蛇形搜救機(jī)器人的原理機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

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The research purpose of this paper is to design novel, original, portable resistance to impact of intelligent mobile robot. Key Words: Snake search and rescue robot; 3 d simulation; The wheel moving 2 引言 蛇形搜救機(jī)器人是一種高冗余度移動(dòng)機(jī)器人，具有多于確定機(jī)器人空間位置和姿態(tài)所需 的自由度使得它可以摹仿生物蛇的無肢運(yùn)動(dòng)。蛇形機(jī)器人可適應(yīng)各種復(fù)雜地形的行走,其性 能優(yōu)于傳統(tǒng)的行走機(jī)構(gòu),在許多領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用景。如在有輻射、有粉塵、有毒及 戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境執(zhí)行偵察任務(wù);在地震、塌方及火災(zāi)后的廢墟中找尋傷員；在狹小和危險(xiǎn)條件下探 測(cè)和疏通管道；為人們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里研究數(shù)學(xué)、力學(xué)、控制理論和人工智能等提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等 等。在 21 世紀(jì)的今天，隨著自然災(zāi)害、恐怖活動(dòng)和各種突然 事故發(fā)生的越來越多，在災(zāi)難救援中，救援人員用較短的時(shí)間在廢墟中尋找幸存者的幾 率比較小，在這種緊急而危險(xiǎn)的情況下，救援機(jī)器人可以為救援人員提供有效的幫助。因此， 將具有自主智能的救援機(jī)器人用于危險(xiǎn)而復(fù)雜的環(huán)境中搜索和營救幸存者是非常實(shí)用的。 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展煤炭的消耗越來越大，而我國的煤炭事業(yè)大多數(shù)為礦工開采，所以 存在的不安全因素很多，瓦斯煤塵和火災(zāi)等災(zāi)害事故頻繁發(fā)生，災(zāi)害事故嚴(yán)重傷害礦工和造 成重大經(jīng)濟(jì)損失。因此開發(fā)具有智能的救援機(jī)器人是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的。目前，救災(zāi)方式 只是根據(jù)事故的類型確定救災(zāi)的方案，一般救護(hù)人員無法進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，只能通過提升絞車、 移動(dòng)式風(fēng)車等設(shè)備清除垃圾，向井下通風(fēng)，然后再搜救遇險(xiǎn)礦工。 這種方式危險(xiǎn)性大，傷 亡人數(shù)多，救災(zāi)周期長，往往效率低。 隨著科技的發(fā)展，機(jī)器人將被應(yīng)用到煤礦救災(zāi)領(lǐng)域。 一、緒論 11 背景及意義 隨著科學(xué)的日益進(jìn)步和人們生活水平的不斷提高，機(jī)器人作為 20 世紀(jì)人類的偉大發(fā)明 之一，已經(jīng)逐步地進(jìn)入了生產(chǎn)和生活領(lǐng)域：工業(yè)生產(chǎn)中的用力進(jìn)行超精密加工的并聯(lián)機(jī)器人， 海洋勘探領(lǐng)域中的水下機(jī)器人，太空探索領(lǐng)域中的行星探測(cè)器如美國的火星車，流水線上代 替人工的工業(yè)機(jī)器人，類人機(jī)器人和仿生機(jī)器人。這些機(jī)器人的出現(xiàn)并逐步應(yīng)用，使我們能 強(qiáng)烈地感受到機(jī)器人應(yīng)用范圍之廣，影響程度之深。 在 21 世紀(jì)的今天，隨著自然災(zāi)害、恐怖活動(dòng)和各種突然事故發(fā)生的越來越多，在災(zāi) 難救援中，救援人員用較短的時(shí)間在廢墟中尋找幸存者的幾率比較小，在這種緊急而危險(xiǎn)的 情況下，救援機(jī)器人可以為救援人員提供有效的幫助。因此，將具有自主智能的救援機(jī)器人 用于危險(xiǎn)而復(fù)雜的環(huán)境中搜索和營救幸存者是非常實(shí)用的。 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展煤炭的消耗越來越大，而我國的煤炭事業(yè)大多數(shù)為礦工開采，所以 存在的不安全因素很多，瓦斯煤塵和火災(zāi)等災(zāi)害事故頻繁發(fā)生，災(zāi)害事故嚴(yán)重傷害礦工和造 成重大經(jīng)濟(jì)損失。因此開發(fā)具有智能的救援機(jī)器人是非常具有現(xiàn)實(shí)意義的。目前，救災(zāi)方式 只是根據(jù)事故的類型確定救災(zāi)的方案，一般救護(hù)人員無法進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域，只能通過提升絞車、 移動(dòng)式風(fēng)車等設(shè)備清除垃圾，向井下通風(fēng)，然后再搜救遇險(xiǎn)礦工。 這種方式危險(xiǎn)性大，傷 3 亡人數(shù)多，救災(zāi)周期長，往往效率低。 隨著科技的發(fā)展，機(jī)器人將被應(yīng)用到煤礦救災(zāi)領(lǐng)域。 機(jī)器人的研究領(lǐng)域已經(jīng)從結(jié)構(gòu)環(huán)境下的定點(diǎn)作業(yè)中走出來，向著非結(jié)構(gòu)環(huán)境 下的自主作業(yè)方向發(fā)展。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能滿足機(jī)器人在非結(jié)構(gòu)化的、未知環(huán)境下作 業(yè)的要求，要解決的主要問題之一就是能實(shí)現(xiàn)新的運(yùn)動(dòng)方式。傳統(tǒng)的輪式移動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng) 平滑,效率高,但需要相對(duì)光滑的地面,不能夠適應(yīng)惡劣的環(huán)境。同樣使用履帶，可以改進(jìn)移 動(dòng)機(jī)構(gòu)適應(yīng)地面的能力，但它卻無法充分實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的靈活性。步行機(jī)器人有著諸如運(yùn)動(dòng)的速 度慢和穩(wěn)定性差等弊端，這就促使人們?nèi)ミM(jìn)一步尋找靈活的運(yùn)動(dòng)模式。