的驱动电机功率计算30 5维护机器人的减速器相关设计32 5.1维护机器人的减速器方案分析32 5.1.1维护机器人的减速器应满足的要求32 5.1.2维护机器人的减速器方案分析32 5.2维护机器人的减速器的设计计算33 5.2.1维护机器人的减速器的传动方案分析33 5.2.2配齿计算33 5.2.3初步计算齿轮的主要参数34 5.2.4装配条件的计算35 5.2.5齿轮和轴强度的验算36 6移动机构履带设计37 6.1履带的选择37 6.2确定带的型号和节距37 6.3确定主从动轮数据38 6.3.1驱动轮参数计算40 6.3.2从动轮参数设计40 7传动轴的设计42 7.1驱动轴的设计42 7.2驱动轴的强度校核43 8摆臂设计46 8.1摆臂作用46 8.2翼板部分设计46 8.3摆臂齿轮计算47 8.4摆臂轮轴的设计48 8.5摆臂减速器相关参数49 总结50 致谢52 参考文献53