复合运动野外机器人设计(附件)【字数：12131】
摘 要野外运动机器人将弹跳与传统运动方式相结合在遇到较大障碍物时采用弹跳运动，可越过高度数倍于自身尺寸的障碍物；在相对平坦地形采用传统运动方式，发挥传统运动能量消耗少、控制方便的优点，节约机载能源。研究带有高越障功能的弹跳式机器人，这已经成为了机器人技术发展的重要方向之一。带有弹跳运动的突然性与爆发性的机器人有助于躲避障碍物和减少危险，使其在灾难营救、星际研究、野外探险等特殊场合都具有很大的作用。但是，我国和国内外关于弹跳式的机器人研究都在起步阶段，所以本课题的研究意义深远。本次设计的复合机器人采用轮式与弹跳集成的方式，其中弹跳结构采用间歇式单动内燃机，动力源为 C3H8 和 N2O，车身采用铝合金材料，附加一些辅助机构，最终实现最大弹跳高度 2m，重量小于 4kg 的要求。
目 录
第一章 引言 1
1.1 复合式机器人的研究意义 1
1.2 弹跳机器人分类 1
1.2.1 弹跳运动方式 2
1.2.2 机器人的能源类型 2
1.3 弹跳机器人的最新研究 2
1.3.1 国外弹跳机器人研究现状 2
1.3.2 国内弹跳机器人研究现状 5
1.4 本文的主要研究内容 6
1.4.1 毕业设计的主要任务和要解决的问题 6
1.4.2 拟采用的方法 6
第二章 单动内燃机弹跳机构研究 7
2.1 简介 7
2.2 单动内燃机弹跳原理分析 7
2.2.1 内燃机简介 7
2.2.2 单动内燃机的工作原理 8
2.3 单动内燃机结构设计 9
2.3.1 气缸 9
2.3.2 气缸座 10
2.3.3 活塞 11
2.3.4 锁紧盘 14
2.3.5 锁紧结构 14
2.3.6 气缸装配图 15
2.4 气缸强度校核 16
2.5 本章小结 18
第三章 复合式机器人车身的结构设计 19
3.1 引言 19
3.1.1 轮式移动机器人的工作原理 19
3.1.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
轮式移动机器人的要求 19
3.2 轮式机器人的结构设计 20
3.2.1 车架设计 20
3.2.2 车轮设计 20
3.2.3 前轮的轮轴设计 21
3.2.4 后轮的轮轴设计 21
3.2.5 后轮驱动机构设计 22
3.2.6 内燃机与车身连接轴 22
3.2.7 车身整体结构 23
3.2.8 机器人整体设计 23
3.3 车身强度校核 24
3.3.1 车轮轴强度校核 24
3.3.2 固定板强度校核 25
3.4 本章小结 26
第四章 总结与展望 27
4.1 总结 27
4.2 展望 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
引言
1.1 复合式机器人的研究意义
机器人是高级的整合机构学科、仿生学科、控制论、计算机、人工智能和信息处理的产物。机器人在医学、工业、建筑业、农业、甚至军事等应用中均有重要作用，且扮演了越来越重要的功能，正在替代人类起着日益重要的作用。伴随着应用范围的不断扩大，机器人所要面对越来越恶劣的环境，所以人们需要研制多种不同类型的机器人以适应多种的工作环境和场合。
按其移动性机器人可分为两大类: (1) 移动式机器人，这种机器人可以顺着任意方向或某个方向移动；(2)固定式机器人，这种机器人固定在底座上，并且机械手或整台机器人不能平移，他只能是通过各个关节产生位移。
由于不同的环境和场合的要求,不同类型的机器人的设计迫在眉睫,也相应出现了一些设计很好的机器人，这其中大致可以分为以下两类:一种是履带式或轮式,这是最移动机器人驾驶遥控玩具车或机器运行在一台机器,在无人战车或探测器的表面之外,探索星际和其他大型战场。第二种是仿生爬行或步行的方法，如蛇形机器人、机器人猫、机器人狗和各种机器昆虫，这些机器人通常是为特定的应用而设计的。