而自然界的蛇的運(yùn)動(dòng) 是一種“無肢運(yùn)動(dòng)”,它不需要輪子和腿。蛇由于在結(jié)構(gòu)上無肢，可以爬樹、游水、鉆洞、 繞過障礙物、穿越沙漠，在平坦的地面爬行更是能達(dá)到行動(dòng)如飛。蛇的身體，雖然只不過象 一條繩子，但具有多種運(yùn)動(dòng)變化方式，功能強(qiáng)大：在前行的時(shí)候可以當(dāng)“腿腳” ，在攀爬的 時(shí)候可以當(dāng)“手臂” ，而在攫取東西的時(shí)候又可以當(dāng)“手指” 。 蛇形機(jī)器人模擬自然界蛇的無肢結(jié)構(gòu)，具有多關(guān)節(jié)、多自由度，多冗余自由度的特點(diǎn)， 可以有多種運(yùn)動(dòng)模式，良好的地面適應(yīng)性和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，在許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景： 如在有輻射、有毒等危險(xiǎn)環(huán)境下的偵察和搜索；在地震、塌方及火災(zāi)后的廢墟中搜尋災(zāi)難幸 存者；在狹小和危險(xiǎn)條件下探測(cè)和疏通管道；在航空航天領(lǐng)域可用其作為行星表面探測(cè)器， 軌道衛(wèi)星的柔性手臂。蛇形機(jī)器人具有穩(wěn)定性好、橫截面小、柔性等特點(diǎn)，能在各種粗糙、 陡峭、崎嶇的復(fù)雜地形上行走，并可攀爬障礙物，這是以輪子或腿作為行走工具的機(jī)器人難 以做到的。由于其環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，因此，在廢墟搜索救援工作中，具有廣闊的應(yīng)用前景。 1.2 國內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)和研究現(xiàn)狀 在救援機(jī)器人的研究方面，美國走在了世界前列，他具有獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)性無人作業(yè)，加上 近年來災(zāi)難事故的不斷增多，小型智能履帶機(jī)器人的研究工作越來越受到現(xiàn)在人的高度重視。 日本大阪大學(xué)研制出蛇形機(jī)器人，能在高低不平的模擬廢墟上前進(jìn)，其頂端帶有 1 部小型監(jiān) 視器，身體部位安裝傳感器，可以在地震后的廢墟里尋找幸存者。 當(dāng)今美國研究的智能機(jī) 器人，能適應(yīng)崎嶇不平的地形環(huán)境、爬樓梯，它主要執(zhí)行偵察、尋找幸存者、勘探化學(xué)品泄 漏等任務(wù)。 1995 年日本神戶-大阪地震及其后發(fā)生在美國俄克拉荷馬州的阿爾弗德聯(lián)邦大樓爆炸案， 揭開了救援機(jī)器人技術(shù)研究的序幕。2001 年美國的 911 事件，美國機(jī)器人輔助救援中心和 其他一些單位的救援機(jī)器人參與了救援活動(dòng)。例如 Foster-Miller 公司的系統(tǒng)（圖 1） 、 Tolon 系統(tǒng)（圖 2）以及 Inuktun 公司的 Vgtv 系統(tǒng)（圖 3、圖 4） ，如下圖所示： 4 圖 1Foster-Miller 公司的系統(tǒng) 圖 2 Tolon 系統(tǒng) 日本的 Hirose 教授首先提出蛇形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，并研制出了第一個(gè)蛇形機(jī)器人（如 圖 3 顯示）圖 4 為蛛型機(jī)器人 “星標(biāo)” 。 圖 3 蛇形機(jī)器人 5 圖 4 星標(biāo) 隨著對(duì)救援機(jī)器人的不斷深入研究，越小而效率高的履帶式救援機(jī)器人深受大家的喜愛。 在目前的救援工作中，往往釋放許多的機(jī)器人，以擴(kuò)大搜索范圍，提高工作效率，并且多個(gè) 機(jī)器人協(xié)同合作，可以提高信息的可靠性和準(zhǔn)確性。各個(gè)機(jī)器人之間相互交流可以解決諸如 定位、全覆蓋、翻越障礙等單個(gè)機(jī)器人難以處理的問題。履帶式的機(jī)器人撐地面積大、摩擦 大能更好的翻越障礙，所以現(xiàn)在是主流。 而國內(nèi)現(xiàn)在針對(duì)救援機(jī)器人的研究相對(duì)分散，主要集中在警用、民用的便攜式履帶機(jī)器 人。雖然我國救援機(jī)器人的研究才剛剛起步但進(jìn)展很快。例如清華大學(xué)精密系及其自動(dòng)化實(shí) 驗(yàn)室的微小型機(jī)器人可以很好的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、視覺信息的分析處理。 二、設(shè)計(jì)方案 蛇形機(jī)器人是將蛇的結(jié)構(gòu)加以簡化，提出了連桿鉸鏈機(jī)構(gòu),分析了自然界蛇的典型運(yùn)動(dòng)方 式。本設(shè)計(jì)包括對(duì)蛇形機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行分析，確定蛇形機(jī)器人的控制方 案以及選擇的傳感器，使機(jī)器人在復(fù)雜的地面上工作，實(shí)現(xiàn)救災(zāi)功能。 2.1 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 從仿生的角度對(duì)蛇形機(jī)器人的機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行了研究，提出一種 新型的可重構(gòu)蛇形機(jī)器人機(jī)構(gòu)，如圖 1 所示。智能控制單元是由一個(gè)控制板和一個(gè)舵機(jī)組成， 舵機(jī)是和舵機(jī)架相連接，舵機(jī)架和轉(zhuǎn)動(dòng)框架相互連接。工作時(shí)，舵機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過連接的圓 形舵帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)框架轉(zhuǎn)動(dòng)。舵機(jī)的輸出由活動(dòng)板傳遞給下一單元。同時(shí)，連接板上的連接孔均 勻地分布在同一直徑的圓周上，可保證兩模塊按軸線平行或垂直方式連接，實(shí)現(xiàn)了模塊間連 接的通用性，達(dá)到機(jī)構(gòu)可重構(gòu)的設(shè)計(jì)目的。 6 圖 1 蛇形機(jī)器人的連接結(jié)構(gòu) 蛇形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)單元主要有兩種組合形式，方案一是單元間的舵機(jī)架與轉(zhuǎn)動(dòng)框架平行連接，實(shí)現(xiàn) 兩個(gè)單元的轉(zhuǎn)動(dòng)軸為平行關(guān)系，如圖 2 所示，單元組可進(jìn)行二維空間的運(yùn)動(dòng)。 