可变形两栖球形机器人研究

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2、．：．．Ｖ：．Ｖ；：硕生学位论文．．；＾：；：＂：二：：：７；；ｖＶ；；＇；ｖ；Ｖ：ｊ一－ｊ；；ｒ＞＿＾论若海旨巧案案谭拇球形祝器入研繁研巧生梁海超专业机械歡ｉｔ及理论－ｔｅ梵薄絳割礙学与ｔ器人技术撥辱穀腑长龙馈授）■＾■■－：；Ｖｖ；？：－－－－Ｖ．．：三零．：京年呈月；二．．分类号密级公开UDC学位论文题目：可变形两栖球形机器人研究研究生姓名：梁海超学科专业名称：机械设计及理论研究方向：机构学与机器人技术论文类型：基础研究申请学位：工学硕士指导教师姓名：叶长龙指导教师职称

3、：教授指导教师单位：沈阳航空航天大学论文提交日期：2016年01月15日论文答辩日期：2016年03月10日沈阳航空航天大学2016年03月SHENYANGAEROSPACEUNIVERSITYTHESISFORMASTER’SDEGREERESEARCHOFTHEDEFORMABLEAMPHIBIOUSSPHRICALROBOTCandidate：HaichaoLiangSupervisor：ChanglongYeSpecialty:MechanicalDesignandTheoryDate:March，2016原创性声明＇本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成

4、的。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体己经发表或撰写过的作品或成果，也不包含本人为获得其他学位而使用过的成果。对本文研究做出重要贡献的个人或集体均己在论文中进行了说明并表示谢意。。本声明的法律后果由本人承担论文作者签名年／月／ｒ日版权授权说明＂本人授权学校有权保留送交学位论文的原件，允许学位论文被查阅和借阅１＾公布学位论文的全部或部分内容，可，学校可＂愿意将本人学位Ｗ影印、缩印或其他复制手段保存学位论文；Ｉ论文电子版提交给研巧生部指定授权单位收录和使用。学校必须严格按照授权对论文进行处理，不得超越授权对毕业论文进行任意处

5、置。心作者：：指导教师Ｉ年／月（ｒ日年／月小日沈阳航空航天大学硕士学位论文摘要近年来频发的灾难、事故与恐怖主义事件造成了巨大的人员伤亡和财产损失。当废墟环境中存在河流、山涧、围墙时，常见的机器人由于体积庞大，灵活性不高等原因，无法快速切入作业区域，耽误宝贵的救援时间。本课题的目的是研制一种可抛掷的并且具备两栖能力的搜救侦查机器人，它可以通过救援人员通过投掷的方式或者通过飞行器群组投放的形式进入自然条件恶劣的受灾区，当作业环境中存在河流小溪时可以借助自身结构顺利通过，能够由操作人员进行远程操控，未来可以借助无线网络平台开发实现群组协调，相互配合执行任务。为此本文做了以下研究工

6、作：针对应用环境，设计了一种可抛掷变结构两栖球形机器人，该机器人由模块化的前后驱动部分和可伸缩的连接部分与一个解锁机构构成，可实现由球形结构变形为四轮小车结构。球形结构便于救援人员携带并具备良好的抗震性能。四轮小车结构具备灵活的移动能力，能够在狭窄、低矮的废墟环境中搜寻生还者。通过有限元软件对机器人落地冲击进行了模拟，得到了机器人受冲击瞬间机构应力和变形云图，对关键零件进行了受力仿真分析，并得到变形和受力关系曲线，证明了机构设计的合理性与抗冲击的有效性。针对机器人展开后形成的前、后铰接的四轮小车结构，建立了其转向运动过程中的运动学模型，对机器人走行不同的正弦轨迹进行了运动仿真，并计算了多种正

7、弦轨迹下后车体对前车体轨迹的跟踪误差平均值，通过对平均误差曲线分析，验证了机器人的灵活性，为机器人控制打下了基础。应用牛顿—欧拉方法对机器人的转向运动建立了动力学模型，并计算了动力学方程。同时又对后轮越障情况进行了动力学分析，得到了极限越障条件下的电机驱动力矩，为电机的选型与结构的优化提供了理论依据。本文最后通过地面实验验证了该种可抛掷变结构球形机器人结构抗冲击有效性和实用性，并通过水面运动实验证明了机器人两