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基本信息
- 項目名稱：
- Thunder-3仿生履帶機器人的運動與結(jié)構(gòu)設(shè)計
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本文通提出了一種新型Thunder-3（雷霆-3）仿生多履帶機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。該款機器人屬于新型的便攜式履帶機器人。機械人本身具有三大創(chuàng)新性設(shè)計：一、首例提出機器人自動換手庫設(shè)計，實現(xiàn)復(fù)雜環(huán)境下自動換手操作；二、采用六履帶設(shè)計（前后雙鰭狀肢履帶），提高機器人機動性能；三、仿生雙機械設(shè)計，實現(xiàn)雙手協(xié)同作業(yè)。
- 詳細介紹：
- 本文通過仿真與數(shù)學(xué)建模，提出了一種新型Thunder-3（雷霆-3）仿生多履帶機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。該款機器人屬于新型的便攜式履帶機器人。它具有三大特點：一是具有強大的機械手庫（最多可以有二十多不同類型的手），可自動換取，能用不同的機械手代替人手的復(fù)雜動作，如拿，挖，鉆、抓等。二是具有鰭狀肢的履帶運動系統(tǒng)，使其具備良好的機動性能，在越障、跨溝、攀爬等方面具有明顯優(yōu)勢。三是具有仿生雙機械臂，運動范圍和能力都大大提高，使其更能適應(yīng)各種不同的復(fù)雜環(huán)境。本文著重介紹運動設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計兩大方面，對機器人的傳動結(jié)構(gòu)布局、傳動實現(xiàn)、模塊化設(shè)計、機械臂工作仿真等內(nèi)容進行了詳細闡述。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 本文通過仿真與數(shù)學(xué)建模，提出了一種新型Thunder-3（雷霆-3）仿生多履帶機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。該款機器人屬于新型的便攜式履帶機器人。它具有三大特點：一是具有強大的機械手庫（最多可以有二十多不同類型的手），可自動換取，能用不同的機械手代替人手的復(fù)雜動作，如拿，挖，鉆、抓等。二是具有鰭狀肢的履帶運動系統(tǒng)，使其具備良好的機動性能，在越障、跨溝、攀爬等方面具有明顯優(yōu)勢。三是具有仿生雙機械臂，運動范圍和能力都大大提高，使其更能適應(yīng)各種不同的復(fù)雜環(huán)境。本文著重介紹運動設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計兩大方面，對機器人的傳動結(jié)構(gòu)布局、傳動實現(xiàn)、模塊化設(shè)計、機械臂工作仿真等內(nèi)容進行了詳細闡述。在人工控制下，機器人可以通過機械臂上的攝像頭掃描周圍的作業(yè)目標(biāo)，進行一系列特殊環(huán)境下的作業(yè)，如它既可用于戰(zhàn)場偵察、監(jiān)視、排爆、拆彈、信號干擾、后勤保障、直接作戰(zhàn)等，也可用于安保執(zhí)勤、抗震救災(zāi)、危地搜救、核爆排查、工程勘察等。
科學(xué)性、先進性
- 便攜式履帶機器人，具有良好的機動性能與惡劣環(huán)境工作能力，能夠代替人類在特殊環(huán)境下執(zhí)行任務(wù)。但目前的便攜式履帶機器人多采用單機械臂設(shè)計，且以軍事排爆、偵察運用為主，功能單一，適用范圍小。本文提出的Thunder-3多功能便攜式仿生履帶機器人，突出點在于自動換手庫、仿生雙機械臂、越障鰭狀肢等的三方面設(shè)計。在設(shè)計中，通過三維軟件虛擬仿真與數(shù)學(xué)建模分析，重點進行了底盤轉(zhuǎn)向運動學(xué)建模、機身抗傾覆性建模、機身爬坡性能建模、機身越障性能建模，還闡述了機械臂自由度分配、機械臂參數(shù)設(shè)計要求、機械臂逆向運動建模等，另還介紹自動換取機械手的設(shè)計理念、手庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計、手庫的布局方式、手庫的組成等。經(jīng)過論文檢新證實，本文所提出“機器人自動換手庫”設(shè)計，為機器人研究領(lǐng)域內(nèi)首例提出，具有創(chuàng)新性與先進性。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 此作品的前兩個系列（雷霆-1、雷霆-2）在“2010全國三維數(shù)字化創(chuàng)新設(shè)計大賽”上獲得安徽賽區(qū)二等獎。本作品在“第四屆‘挑戰(zhàn)杯’合鍛股份安徽省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽”中獲得一等獎。
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 面議
作品可展示的形式
- 實物、論文、圖紙、圖片、視頻、現(xiàn)場演示
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 在人工控制下，機器人可以通過機械臂上的攝像頭掃描周圍的作業(yè)目標(biāo)，進行一系列特殊環(huán)境下的作業(yè)，如它既可用于戰(zhàn)場偵察、監(jiān)視、排爆、拆彈、信號干擾、后勤保障、直接作戰(zhàn)等，也可用于安保執(zhí)勤、抗震救災(zāi)、危地搜救、核爆排查、工程勘察等。Thunder-3的仿生雙臂設(shè)計，可以仿照人類的雙臂實現(xiàn)自由靈活的協(xié)同作業(yè)，這是當(dāng)前便攜式履帶機器人所無法企及的創(chuàng)新點。由此可見，機器人無論是在軍用還是民用領(lǐng)域都具有重大的應(yīng)用價值，市場前景廣闊，其研究意義重大。
同類課題研究水平概述
- 便攜式機器人概念源于美國國防高級研究項目機構(gòu)（DARPA提出的戰(zhàn)術(shù)移動機器人計劃（TMR）中的便攜式機器人系統(tǒng)（MPRS）項目，該項目的目標(biāo)是開發(fā)一種適合城市戰(zhàn)爭需要的輕小型便攜機器人，并且具備良好的越野性能和防水性能。自20世紀(jì)80年代以來，便攜式機器人研究取得了突破性進展。以美國IRobot公司生產(chǎn)的Packbot系列便攜機器人和Foster-miller公司研制的Talon機器人較為盛名，并在伊拉克戰(zhàn)爭中得以成功應(yīng)用。此外，英國研制的super-wheelbarrow排爆機器人、加拿大謝布魯克大學(xué)研制的AZI-MUT機器人、日本的HeliosVII機器人都屬于小型履帶機器人，因其各自用途不同，在結(jié)構(gòu)上各具特點。國內(nèi)研究起步較晚，但已取得一定成果，其中以沈陽自動化研究所研制的“靈晰-B”、機器人，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)精密機械與精密儀器系研制的復(fù)合式越障機器人，北京理工大學(xué)研制的四履腿機器人等為代表。但目前的便攜式履帶機器人多采用單機械臂設(shè)計，且以軍事排爆、偵察運用為主，功能單一，適用范圍小。 經(jīng)過論文檢新證實，本文所提出的“機器人自動換手庫”設(shè)計，為領(lǐng)域類首例提出。