圖 2 蛇形機(jī)器人的連接方式一 2.2 驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 蛇形機(jī)器人采用的齒輪式驅(qū)動(dòng)裝置，每個(gè)關(guān)節(jié)安裝 3 個(gè)齒輪，通過伺服電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)圓錐齒輪可以使 其運(yùn)行 ，如下圖設(shè)計(jì) 7 2.3 基本尺寸 蛇形機(jī)器人總長度為 70 cm，重約 2.5kg -5kg，機(jī)構(gòu)的主體材料是鋁合金，在下表面是 摩擦系數(shù)比較大的附加材料，主要是為了增加機(jī)構(gòu)和地面之間的摩擦力。機(jī)構(gòu)的各部分的參 數(shù)如下表所示。 舵機(jī) 扭力 3.5kg.c m 重量 36g 工作電 流 280m A 速度 0.5 sec/60 degree 工作電 壓 4.86.0 V 尺寸 40.8*20.1*36. 5 電池 1 品牌 GE POWE R 重量 71g 標(biāo)稱電 壓 11.1V 標(biāo)稱容量 860mah 放大倍 率 持續(xù) 20C 尺寸 56*31*22mm 電池 2 品牌 GE POWE R 重量 33g 標(biāo)稱電 壓:7.4V 標(biāo)稱容量: 500mAh 放電倍 率:持續(xù) 20C 尺寸 55*31*11mm 舵機(jī) 架 材料 鋁合金 重量 20.83g 尺寸 56*50*66mm 轉(zhuǎn)動(dòng) 框架 材料 鋁合金 重量 48.21g 尺寸 64*25*42mm 蛇形機(jī)器人總共有 10 個(gè)關(guān)節(jié)，其中包括一個(gè)頭和一個(gè)尾。在頭部安裝了兩只眼睛,利用螺釘連接。眼 睛不只為裝飾,將其做成兩個(gè)部件的裝配結(jié)構(gòu),眼球內(nèi)裝有傳感器,實(shí)現(xiàn)智能控制。尾部是整個(gè)機(jī)器人的供電 中心,需要安裝一塊 6V 的電池 ,為了使其在運(yùn)動(dòng)中穩(wěn)定且不發(fā)生松動(dòng)或滑落現(xiàn)象,采用雙側(cè)卡槽的安裝方式,底 部加上限位螺釘。 三、蛇形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)分析 理論直線運(yùn)動(dòng)速度1m/min。能夠爬30 度斜坡，并能夠越過10cm 左右的臺(tái)階，可以實(shí) 現(xiàn)避障功能。在倒塌的建筑物中，有很多碎石，紡織物，而且有些地方是干的，有些地方由 8 于水管的破裂變得泥濘，因此要求蛇形機(jī)器人有多種運(yùn)動(dòng)方式，適應(yīng)不同的環(huán)境。本課題研 究的蛇形機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)四種運(yùn)動(dòng)： 蜿蜒運(yùn)動(dòng)：用于在較平坦的地面上運(yùn)動(dòng)。 伸縮運(yùn)動(dòng)：用于通過狹窄的通道 側(cè)向移動(dòng)：用于在碎石中運(yùn)動(dòng) 翻滾運(yùn)動(dòng)：用于自身姿態(tài)調(diào)整及越障 3.1 蛇形機(jī)器人蠕動(dòng)分析 蛇形機(jī)器人的蠕動(dòng)過程首先將機(jī)器蛇簡化為 N 節(jié)長度為 l 的平面連桿系統(tǒng)初始狀態(tài)時(shí)蛇 形機(jī)器人為一條直線如圖 4 所示。 圖4 蠕動(dòng)過程的運(yùn)動(dòng)波形 運(yùn)動(dòng)開始時(shí) P0 P1 和P 1P2 運(yùn)動(dòng)。點(diǎn)P 0沿著x軸前進(jìn)，其他點(diǎn) P i 2 固定不動(dòng)。與此同 時(shí)桿件P 0 P1與x軸之間的夾角a從0到達(dá)給定的角度 0 a 當(dāng)該階段結(jié)束時(shí)桿P0 P1與x 軸之間 的夾角為a0。圖3中階段c 此時(shí)除了P1點(diǎn)外其他點(diǎn)均位于x 軸上下一階段P 0 P1 P 1 P2 和P2 P3 為動(dòng)桿點(diǎn)P0 和Pi ，其中 i 3 均保持不動(dòng)夾角 a 從a0 變?yōu)?與此同時(shí)P2P 3與x 軸的夾 角b 從0變?yōu)?a0 見圖3-1 中d 當(dāng)這一階段結(jié)束時(shí)系統(tǒng)處于狀態(tài) P1P2 和P 2 P 3與x 軸之間成 等腰三角形除了點(diǎn)P2 外其他點(diǎn)均位于x 軸上重復(fù)這個(gè)過程直到蛇形機(jī)器人到達(dá)狀態(tài)f 最后 9 恢復(fù)到直線狀態(tài)g在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)整個(gè)系統(tǒng)沿x 軸的位移StepL 相當(dāng)于點(diǎn)P0 從狀態(tài)a 到狀 態(tài)b 的位移設(shè)每一節(jié)長為l 有 021cosStepLl 從圖4可知在波形傳遞階段動(dòng)點(diǎn)為P i 和Pi 1 (1i N 1) 其他點(diǎn)靜止不動(dòng)比如運(yùn)動(dòng)波 形從狀態(tài)c 到狀態(tài) e 只有點(diǎn) P1 和P2 在動(dòng)因此可以將 P i1P i ，P iP i1 ，P i1P i2和P i1P i2 簡化成如圖5所示的四連桿機(jī)構(gòu)。 圖5 蛇形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模型 在波形轉(zhuǎn)換過程中 ， P1 i 和P2 i 之間的距離d 不變即d0 l 2l cosa，圖中q i表示組i 成運(yùn)動(dòng)波形的連桿與水平地面的夾角，fi 表示相鄰連桿間的夾角，順時(shí)針為負(fù)逆時(shí)針為正。 根據(jù)圖5 所示在連桿 ， 存在如下矢量關(guān)系1i12i 即 124iiiledle 將其在 x，y 軸上分解得 124coscosiniinlll 消去 得到：222cosi0ABC 式中 2211cosAlldldiniB2211cscosCldlllPi+2Pi+1 + Pi+1Pi = Pi+2Pi-1 Pi-1Pi+ 10 根據(jù)上面的公式可以解得： 222arctnBNAC 這里 N 代表符號(hào)系數(shù)，通過上面的公式可以得到轉(zhuǎn)角 4214siniarctocslld 3.2 蛇形機(jī)器人蜿蜒運(yùn)動(dòng) 蛇形機(jī)器人蜿蜒運(yùn)動(dòng)曲線的方程為 0cosxdiny 其中 ；s 表示從起始點(diǎn)到當(dāng)前點(diǎn)的弧長；a 表示曲線的擺動(dòng)幅度；b 表示cosab 單元長度內(nèi)包括的波形周期數(shù)；c 波形的偏移角 下面我們將給出由n 桿組成的近似的蜿蜒運(yùn)動(dòng)曲線并用x(s) 和y(s) 表示假設(shè)每個(gè)連桿的 長度為1/ n 那么曲線上的第n 1 點(diǎn)可近似表示為 ， 于是x (s i)和y (si) 可近似表示為1isn11cosiiikiikkbcanyn 用 表示第i 桿沿逆時(shí)針方向與x axis 軸間的絕對(duì)角度為1sico/tanii aibcyxn 于是 表示為i cos/iaibic 上式是由n 桿組成的近似蜿蜒運(yùn)動(dòng)的角度函數(shù)假如蛇形機(jī)器人的角度變化函數(shù)為 smtin 那么此時(shí)蛇形機(jī)器人相鄰連桿之間的相對(duì)角度變化函數(shù)為 1 12si/i2i ti 由蜿蜒運(yùn)動(dòng)曲線的定義及對(duì)n 桿組成的近似蜿蜒運(yùn)動(dòng)的分析我們完全可以將蜿蜒運(yùn)動(dòng)的 11 蛇形機(jī)器人相鄰連桿之間的角度函數(shù)定義為 sini 式中 為運(yùn)動(dòng)波形的最大擺動(dòng)幅度； 為蛇形機(jī)器人相鄰兩關(guān)節(jié)的相位差； 為運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)波 形的角度偏移值； 表示波形傳播速度。