这两种机器人都有很多的优点和缺点，但它们有一个共同的缺点：跨越大障碍或沟渠是困难的，移动的过程接近地面，工作环境也更高。随着机器人的应用范围的扩大，机器人经常被要求有弹力的能力，可以弹跳机器人的能力。对于这两个移动机器人的使用，跳跃机器人可以轻易地跳过不同大小的障碍物或沟渠，甚至是跳跃障碍的几倍大小，它更适合复杂多变的环境。
移动机器人和弹跳机器人有着不同的优势，他们有着鲜明的对比：（1）可以越过较高的目标障碍物以及一些复杂地形。（2）低加速度的重力或失重，弹跳运动有特殊优势。
为了应对何种复杂的环境问题，弹跳机器人的研究将变得尤为重要，特备是在这个固定思维的社会环境中。弹跳机器人将会成为机器人的不一样的展现形式。所以，机器人根据其移动性可以分为三类：一是固定式机器人；二是移动机器人；三是弹跳机器人，具有仿生弹跳功能，动作更灵活，更灵活，更灵活，更机动，地面适应性强。
1．2 弹跳机器人分类
国外很早就对弹跳机器人开展研究，并且有很多的收获；而国内对于这方面的研究不多，才刚刚起步。根据不同的分类原则，弹跳机器人可以按不同种类的分类方式进行分类。
1．2．1 弹跳运动方式
机器人与弹跳机器人都需要一定的能量。其中不同类型的能量可以分为三个大类：
第一类是电力驱动的弹跳机器人，机器人弹跳的能量转换所需要的能量；第二类是内部驱动的弹跳机器人，机器人的类型可分为气动、液压能源驱动型的所需的能量弹从内部能量转换；第三是双能源驱动的弹跳机器人，即两种能源驱动的弹跳机器人的主要功能模块进行弹跳机器人与其他运动方式，例如，轮式移动弹跳机器人的电能和天然气内部能量驱动的电能而移动的驱动。
1．2．2 机器人的能源类型
机器人与弹跳机器人都需要一定的能量。其中不同类型的能量可以分为三个大类：第一类是电力驱动的弹跳机器人，机器人弹跳的能量转换所需要的能量；第二类是内部驱动的弹跳机器人，机器人的类型可分为气动、液压能源驱动型的所需的能量弹从内部能量转换；第三是双能源驱动的弹跳机器人，即两种能源驱动的弹跳机器人的主要功能模块进行弹跳机器人与其他运动方式，例如，轮式移动弹跳机器人的电能和天然气内部能量驱动的电能而移动的驱动。
目 录
第一章 引言 1
1.1 复合式机器人的研究意义 1
1.2 弹跳机器人分类 1
1.2.1 弹跳运动方式 2
1.2.2 机器人的能源类型 2
1.3 弹跳机器人的最新研究 2
1.3.1 国外弹跳机器人研究现状 2
1.3.2 国内弹跳机器人研究现状 5
1.4 本文的主要研究内容 6
1.4.1 毕业设计的主要任务和要解决的问题 6
1.4.2 拟采用的方法 6
第二章 单动内燃机弹跳机构研究 7
2.1 简介 7
2.2 单动内燃机弹跳原理分析 7
2.2.1 内燃机简介 7
2.2.2 单动内燃机的工作原理 8
2.3 单动内燃机结构设计 9
2.3.1 气缸 9
2.3.2 气缸座 10
2.3.3 活塞 11
2.3.4 锁紧盘 14
2.3.5 锁紧结构 14
2.3.6 气缸装配图 15
2.4 气缸强度校核 16
2.5 本章小结 18
第三章 复合式机器人车身的结构设计 19
3.1 引言 19
3.1.1 轮式移动机器人的工作原理 19
3.1.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
轮式移动机器人的要求 19
3.2 轮式机器人的结构设计 20
3.2.1 车架设计 20
3.2.2 车轮设计 20
3.2.3 前轮的轮轴设计 21
3.2.4 后轮的轮轴设计 21
3.2.5 后轮驱动机构设计 22
