论文总字数：15504字

摘 要

本文主要探讨一种可投掷微型侦察机器人的可行性方案，完成机器人机械系统总体设计、动力选择和传动机构的运动学设计、工作能力设计与机械结构设计。基于国内外现有可投掷微型机器人的典型作业原理、功能组成与特点的分析，提出了一种可投掷微型侦察机器人系统的实现原理和总体方案，包括两轮可调式行走方案、动力配置以及坠落过程防震、抗摔等方案。进一步完成了可投掷微型侦察机器人机械系统的总体设计及各传动机构的运动学设计和机械系统的结构设计，绘制了图纸。所设计的可调节轮式投掷机器人，通过调节车轮宽度来改变车轮的刚度及弹性，在不同工况下都能维持较好的防震抗摔效果。该方案最大的创新点在于车轮刚性可调，通过特别设计的锁紧机构实现车轮刚性的调节，针对不同的投掷高度、不同的地面工况来调节合适的车轮刚度，更好地保证了车体的稳定性及抗摔能力，并使该机器人更具通用性，为复杂环境下执行多种侦察任务提供了可行的作业平台。

关键词：投掷机器人；侦察机器人；机械设计；运动学分析

Mechanical designs and analysis of throwable miniature reconnaissance robot

Abstract

This study focused on a throwable miniature reconnaissance robot program, complete kinematics robot system design, selection and transmission of power, the ability to work design and mechanical design. On the basis of the results put forward on the principle and the whole scheme of miniature reconnaissance robot systems, including mode of move, dynamic configuration process and falling shock reduce, etc. Further complete the structural design of throwable miniature reconnaissance robot system overall design and various transmission mechanism kinematics and mechanical systems design. According to design requirements of the dynamic performance and obstacle capabilities select the appropriate power system, by calculation, analysis and kinematics simulation software to verify the feasibility of the program. Final design is adjustable wheel throwing robots, with some passing ability and shockproof and drop capabilities, by adjusting the width of the wheel to change the wheel stiffness and flexibility, in different conditions can maintain a good effect . The biggest innovation is that rigid wheel is adjustable, the wheel rigidity regulated by specially designed locking mechanism, throwing for different heights and different ground conditions to adjust the appropriate wheel rigidity, and better ensure the body stability and anti-drop capabilities, make the robot more versatile, can finish a variety of tasks.

Keywords:throwable robot；reconnaissance robot；mechanical design；kinematic analysis

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 论文研究方向及内容 3

2.1 车轮结构设计 5

2.1.1 设计要求 5

2.1.2 设计方案 5

2.1.3 理论分析及校核 6

2.1.4 加工及装配说明 8

2.2 车身结构设计 9

2.2.1 设计要求 9

2.2.2 设计方案 9

2.2.3强度校核 9

2.2.4 加工及装配说明 11

2.3 整体结构设计 11

2.3.1 设计要求 11

2.3.2 设计方案 11

2.3.3 加工及装配说明 12

2.4 本章小结 12

第三章 侦察机器人动力系统和功能元件设计 13

3.1 电机和减速器 13

3.1.1 设计要求 13

3.1.2 设计方案 13

3.2 传动方案设计 14

3.3 功能元件设计 14

3.3.1 遥控设备 14

3.3.2 侦察设备 15

3.3.3 数据处理及传输设备 16

3.3.4 数据保护装置 16

3.4 本章小结 16

第四章 总结与展望 17

4.1 主要研究成果 17

4.2 后期展望 17

致谢 18

参考文献 19

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

微型投掷机器人在军事、反恐、营救和侦察方面都有着极高的应用价值。随着世界反恐局势的日益严峻，自然灾害的突发性和不确定性，以及各种突发事件的复杂性，在复杂环境中人员无法到达的情况下，可通过投掷微型机器人，通过遥控至目标地点来侦察和获取目标地点的影像、音频等资料，从而有助于了解目标地点的情况制定下一步行动方案，在军事活动或反恐行动中，可极大增加决策的可行性并减少人员伤亡。由于其较高的应用价值，目前微型侦察机器人已经受到世界各国的高度重视。

在结构上，投掷机器人最主要的特点是重量轻、体积小、便于投掷和携带，并具有足够的强度和刚度。在与地面撞击时能够吸收足够的冲击能及振动，保护内部元器件正常工作是可投掷侦察机器人设计的难点，目前还没有一个绝对权威的方法或者理论来解决这一问题，各国都在试验和探索中。

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