那么此時(shí)在參考坐標(biāo)系(x o y) 中蛇形機(jī)器人的角 度變化函數(shù)可表示為 1cos2i ii 式中 12sin/ 3.3 蛇形機(jī)器人側(cè)向運(yùn)動(dòng) 蛇形機(jī)器人在側(cè)向蜿蜒運(yùn)動(dòng)過程中，部分機(jī)體與地面接觸、作為靜態(tài)接觸點(diǎn)，部分機(jī)體 抬起實(shí)現(xiàn)空間側(cè)移，如此反復(fù)，實(shí)現(xiàn)側(cè)向前進(jìn)。由于運(yùn)動(dòng)過程中，機(jī)體是由上向下與地面接 觸的，所受的摩擦阻力較小，而幾機(jī)體與地面有多個(gè)接觸點(diǎn)，因此適合沙漠、軟土等低剪切 運(yùn)動(dòng)環(huán)境。在松軟和溫度較高的沙漠環(huán)境中，如果蛇形機(jī)器人采用平面蜿蜒運(yùn)動(dòng)進(jìn)行連續(xù)作 業(yè)，將消耗大量的摩擦功，導(dǎo)致蛇體的摩擦變形、受熱損壞。而如果采用側(cè)向蜿蜒運(yùn)動(dòng)，由 于其滑動(dòng)摩擦阻力小，且部分機(jī)體與地面接觸，可以克服平面蜿蜒運(yùn)動(dòng)所帶來的缺點(diǎn)，提高 運(yùn)動(dòng)的效率。 側(cè)向是蛇形機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)純側(cè)向位移的一種運(yùn)動(dòng)方式, 它也是通過控制它的Z 軸和X 軸 的轉(zhuǎn)角變化(正弦) 而實(shí)現(xiàn)的, 與側(cè)向蜿蜒運(yùn)動(dòng)不同之處是每個(gè)運(yùn)動(dòng)波內(nèi)的各個(gè)關(guān)節(jié)之間相 差為零. 兩個(gè)異相波有一個(gè)相位差為DU.其運(yùn)動(dòng)表達(dá)式為 00sinsiiconi lni lkKL 兩個(gè)波形曲線的相差和波的傳播方向決定側(cè)向運(yùn)動(dòng)的姿態(tài)和方向, 實(shí)驗(yàn)表明, 要達(dá)到較好的運(yùn)動(dòng)效果, 兩個(gè)波之間的相差也應(yīng)為P 2. 通過控制運(yùn)動(dòng)波的幅值不同可以實(shí)現(xiàn)各種形式的側(cè)向移動(dòng). 當(dāng)所選的幅 值較小時(shí), 蛇形機(jī)器人頭部和尾部與腹部交替與地面接觸, 3.4 蛇形機(jī)器人側(cè)向翻滾 側(cè)向翻滾運(yùn)動(dòng)是一種自然界中生物蛇沒有的特殊運(yùn)動(dòng)方式，是蛇體繞其體軸回轉(zhuǎn)的一種 運(yùn)動(dòng)模式，是通過機(jī)體在兩個(gè)互相垂直的平面內(nèi)形成兩個(gè)弧形曲線的相互作用實(shí)現(xiàn)的。不同 平面內(nèi)兩相鄰模塊的相互作用，產(chǎn)生了繞體軸的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力矩。通過調(diào)整弧形曲線的弧度， 12 它可以實(shí)現(xiàn)與地面全接觸的純側(cè)向滾動(dòng)或部分關(guān)節(jié)與地面脫離的空間滾動(dòng)形蛇形機(jī)器人的翻 滾運(yùn)動(dòng)用于自身姿態(tài)調(diào)整及越障，形機(jī)器人側(cè)向滾動(dòng)也可以看作是相互垂直的兩個(gè)平面內(nèi)波 的共同作用實(shí)現(xiàn)的，與側(cè)向蜿蜒運(yùn)動(dòng)不同之處在于，每個(gè)運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)的各關(guān)節(jié)變化的相位差 為零，即兩個(gè)平面內(nèi)的波不再是Serpenoid曲線，而是圓弧狀，翻滾運(yùn)動(dòng)的控制方程為： 0 00 0sinsiiconni nni kKLs 四、蛇形機(jī)器人齒輪的計(jì)算 4.1 齒輪參數(shù)的確定 4.1.1 確定轉(zhuǎn)速 齒輪馬達(dá)雖然屬于高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩的液壓原件，但轉(zhuǎn)速過高由于離心力的作用，高轉(zhuǎn)速液 體不能充滿整個(gè)齒間，以至流量減小并引起氣蝕，增大噪聲和磨損，對(duì)高粘性液體的輸送影 響更大，本設(shè)計(jì)采用最常用的 45 /s 工業(yè)齒輪油，節(jié)圓極限轉(zhuǎn)速可按表 1 選取。2m 表 2-1 工業(yè)齒輪油粘度與節(jié)圓極限速度關(guān)系 工業(yè)齒輪油粘度 s/212 45 76 152 300 520 760 節(jié)圓極限速度 Vmax5 4 3.7 3 2.2 1.6 1.25 根據(jù)表格數(shù)據(jù)，由插補(bǔ)法可得液體粘度為 45 /s 時(shí)所對(duì)應(yīng)的線速度 V=4m/s。2m 節(jié)圓線速度 （式 2-1）601VnD 式中：D節(jié)圓直徑（mm）其值為 81mm 有上式可知： (r/min)10604n93.8D 其最大轉(zhuǎn)速為 943.6 r/min，結(jié)合該設(shè)計(jì)取其轉(zhuǎn)速 n=900 r/min 4.1.2 確定齒數(shù) 齒數(shù)的確定，應(yīng)根據(jù)齒輪馬達(dá)的設(shè)計(jì)要求從流量、壓力脈動(dòng)、機(jī)械效率等各方面綜合考 慮。從馬達(dá)的流量方面來看，在齒輪分度圓不變的情況下，齒數(shù)越少，模數(shù)越大，泵的流量 就越大。從馬達(dá)的性能抗，齒數(shù)減少后，對(duì)改善困油及提高機(jī)械效率有利，但使馬達(dá)的流量 及壓力脈動(dòng)增加。為減少轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)，齒輪馬達(dá)的齒數(shù)相對(duì)于齒輪泵的齒數(shù)較多。