构模式的选择，用来寻找最合适的设计方案。个优良的拆弹机器人拥有通过性与载重性很强的底盘，精准强力的机械臂，与完备的远程监控操作能力。以上这些优点使拆二〇四年六月十日星期三弹机器人成为了个很好的机器人平台，可以通过更换功能插件而产生系列产品，如侦查机器人，搜救机器人，战斗机器人等。这些功能会通过装备特制的功能插件得以实现。设计机器人是个庞大大工程，个优良的设计不仅仅是优秀的结构理论数据与华丽的外观，便于生产和控制加工成本也是成功的关键，这是设计能否走出图纸成为成品的决定性因素。在论文的准备阶段中我了解到通用机械这概念，机械的通用性的好坏不仅决定了这个设备的加工难度，而且能决定这领域的发展速度。起步早但是发展缓慢的机械行业与发展迅猛的电子行业便很好的诠释出了通用性的重要程度。在获得数控车床中级技师资格后我更加体会到设计便于加工的产品的重要性，有些零件虽然从设计上达到了理论上的最优结构但是加工起来却比较复杂，比如需要掉头加工或需要切换各种刀具，这都加大了生产成本并且降低了加工精度，而对性能的提升往往不明显，从整体上讲是得不偿失的。所以在设计这个拆弹机器人的时候，所有的结构部件在考虑强度的同时最大限度的考虑到了易于加工性，因此也牺牲了部分外观和强度或者重量的参数。机器人的的每个零件，从螺母到轴承到方形钢管，完全符合我国工业标准，在设计的后期我也切身体会到标准化带来的优势，许多零件因为统的标准可以互相替换，使设计周期大大缩短。步进电机与控制模块等需要由专业厂商提供的部件，全部先进行市场调查，确定市面上有销售并且价格合理后才予以采用。这么做是希望在条件允许的条件下，仅仅通过我提供的图纸和供货商名册便可以快速的以较低成本将履带机器人生产出来。二〇四年六月十日星期三履带机器人的运动分析驱动模式的选择机器人的种类有许多种，要设计个机器人必须先选择合适的动力，能源，运动模式，传动模式等。这章便是对各种机器人工作模式之间进行对比与选择。找出最适合拆弹任务的组合。作为个小型的移动平台，常用的动力只有活塞式内燃机和电动马达两种。内燃机单位质量产生的能量较大，例如，个微型的航模用甲醇二冲程发动机就能爆发出惊人的能量和转速。但是同时带来的也有强烈的震动，热量和废气。经过合理设计的四冲程汽油引擎可以相应的降低震动。考虑到即使主动力模块使用汽油发动机，仍然需要蓄电池作为机械臂的动力，所以这并不会节省多少空间和重量。因此，这里为了单位质量的功率而使用汽油引擎是得不偿失的。另外，相对于活塞式引擎，电动马达有如下优点不会熄火，这个在紧急状态下绝不允许发生，虽然可以在机器人内部设置启动电机，但是这在这种小型机器人中实现起来相当的麻烦。与之相比，电动机可以瞬间启动，瞬间停止，并且配有自锁刹车功能，而内燃机还需要另外配备刹车部件。热源小，面对爆炸物来说热量越小越好。而作为战斗机器人的参加任务的话热源会成为热敏武器与红外观察设备的目标。安静，震动小，对于拆弹任务来说，震动会沿着机械臂传导至爆炸物，可能会引爆爆炸物，或激发爆炸物的起爆装置，这会导致灾难性的后果。对于侦查与战斗任务来说，机器人的隐蔽性也是至关重要的，震动与噪音较大的活塞式引擎用在这里便不是很合适。运行起来不需要新鲜空气，这对于在比如集装箱，室内这样的狭窄空间中的拆弹任务极为重要，否则会使机器人无法工作。二〇四年六月十日星期三虽然电动机加上蓄电池的重量可能非常大，这样会导致在爬楼梯和上坡中会比较费力，但是对于履带式机器人来说根本没有问题，首先作为拆弹机器人，并不需要高速的移动到爆炸物旁边，反而需要慢慢的靠近，通过蜗杆减速和链条减速的马达可以输出足够的扭矩解决阻力与重量过大这问题。对于这种慢速的履带设备来说，强大的正压力只能提供更高的推进力。第二，拆弹机器人是需要移除爆炸物的，沉重的底盘可以保证重心的稳定防止机器人翻倒。表活塞内燃机与电动马达的性能对比单位质量功率再启动难度对空气依赖性噪音震动发热量电磁干扰活塞式内燃机高难高高高无电动马达中易无低中有在这两个选择之间，电动马达唯的缺点便是在运转的时候会产生电磁干扰，虽然这对负责拆弹工作的机械臂的控制极为不利，但是从现实角度出发，拆弹工作般不会在机器人行进中进行，而是在停止的状态下进行的，所以主动力马达的电磁干扰对履带机器人来说也可以忽略。另方面，使用无刷电动马达可以将电磁干扰造成的影响降到最低。综上所述，相对于活塞引擎来说，电动马达在各项指标中都有所胜出。所以电动马达对于拆弹机器人是最理想的动力来源。动力传动模式的月十日星期三图蓄电池在底盘上的安装位置表型铅酸蓄电池的性能参数型号标准电压标准容量内阻重量履带机器人的主动力是两个电动马达，经过节中的重新计算，马达在额定状态下的实际输出功率为，运转在额定工作状态下的无刷马达的效率般为。则实际输入功率约为，两个无刷马达共计。