1、环境。对于移动机器人来说，非结构环境是多样的，复杂的三维地形，般由平坦的地面斜坡障碍台阶壕沟浅坑等地形组成。实质上，最典型的情况是斜坡向上和向下的台阶，所有的地形可简化为以上三种典型地形的组合，移动机构只要能够通过上述三种地形及其组合，即可通过系列动作序列通过各种复杂的三维环境。具有多地形适应能力的移动机构，目前主要有轮式和履带式腿足式。对于本设计，其主要功能除了爬坡越障和多地形适应能力全方位转向功能外，还应在速度运行平稳性载重自重比等方面全面予以考虑。在非结构环境下，任何种移动机构都有其优势和实用性，同时存在些缺陷。对移动机构的设计和选择，需要综合设计要求及其他相关因素。轮式移动机构轮式移动机构可以达到较高的运动速度，在相对平坦的地面上，轮式移动具有相当的优势。

2、计节距，齿数主从动链轮和传递链轮的设计分度圆直径取。则其齿数.取则，链号节距排距滚子外径内链节内宽销轴直径内链板高度极限拉伸载内链节外宽外链节内宽销轴长度表号链条技术参数过渡的最大半径.滚子外径。故齿顶圆直径取分度圆弦齿高取齿根圆直径齿侧凸缘直径式中内链板高度为故取齿宽取倒角宽取.张紧链轮如图.设计为了防止链条产生啮合不良和链条的振动现象，同时为了空间安装布置需要，使链条不与电机相干涉，本设计中采用张紧链轮进行张紧。张紧轮的参数取主动轮的半，即分度圆直径节距齿数齿顶圆直径分度圆弦齿高齿宽倒角宽。.摆臂传动系统设计摆臂传动系统设计任务分析设计机器人摆臂传动系统，采用级圆柱齿轮传动。每条摆臂均由直流电机单独驱动，每条摆臂最大转角范围不小于。之所以要设计前后摆臂是为了。

3、接地宽度压许用比取，载重系数取.，车体重，平均比压为.，满足许用比压的要求。其外形尺寸如图.所示图.履带外形尺寸.驱动轮与从动小型军用水陆两用机器人设计摘要总体方案论证综合技术集成，提出最佳设计方案，协调各矛盾，设计出整个机器人。小型军用水陆两用机器人的设计，受到多方面因素的制约，基于战场条件的要求，机器人必须满足结构简单可靠小型化轻量化的要求。合理的方案设计是实现机器人良好性能的前提，在方案设计中，必须进行大量的分析和论证。从机器人的总体结构上，水陆两用机器人主要由移动平台摄像平台和武器平台等组成，其中，移动平台是整个机器人实现各项任务的载体。移动平台方案的确定移动平台的作业环境非常复杂，其环境因素主要包括原有的天然环境，以及各种人工干预的环境，称之为非结构化。

4、小型军用水陆两用机器人设计摘要或更大按齿根弯曲强度设计确定计算参数由机械设计图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限查得弯曲疲劳寿命系数.，.计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数.计算载荷系数查取齿形系数查应力校正系数计算大，小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，取足够满足弯曲强度和接触疲劳强度。几何尺寸计算计算大小齿轮的分度圆直径计算中心距齿轮宽.链传动的设计本设计采用的是后轮驱动方式，但由于采用的是摆臂结构，前轮也必须主动传递动力给前摆臂履带。由于传递动力不大，精度要求也不高，故采用链传动方式。其动力传递示意图如图.所示。链条采用号，其具体参数如表.。链轮如图.设。

5、概率为，安全系数为。计算试计算小齿轮分度圆直径，代入中较小值因装配需要，需增加其外径尺寸，取计算圆周速度计算齿宽，而电机轴安装受限，需减小其尺寸，故初选。计算齿宽与齿高之比模数齿高，分度圆直径计算载荷系数根据.,级精度，由机械设计图查的动载系数.直齿轮，由机械设计表查得使用系数由机械设计表用插值法查得级精度，小齿轮做悬臂布置时，.。由.，.查机械设计图得.故载荷系数按实际的载荷系数校正所算得的分度园直径由试得.计算模数。行走系统设计.履带对于采用履带式移动机构的移动平台，承载能力是其重要指标，履带的承载能力主要有两个指标表示，即平均比压和最大比压，这里主要对平均比压进行计算。履带的平均比压为用表示，平均比压为式中履带式移动机构的重量承载后引起的偏载履带接地长度履。