結(jié)合齒輪 馬達(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀及其綜合性能選其齒數(shù) Z=18. 4.1.3 確定齒輪馬達(dá)排量 無線傳輸模塊 上位單片機(jī) 串行異步通訊 下 位 單 片 機(jī) 執(zhí) 行 單 元 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) 下 位 單 片 機(jī) 執(zhí) 行 單 元 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) 下 位 單 片 機(jī) 執(zhí) 行 單 元 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) 下 位 單 片 機(jī) 執(zhí) 行 單 元 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) 下 位 單 片 機(jī) 執(zhí) 行 單 元 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) 下 位 單 片 機(jī) 執(zhí) 行 單 元 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) 下 位 單 片 機(jī) 執(zhí) 行 單 元 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) 下 位 單 片 機(jī) 執(zhí) 行 單 元 電 機(jī) 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) 13 有能量守恒定理可知： 2 MmPqT （式 2-2） 式中：由于該設(shè)計(jì)的齒輪馬達(dá)的回油壓力為大氣壓所以 MP= i=10Mpa 理論轉(zhuǎn)矩 M=100Nm,故其機(jī)械效率 Mm=1 所以有上式可得： 21062.8MmTqP ml/r 4.1.4 確定齒輪模數(shù) 對(duì)于低壓齒輪馬達(dá)來說，確定模數(shù)主要不是從強(qiáng)度方面著眼，而是從馬達(dá)的流量、壓力 脈動(dòng)、噪聲以及結(jié)構(gòu)尺寸大小等方面。因?yàn)辇X輪的齒數(shù)為 18 不會(huì)發(fā)生根切現(xiàn)象，所以在這 里不考慮修正，以下關(guān)于齒輪參數(shù)的計(jì)算均按標(biāo)準(zhǔn)齒輪參數(shù)經(jīng)行。 理論排量近似公式 （式 2-3）3210BZmq 齒寬公式 (式 2-4）B)86( 由（1） （2）可知： （2-5）30BZq 當(dāng) 時(shí)， m=4.56 當(dāng) 時(shí)， m=4.118 取 m=4.535106.129.2qBZm 6.47 取 B=30mm 4.1.5 確定齒寬 有 2.1.4 可知齒輪馬達(dá)的齒寬 B： B=30mm 4.1.6 齒輪參數(shù)表 此設(shè)計(jì)的齒輪馬達(dá)的材料 選為 ，調(diào)質(zhì)后表面淬火。其齒輪的有關(guān)參數(shù)如下表所示：rC40 14 表 2-2 液壓齒輪組參數(shù) 名稱 代號(hào) 計(jì)算公式 理論中心距 0A04.518fADmz 實(shí)際中心距 f 齒頂圓直徑 eD24.518290eZm 基圓直徑 j coscos76.jnmz 齒側(cè)間隙 nc0.1.4.54536n 嚙合角 20 齒頂高 ah*14.5mah 齒根高 f ).6fc（ 全齒高 h*(2.2012a 齒根圓直徑 iD9059.7ieDhm 頂隙 c*.4cm 徑向間隙 m00 3.821.5 eiA 齒頂壓力角 eo25.30cos218arcs csarneie ZR 分度圓弧齒厚 fs 4.1scs07nfm 齒厚 3.157.62sm 齒輪嚙合的重疊系數(shù) 53.1208 tgttgZe 15 公法線長度 L mznL49.231805.51. 取側(cè)隙 nC 分度園直徑 mm 因該齒輪馬達(dá)所用的兩個(gè)齒輪等大，固傳動(dòng)比所以 218Zi 4.2 齒面接觸強(qiáng)度校核 齒輪馬達(dá)在入口高壓液體的壓力下，由于液壓力的作用下齒輪相互嚙合向相反的方向轉(zhuǎn) 動(dòng)。齒輪之間相互嚙合故需對(duì)其進(jìn)行校核。 4.2.1 使用系數(shù) 的確定AK 使用系數(shù)表示齒輪的工作環(huán)境（主要是振動(dòng)情況）對(duì)其造成的影響，使用系數(shù) 的確AK 定如下： 表 2-4 使用系數(shù) AK 工作機(jī)工作特性 原動(dòng)機(jī)工作特性 均勻平穩(wěn) 輕微轉(zhuǎn)動(dòng) 中等振動(dòng) 強(qiáng)烈振動(dòng) 均勻平穩(wěn) 1.00 1.25 1.50 1.75 輕微振動(dòng) 1.10 1.35 1.60 1.85 中等振動(dòng) 1.25 1.50 1.75 2.0 強(qiáng)烈振動(dòng) 1.50 1.75 2.0 2.25 或大更 齒輪液壓裝置一般屬于輕微振動(dòng)的執(zhí)行元件所以按上表中可查得 可取為 1.35。AK 4.2.2 齒輪精度的確定 表 2-5 各種機(jī)器所用齒輪傳動(dòng)的精度等級(jí)范圍 機(jī) 器 名 稱 精 度 等 級(jí) 機(jī) 器 名 稱 精 度 等 級(jí) 汽輪機(jī) 3 - 6 拖拉機(jī) 6 - 8 金屬切削機(jī)床 3 - 8 通用減速器 6 - 8 16 航空發(fā)動(dòng)機(jī) 4 - 8 鍛壓機(jī)床 6 - 9 輕型汽車 5 - 8 起重機(jī) 7 - 10 載重汽車 7 - 9 農(nóng)業(yè)機(jī)械 8 - 11 齒輪馬達(dá)為精一般的執(zhí)行元件其振動(dòng)輕微及速度一般故此處取其精度為 7。 4.2.3 動(dòng)載系數(shù) 的確定VK 動(dòng)載系數(shù)表示由于齒輪制造及裝配誤差造成的不定常傳動(dòng)引起的動(dòng)載荷或沖擊造成的影 響。動(dòng)載系數(shù)的實(shí)用值應(yīng)按實(shí)踐要求確定，考慮到以上確定的精度和輪齒速度，偏于安全考 慮，參考下圖此設(shè)計(jì)中 取為 1.1。V 圖 2-1 動(dòng)載荷系數(shù) 值 VK 4.2.4 齒向載荷分布系數(shù) HK、 F的確定 齒向載荷分布系數(shù)是由于齒輪作不對(duì)稱配置、軸的扭轉(zhuǎn)變形、軸承、支座的變形以及制 造、裝配的誤差等影響齒向載荷分布而添加的系數(shù)，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì) ，此設(shè)計(jì)齒輪 對(duì)稱配置由插入法可得 =1.100 。由 b/h=30/10.125=2.963, =1.12 查機(jī)械設(shè)計(jì)H HK 圖 10-13 可得 FK=1.3 4.2.5 齒間載荷分配系數(shù)的確定 一對(duì)相互嚙合的齒輪當(dāng)在嚙合區(qū)有兩對(duì)或以上齒同時(shí)工作時(shí)，載荷應(yīng)分配在這兩對(duì)或多 對(duì)齒上。