需要电池输出的电流，普通的铅酸蓄电池便可以满足。二〇四年六月十日星期三履带机器人的功能与扩展底盘特性作为履带机器人，底盘是最为重要的，履带机器人主要是执行军事任务，所以对底盘的要求比般的机器人大赛要高的多。尤其是拆弹工作与狙击工作需要绝对的精准。所以底盘的稳定性尤为重要。为了有更好的地形通过性，履带机器人采用了主履带加辅助履带的模式。两组履带尺寸相同，不仅仅是出于通用性的考虑。机器人虽然是重要的反恐辅助工具，但是轮式机器人和履带式机器人往往不是很高大，而现实中人们设置围栏桌椅往往是以人的高端为参照的，所以趴在地上的机器人并不是很好完成些放在位置较高地方的任务。比如许多炸弹是安装在汽车后备箱中的，这就需要机器人有定的高度。而两组尺寸相同的履带可以使机器人在必要的时候立起来。这会提升机器人左右的高度，可以应付般的汽车炸弹。作为侦查机器人，这优势便更为明显，立起来的机器人能躲在较高的障碍物后面通过升起的观察模块进行观察，不容易被发现。二〇四年六月十日星期三图底盘抬高状态拆弹工作中，爆炸物般是在机器人的前部，这样有着最好的视野。当机械臂抓取爆炸物的时候，整体的中心会因为前伸的机械臂和爆炸物改变，这是如果将前轮架展开支撑好，则可以防止机器人翻倒。图底盘展开状态在不需要调整重心的时候，前伸的前轮架使机器人的长度达到，这降低了机器人的通过性。所以在非越野状态下，机器人可以将前轮架收起。这样使结构更加紧凑。转向更灵活，在战斗模式下的突击工作中会得心应手。二〇四年六月十日星期三图底盘折叠状态拆弹模式图拆弹模式履带机器人所有的设计都是以拆弹模式为根本，定位于多功能中性拆弹机器人。所有的结构设计优先为拆弹工作而考虑。在发现可疑物体以后进行先期的观察，般爆炸物外部有覆盖物遮盖，不能二〇四年六月十日星期三判断内部结构，这时需要小心移除爆炸物的伪装。七个自由度的机械手可以很好的完成这工作，在移除爆炸物的伪装后通过摄像头对爆炸物进行近距离的观察，判断爆炸物类型与起爆方式，遥控方式等。如果爆炸物结构简单而且起爆方式也非遥控类型，则由人工进行排爆。如果爆炸物起爆方式与遥控方式不明，但是体积较小可由拆弹机器人将其移动到安全位置进行引爆。如果爆炸物为遥控炸弹，而且体积较大无法移动位置，并且周围环境空旷，可以采用拆弹机器人将小型引爆器放在炸弹附近，强制引爆。可见在较简单的情况下，排爆机器人可以完成大部分的拆弹工作，只有在些特殊的情况下才需要进行人工排爆，而实际反恐战争中，高科技大型炸弹不是很多，大部分是土法制造的小型炸弹，拆弹机器人的引入可以大大的降低风险。侦查模式图侦查模式二〇四年六月十日星期三把机械臂的中臂进行改造，原来连接中臂杆的位置连接了个侦查插件。此时的机械臂依然有三个自由度，能把侦查插件指向任何角度进行侦查。侦查状态下，机器人的负载大大减小，主动力模块的减速比将从改为。以提高行进速度。对功率的要求也降低了，电池模块将更换为镍氢电池组，可以使履带机器人工作更长的时间。除了执行战斗侦查任务以外，也可以在有辐射或者危险气体的工厂中进行检修工作。这时在搭配视频侦查模块的同时也需要搭载化学物品与辐射传感器。图侦查插件既然作为侦查机器人，内部的光学仪器必须全面，侦查插件配备如下白光摄像头，个大口径的高倍数白光摄像头，便于远距离观察，或者对情况进行全景扫描。微光夜视仪的原理是使用微弱的夜间光源，比如星光，大气漫反射的光，经过放大而看见夜间的情况，可以夜晚得到良好的视野。成像效果良好。作为另个夜间观察设备，红外夜视仪虽然在功能上与微光夜视仪有点冲突，但是它的工作特性使他能在夜晚更快速的找到汽车，人员等发热的目标。而且在完全没有光的山洞和地下室内，微光夜视仪会无法工作，红外夜视仪成为了二〇四年六月十日星期三微光夜视仪很好的补充。激光测距仪，作为侦查机器人，对距离的测量非常重要，如发现目标可在远处通过激光测距仪计算出目标的坐标，引导炮兵或者空军进行精确打击。战斗模式图战斗模式作为多功能履带机器人平台，可以方便的通过更换插件来完成不同的任务，这次将中臂改造成战斗插件，其中包含只突击步枪，选择它作为战斗模块的武器主要考虑了以下几个优点。二〇四年六月十日星期三图战斗模式插件外部体化较高，几乎没什么外置部件，所以可以快速的完成建模工作。机器人很难自主完成更换弹夹工作，使用弹链供弹的轻机枪是战斗机器人的首选，但是轻机枪的部件更多更难画，而且长度过大，重量也比较惊人。而德国的这款突击步枪提供个发弹鼓，虽然比不上轻机枪使用的发弹链，但是解决了其他突击步枪仅仅发的弹夹供弹不足的问题。突击步枪取了轻机枪和步枪的优点，既可以像轻机枪那样扫射，也可以像步枪那样精准的设计，在同行业中是佼佼者，精度，射程，射速表现都非常出色。三个自由度的机械臂可以使战斗状态下的履带机器人可以在米的范围内进行