移动机器人机械臂的设计.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：1引言1.1移动机器人机械臂的研究意义及目的本文以实际项目小型地面移动机器人的机械臂为研究对象。设计移动机器人的机械臂的结构。所谓移动机械臂就是将机械臂安装在是一个小型多用途移动作业机器人智能移动平台小型多用途移动作业机器人是一个智能移动平台其上可搭载爆炸物处理、侦察、通讯、探测系统或其他特殊作业系统。移动机械臂用来实现一些动作如抓取可以在机械臂的末端执行器上安装一定的工具进行作业通过移动平台的移动来扩大机械臂的工作空间这种结构使移动机械臂拥有更大的操作空间和高度的运动冗余性并同时具有移动和操作功能这使它优于传统的机械臂则具有了更广阔的应用前景[1]。目前智能移动机器人正向着拟人化、仿生化、小型化、多样化方向发展其应用也越来越广泛几乎渗透到各个领域[2]。移动机器人技术的研究属于多学科相互交叉相互渗透的对它的研究具有很大的理论价值和广阔的应用前景。在工业机器人问世40多年后的今天机器人己被人们看作为一种生产工具同时随着科学技术的迅速发展和人们生活水平的提高机器人的功能己不再是只能从事某项简单的操作而是可以承担多种任务;机器人的工作环境也不再是固定在工厂和车间现场而是开始走向海洋、太空和户外有些甚至已经进入医院、家庭和娱乐场所。具有智能特性的自主式移动机器人正在向非制造业方向扩展这些非制造业包括航天、海洋、军事、建筑、医疗护理、服务、农林、办公自动化和灾害救护等如飞行机器人、海难救援机器人、化肥和农药喷撒空中机器人、护理机器人等。近年来对移动机器人的研究受到重视仿照生物的功能而发明的各种移动机器人越来越多小到娱乐机器人玩具、家用服务机器人大到工程探险、反恐防爆、军事侦察机器人等。相应地这些领域对所应用的移动机器人系统也提出了更高的要求特别是在机器人的运动速度、灵活性、自主性、作业能力等方面的要求越来越高。因此无论是在制造业还是在非制造业具有智能特性的自主式移动机器人成为了国内外研究的热点。历史上一切高新技术无不首先应用于军事领域移动机器人机械臂也不例外。随着二十世纪末的几场局部战争和二十一世纪初期席卷全球的反恐战争进程特种战争以及城市战争日益成为战争一类型的主角这一转变直接推动了各国地面移动作战平台即军用地面移动机器人的发展。现代战争凸现了局部范围内的信息化而战场机器人凭借自身的优势特点已经在本世纪的战争例如伊拉克战争中成为耀眼的新星。现代战场尤其是城市内反恐怖战争中单兵的生存能力受到了极大的挑战微小型地面移动机器人由于体积小、隐蔽性好、快速反应、机动性好、生存能力强、成本低等特点并且可以在远程遥控甚至自主情况下完成部分原本由士兵完成的任务可以不论白天还是黑夜都能了解周围的楼房里及街道上的敌情。除侦察外微小型机器人搭载微小型武器系统还可完成诸如扫雷、排除爆炸物、控制武器射击等各项任务而且不会有人员伤亡极大减少了伤亡率。因此特别适用于城市和恶劣环境下的局部战争和信息、战争具有重大意义和军事效益。二十一世纪的战场战争的初期极可能是一场无人系统的较量。永不疲倦、无所畏惧的微小型无人移动机器人是最理想的士兵。它们已在战争中显示出的作战本领可以证明它们在未来战场上的重要地位。微小型无人移动机器人的机械臂特别适用于城市和恶劣环境下(如核、生、化战场等)的局部战争和信息战争具有重大战略意义和效益。1.2移动机器人的发展现状及研究小型地面移动机器人机械臂在未来生活中包括消防、探测等危险作业中的应用将会越来越广。包括在军事领域中的应用将是发展的必然趋势也是我国国防科技行业重点支持的方向之一。通过对小型移动机器人机械臂系统研制在整体系统的各个方面积累了比较丰富的设计经验相信经过不断的发展和改进移动机器人机械臂将走向成熟和实用化。未来移动机器人机械臂将有以下主要特点:更优的性能质量比;更强的环境适应能力;更高的智能性能;具有成熟的机械臂系统;军品级别的可靠性。1.2.1国外移动机器人发展现状国外在移动机器人机械臂方面的研究起步较早初期的研究主要从学术角度研究室外机器人的体系结构和信息处理并建立实验系统进行验证。虽然由于80年代对机器人的智能行为期望过高而导致室外移动机器人机械臂的研究未达到预期的效果但却带动了相关技术的发展为探讨人类研制智能机器人机械臂的途径积累了经验同时也推动了其它国家对移动机器人机械臂的研究与开发。进入90年代随着技术的进步移动机器人机械臂开始在更现实的基础上开拓各个应用领域向实用化进军。例如2002年IRobot研制的金字塔探测机器人—“金字塔漫游者”身长30厘米宽12厘米高度可在11至28厘米之间调节。机器人身带5件法宝:超声波传感器、地面探测雷达系统、力度测量仪、高分辨率光纤镜头和导电传感器具备世界上最