但載荷的分配并不平均，因此引進(jìn)齒間載荷分配系數(shù) 以解決齒間載荷分配不均HK 的問題。對(duì)直齒輪及修形齒輪，取 1HK。 4.2.6 彈性系數(shù) EZ 此設(shè)計(jì)中齒輪材料選為 45 剛（其含碳量為 0.37%-0.44%，鍛鋼含碳量在 0.15%-0.6%） ， 調(diào)質(zhì)后表面淬火，由機(jī)械設(shè)計(jì) 表 10-6 可取。201P （式 2-6）)(8.92aEMZ 4.2.7 動(dòng)載系數(shù) tK 17 1.35.21.63tAVHK （式 2-7） 4.2.8 齒寬系數(shù) d d1b30.78 （式 2-8） 4.29 接觸疲勞強(qiáng)度極限 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-21 按齒面硬度差得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 。MPa920Hlim 如下圖： 圖 2-2 齒輪接觸疲勞極限 Hlim 4.2.10 計(jì)算循環(huán)應(yīng)力次數(shù) 循環(huán)應(yīng)力次數(shù) 9hN60 njL901283012.50h（ ） （式 2-9） 其中：n 為齒輪的轉(zhuǎn)速（單位是 r/min） ；j 為齒輪每轉(zhuǎn)一圈，同一齒面嚙合次數(shù)； 為hL 齒輪的工作壽命（單位為 h）令該設(shè)計(jì)馬達(dá)的壽命為 10 年。 2.2.11 接觸疲勞壽命系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-19 取接觸疲勞壽命系數(shù) HNK0.95 如下圖： 圖 2-3 彎曲疲勞壽命系數(shù) 18 4.2.12 齒輪的輸入功率 設(shè)齒輪馬達(dá)功率為 ，流量為 Q，工作壓力為 P，則wP63310/01/609.42qnkw （式 2-10） 所以每個(gè)齒輪的功率為 1 4.72Wk （式 2-11） 4.2.13 齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 由已知可得該設(shè)計(jì)的齒輪轉(zhuǎn)矩為：T=100000 Nm 4.2.14 計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度 載荷系數(shù) 1.632tAVHK 徑向力 t12T0F49.Nd8 （式 2-12） 因?yàn)辇X數(shù)比 u=1 = 872.3MPa （式 2-13）u1bdKF2.5ZtEHH 所以齒輪的劫持疲勞強(qiáng)度滿足要求。 4.3 齒面彎曲強(qiáng)度校核 4.3.1 彎曲疲勞強(qiáng)度極限 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-20c 查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 。630MPaFE 4.3.2 彎曲疲勞壽命系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數(shù): 0.85KFN 如下圖： 19 圖 2-4 彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) FNK 4.3.3 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.3 則： （式 2-14）MPa124.36085S KFENF 4.3.4 載荷系數(shù) 1.5.31.905AVF 4.3.5 齒形系數(shù)及應(yīng)力校正系數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)表 105 查取齒形系數(shù) FaY2.9 應(yīng)力校正系數(shù) SaY1.3。 4.3.6 計(jì)算齒根危險(xiǎn)截面彎曲強(qiáng)度 tSaFF FKY1.93046.1.5317.2MPabm （式 2-15） 所以，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核，所選齒輪參數(shù)符合要求，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核亦 符合。此齒輪的設(shè)計(jì)符合強(qiáng)度要求。 電機(jī)選型 五、蛇形機(jī)器人電機(jī)的選擇 1、電機(jī)類型選擇 20 多功能爬樓梯裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它在一定程度上決定了裝置 使用的安全性、可靠性。平地驅(qū)動(dòng)采用兩個(gè)小功率電機(jī)驅(qū)動(dòng)，爬樓動(dòng)作由另兩個(gè)大功率電機(jī) 驅(qū)動(dòng)。整個(gè)系統(tǒng)以蓄電池作為供電能源，可供選擇的電機(jī)有步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)和無刷直流 電機(jī) 14。 (l)步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)具有轉(zhuǎn)矩大、慣性小、響應(yīng)頻率高等優(yōu)點(diǎn)，能夠快速起動(dòng)與停止。它通常不需 要反饋就能對(duì)位移或速度進(jìn)行精確控制，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。但是步進(jìn)電機(jī)能耗 太大，速度也不高，且存在一個(gè)固有缺點(diǎn)，即在低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)振動(dòng)和噪聲大，不利于整個(gè)裝置 的穩(wěn)定。 (2)直流電機(jī) 直流電機(jī)具有良好的起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速特性，具有很寬的調(diào)速范圍，且易于平滑調(diào)節(jié)。 它具有控制特性好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，滿足裝置對(duì)突發(fā)情況做出反應(yīng)的靈敏性要求；而且 低速時(shí)平穩(wěn)性好，滿足了裝置在爬樓運(yùn)動(dòng)時(shí)低速穩(wěn)定性的要求;起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、過載能力強(qiáng)， 可以滿足裝置爬坡、翻越臺(tái)階的性能要求。