3.2.6 内燃机与车身连接轴 22
3.2.7 车身整体结构 23
3.2.8 机器人整体设计 23
3.3 车身强度校核 24
3.3.1 车轮轴强度校核 24
3.3.2 固定板强度校核 25
3.4 本章小结 26
第四章 总结与展望 27
4.1 总结 27
4.2 展望 27
致 谢 28
参 考 文 献 29
引言
1.1 复合式机器人的研究意义
机器人是高级的整合机构学科、仿生学科、控制论、计算机、人工智能和信息处理的产物。机器人在医学、工业、建筑业、农业、甚至军事等应用中均有重要作用，且扮演了越来越重要的功能，正在替代人类起着日益重要的作用。伴随着应用范围的不断扩大，机器人所要面对越来越恶劣的环境，所以人们需要研制多种不同类型的机器人以适应多种的工作环境和场合。
按其移动性机器人可分为两大类: (1) 移动式机器人，这种机器人可以顺着任意方向或某个方向移动；(2)固定式机器人，这种机器人固定在底座上，并且机械手或整台机器人不能平移，他只能是通过各个关节产生位移。
由于不同的环境和场合的要求,不同类型的机器人的设计迫在眉睫,也相应出现了一些设计很好的机器人，这其中大致可以分为以下两类:一种是履带式或轮式,这是最移动机器人驾驶遥控玩具车或机器运行在一台机器,在无人战车或探测器的表面之外,探索星际和其他大型战场。第二种是仿生爬行或步行的方法，如蛇形机器人、机器人猫、机器人狗和各种机器昆虫，这些机器人通常是为特定的应用而设计的。
这两种机器人都有很多的优点和缺点，但它们有一个共同的缺点：跨越大障碍或沟渠是困难的，移动的过程接近地面，工作环境也更高。随着机器人的应用范围的扩大，机器人经常被要求有弹力的能力，可以弹跳机器人的能力。对于这两个移动机器人的使用，跳跃机器人可以轻易地跳过不同大小的障碍物或沟渠，甚至是跳跃障碍的几倍大小，它更适合复杂多变的环境。
移动机器人和弹跳机器人有着不同的优势，他们有着鲜明的对比：（1）可以越过较高的目标障碍物以及一些复杂地形。（2）低加速度的重力或失重，弹跳运动有特殊优势。
为了应对何种复杂的环境问题，弹跳机器人的研究将变得尤为重要，特备是在这个固定思维的社会环境中。弹跳机器人将会成为机器人的不一样的展现形式。所以，机器人根据其移动性可以分为三类：一是固定式机器人；二是移动机器人；三是弹跳机器人，具有仿生弹跳功能，动作更灵活，更灵活，更灵活，更机动，地面适应性强。
1．2 弹跳机器人分类
国外很早就对弹跳机器人开展研究，并且有很多的收获；而国内对于这方面的研究不多，才刚刚起步。根据不同的分类原则，弹跳机器人可以按不同种类的分类方式进行分类。
1．2．1 弹跳运动方式
机器人与弹跳机器人都需要一定的能量。其中不同类型的能量可以分为三个大类：
第一类是电力驱动的弹跳机器人，机器人弹跳的能量转换所需要的能量；第二类是内部驱动的弹跳机器人，机器人的类型可分为气动、液压能源驱动型的所需的能量弹从内部能量转换；第三是双能源驱动的弹跳机器人，即两种能源驱动的弹跳机器人的主要功能模块进行弹跳机器人与其他运动方式，例如，轮式移动弹跳机器人的电能和天然气内部能量驱动的电能而移动的驱动。
1．2．2 机器人的能源类型
机器人与弹跳机器人都需要一定的能量。其中不同类型的能量可以分为三个大类：第一类是电力驱动的弹跳机器人，机器人弹跳的能量转换所需要的能量；第二类是内部驱动的弹跳机器人，机器人的类型可分为气动、液压能源驱动型的所需的能量弹从内部能量转换；第三是双能源驱动的弹跳机器人，即两种能源驱动的弹跳机器人的主要功能模块进行弹跳机器人与其他运动方式，例如，轮式移动弹跳机器人的电能和天然气内部能量驱动的电能而移动的驱动。
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