但是傳統(tǒng)的直流電機(jī)均采用換相器和電刷以機(jī)械 方法進(jìn)行換相，因而存在相對(duì)的機(jī)械摩擦，由此帶來噪聲、火花、無線電干擾以及壽命短等 問題，需要經(jīng)常維護(hù)。 (3)無刷直流電機(jī) 針對(duì)傳統(tǒng)直流電機(jī)的上述弊病，無刷直流電機(jī)采用電子換相電路取代了機(jī)械換相裝置， 不僅繼承了直流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，且具有無噪音、免維護(hù)、可靠性高的優(yōu)越特性。 因此我們選用無刷直流電機(jī)作為裝置的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，前輪驅(qū)動(dòng)和后輪轉(zhuǎn)向各采用兩個(gè)普通 的無刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 2、電機(jī)型號(hào)選擇 由上可知，本設(shè)計(jì)采用普通無刷直流電機(jī)作為動(dòng)力源,機(jī)器人最大載重為 20KG，平地最 大速度為 1.5km/h，車體及電池重量大約為 15KG。 （1） 驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型 功率計(jì)算： 120159.8042/14.06PFmgkgmsW 根據(jù)以上計(jì)算及各個(gè)參數(shù)，本設(shè)計(jì)選擇濟(jì)南科亞電子科技有限公司生產(chǎn)的 ZW57BL90- 230 型直流無刷電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，ZW57BL90-230 型直流無刷電機(jī)參數(shù)如表 3.3 所示。 表 3.3 ZW57BL90-230 型直流無刷電機(jī)參數(shù) 型號(hào) 額定功率 額定電壓 最大轉(zhuǎn)矩 ZW57BL90-230 180W 24V 2Nm （2） 轉(zhuǎn)向電機(jī)選型 轉(zhuǎn)向電機(jī)只負(fù)責(zé)車體轉(zhuǎn)向故不需太大的功率，因此本設(shè)計(jì)選擇濟(jì)南科亞電子科技有限 公司生產(chǎn)的 ZW57BL52-225 型直流無刷電機(jī)作為轉(zhuǎn)向電機(jī)，ZW57BL52-225 型直流無刷電機(jī)參 21 數(shù)如表 3.4 所示。 表 3.4 ZW57BL52-225 型直流無刷電機(jī)參數(shù) 型號(hào) 額定功率 額定電壓 最大轉(zhuǎn)矩 ZW57BL52-225 45W 24V 0.5Nm 六、蛇形機(jī)器人的導(dǎo)航分析 機(jī)器人導(dǎo)航相關(guān)技術(shù)包括機(jī)器人定位與地圖構(gòu)建機(jī)器人路徑規(guī)劃機(jī)器人體系結(jié)構(gòu)傳感器 數(shù)據(jù)融合傳感器的導(dǎo)航方式是移動(dòng)機(jī)器人導(dǎo)航發(fā)展的必然趨勢(shì)這種多傳感器的信息融合。對(duì) 于救災(zāi)的蛇形機(jī)器人的研究領(lǐng)域已經(jīng)從結(jié)構(gòu)環(huán)境下的定點(diǎn)作業(yè)中走出來向著非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的 自主作業(yè)，未知環(huán)境中的蛇形機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃面臨兩個(gè)主要問題蛇形機(jī)器人的導(dǎo)航和路徑規(guī) 劃解決辦法是采用傳感器和空間構(gòu)形法 在蛇形機(jī)器人都安裝了一些非視覺傳感器如超聲傳感器紅外傳感器接觸傳感器等 ，利用這些傳感器 可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人導(dǎo)航。超聲數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)結(jié)合通過事先訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)障礙物的可能位置從而 使得機(jī)器人能夠在動(dòng)態(tài)非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航，技術(shù)充分利用了多個(gè)傳感器的資源通過對(duì)這些傳 感器及其觀測(cè)信息的合理支配和利用把多個(gè)傳感器在空間或時(shí)間上的冗余或互補(bǔ)信息根據(jù)一定的準(zhǔn)則進(jìn) 行組合從而獲得對(duì)被測(cè)對(duì)象的一致性解釋或描述因此它不但能夠提高導(dǎo)航精度同時(shí)也使整個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)具 有了較高的魯棒性。 七、工作原理分析 蛇形機(jī)器人的工作原理是靠機(jī)器人與地面之間的摩擦來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。我們所設(shè)計(jì)的機(jī)器人不 僅可以在廢墟中尋找生命，還可以用于星球探測(cè)等地形很復(fù)雜的場(chǎng)所。這里所設(shè)計(jì)的機(jī)器人具有自我分 析的能力，根據(jù)傳感器獲得的地面信息能夠進(jìn)行自我分析，然后采用最適合的運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，所以 蛇形機(jī)器人可以在非結(jié)構(gòu)環(huán)境中進(jìn)行工作。 八、主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn) （1）本作品中所設(shè)計(jì)的機(jī)器人是按照自然界中蛇的行走方式進(jìn)行的設(shè)計(jì)，所以是一個(gè)仿 生機(jī)器人。 （2）蛇行機(jī)器人的每個(gè)運(yùn)動(dòng)單元可以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的重組。 （3）所制造的蛇形機(jī)器人的每個(gè)單元均為一個(gè)萬向鉸，而一個(gè)整體的蛇形機(jī)器人是由 4 個(gè)這樣的單元體組成，所以蛇行機(jī)器人的每個(gè)關(guān)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)在空間的三維運(yùn)動(dòng)。 （4）多種爬行方式，仿照自然界中的蛇形機(jī)器人，可以實(shí)現(xiàn)蛇的四種動(dòng)作。在有模才的 地面實(shí)現(xiàn)波形運(yùn)動(dòng)，在沒有摩擦的地面實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)，這樣既可以節(jié)省動(dòng)力還可以提高機(jī)器人的 行走速度在非機(jī)構(gòu)環(huán)境下運(yùn)動(dòng) （5）現(xiàn)在制作出的很多機(jī)器人都是在結(jié)構(gòu)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，這樣的機(jī)器人不需要有模式識(shí)別和分析 系統(tǒng)，我們所制造的蛇形機(jī)器人因?yàn)橹饕玫綇U墟中尋找活得生命，所以要求機(jī)器人對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力 特別強(qiáng)，我們所設(shè)計(jì)的機(jī)器人主要就是注重這方面的研究，可以實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜環(huán)境下的工作。 22 九、應(yīng)用前景分析 蛇形機(jī)器人具有運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好、適應(yīng)地形能力強(qiáng)、可靠性和維護(hù)性高等特點(diǎn)CAN總線 的高度實(shí)時(shí)性、可靠性、擴(kuò)充性和多主工作方式，為蛇形機(jī)器人的分布式控制提供了硬件條 件，基于CAN總線的蛇形機(jī)器人控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)蛇形機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)的有效控制，實(shí)現(xiàn) 了蛇形機(jī)器人的各種運(yùn)動(dòng)，提高了蛇形機(jī)器人控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性，具有重要科研 意義和實(shí)用價(jià)值。 23 致謝 隨著畢業(yè)日子的逼近，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近尾聲。在指導(dǎo)老師的帶領(lǐng)下，經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我 終于順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年所學(xué)知識(shí)的單 純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)我發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所 學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了原來只 是還比較欠缺，自己要學(xué)的東西還很多。以前老是覺得自己什么都會(huì)，什么都懂，有點(diǎn)眼高 手低。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作和生活中都 應(yīng)該不斷地學(xué)習(xí)，努力提高自己的知識(shí)和綜合素質(zhì)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中也使我們同學(xué)間 的關(guān)系更進(jìn)一步，同學(xué)之間互相幫助，互相學(xué)習(xí)。 我的心得也就這么多了，總之，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較多，真是萬 事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個(gè)結(jié)論： 知識(shí)必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回 事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。 在此要感謝我的指導(dǎo)老師李明富對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給我的幫助。其次要非常 感謝我的輔導(dǎo)老師，在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給了我大力的幫助和支持，對(duì)很多問題給與了細(xì)心的講 解，并幫助我梳理思路，使設(shè)計(jì)能夠如此順利地進(jìn)行下來。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量 有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷 了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能 力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。 由于水平有限，本設(shè)計(jì)存在一些不成熟和欠妥之處。懇請(qǐng)各位老師、同學(xué)批評(píng)指正，以 便走上工作崗位后進(jìn)一步改正、提高自己。 24 參考文獻(xiàn) 1 吳奇峰,劉冬雪,任家權(quán). 遙控起動(dòng)在叉車上的應(yīng)用J. 叉車技術(shù), 2010,(02) . 2 尹曉霞,楊欣. 紅外線遙控電冰箱故障實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)J. 裝備制造技術(shù), 2010,(01) . 3 祁亨年，基于雙目立體視覺的排爆機(jī)器人自動(dòng)目標(biāo)抓取J. 廣西師范大學(xué)學(xué)報(bào), 2008,(03) . 4 安定，移動(dòng) X 線機(jī)遙控曝光系統(tǒng)的設(shè)計(jì)J. 黑龍江科技信息, 2008,(34) . 5 上官望義，輪式移動(dòng)機(jī)器人移動(dòng)性能研究及樣機(jī)設(shè)計(jì)開發(fā)D. 西安理工大學(xué), 2009 . 6喬風(fēng)斌，楊汝清.六輪移動(dòng)機(jī)器人爬樓梯能力分析.機(jī)器人，2004，26(4)：301305. 7蘇和平，王人成. 爬樓梯輪椅的研究進(jìn)展.中國康復(fù)醫(yī)學(xué)雜志，2005，20(5)：366367. 8王德新，王付銳，董二寶，等.自主越障機(jī)器人在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下的越障控制研究.制造 業(yè)自動(dòng)化，2005，27(7)：3135. 9王挺，王越超，趙憶文.多機(jī)構(gòu)復(fù)合智能移動(dòng)機(jī)器人的研制.機(jī)器人，2004，26(4)： 289294. 10蔡改貧，吳光華，歐陽田.越障機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與仿真.江西有色金屬， 2008，22（1）：4347. 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