6、，控制也相对简单，轮式移动机构由于应用广泛，是目前研究最为透彻的移动机构之。传统的轮式行走机构有三轮四轮六轮的结构形式。相对而言，轮式移动机构的缺点也是明显的，由于与地面接触面积小，在土壤压比较小的柔软路面和湿滑的路面上易产生沉陷和打滑。这些都使轮式机构在大多数野外复杂环境下功能受到限制。为提高轮式行走机构的多地形适应能力及其通过性，在传统的轮式行走机构上进行结构变形，出现了四轮加前后摆六轮加前后摆行星轮式等具有多地形适应能力的行走机构车轮结构也出现了超轻线编制轮胎半球形轮胎麦卡姆轮等多种车轮形式。履带式移动机构典型的履带式移动机构由驱动轮导向轮托带轮履带板履带架等部分构成。履带式移动机构适合于在复杂路面上行驶，它是轮式移动机构的拓展，履带本身起着给车轮连续铺路。

7、更好的越障，本次设计的机器人最大越障高度为，也就是摆臂将承受最大的力的时候。机器人越障示意图如图.。假设机器人本体及负载总重量为，根据力矩平衡原理得,由图知，则。传递链轮张紧链轮从动链轮主动链轮图.链轮图.机器人越障最大受力示意图摆臂速度约为。当机器人被提升时，电机需提供的力矩为传动系统方案的拟定由于摆臂为独立驱动，故需要四个电机来实现摆臂转动。为了节省机器人的安装空间，我们将齿轮与电机轴直接联接，利用轴承将齿轮进行两端固定。这样可以减少电机的径向载荷。摆臂传动系统图如.所示。大齿轮摆臂摆臂电机小齿轮图.摆臂传动系统电机的选择已知故选用电机型号为，其具体参数如表.所示表技术参数型号额定电压空载转速额定电流额定扭矩额定转速额定功率此电机需加配减速器，其减速比为配减。

8、适应能力。为了使摆臂有更强的地形适应能力，前后摆部分左右四摆臂可单独控制即独立驱动。表各种移动机构综合简介性能形式越野能力越野性能通过性速度小型化实施行使稳定性转向性能载重自重比腿足式普通履带式特种履带式普通轮式特种轮式移动平台结构总体设计通过以上分析，确定机器人总体结构方案为履带式移动机构加装前后摆臂，其总体方案简图如图所示。机器人本体和摆臂都采用直流电机驱动，其原因有以下几点直流电机控制起来相对较方便，容易实现机器人的移动转动调速等电驱动的扭矩很好电机驱动隐蔽性较好，它不会有大量的热量排出，而且噪声很小，容易躲过敌方的探测。综合考虑，机器人本体采用后轮驱动，通过链传动将其动力传给前轮。后摆臂驱动电机前摆臂摆臂电机车体图总体方案简图移动平台是实现整个机器人功能。

9、器后其外形尺寸为最大外径长度。经减速器减速后，其输出额定转速为，符合要求其输出转矩为，需要级加速齿轮传动。传动比的分配因摆臂电机的速度不够，需要加级加速传动，我们选用圆柱直齿轮传动。其传动比根据其速度与输出转矩而定取进行速度验证故，满足要求。齿轮传动系统设计选定齿轮类型精度等级材料及齿数。选用圆柱直齿轮传动，因速度不高用级精度材料选择由机械设计表选择小齿轮材料为调质，硬度为，大齿轮材料为钢调质硬度为，二者材料硬差为。选取小齿轮齿数，大齿轮齿数，取按齿面强度设计即确定公式内的各计算数值试选.计算小齿轮传递的转矩选取齿宽系数材料弹性影响系数按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的疲劳强度极限设每年工作时间按天计算查得接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力，取失效。

10、应性。腿足式移动机构腿足式移动机构基于仿生学的原理，目前展开广泛研究的有两足四足六足等各种腿足式移动机构，该机构几乎可以适合任何路面的行走，且具有良好的机动性，其运动系统具有良好的主动隔振功能，可以较轻松的通过松软地面和大跨度障碍。但该机构运行速度慢，结构形式在上述各种移动机构中最复杂，控制也相对较为困难，目前应用较少，大多处于研究和实验室阶段。对本设计而言，爬坡越障能力小型化轻量化是其主要特点。在表中对各种行走机构进行综合评价。基于设计要求，对各性能分配权重，至分别为从高至低的分值。表中特种履带式移动机构为加装前摆及加装前后摆的结构形式，对表中的几种可能的设计方案，综合评价的结果，特种履带式为相对较优的方案。加前后摆的履带机构，比单独加装前摆具有更强的越障和地。

11、的载体，其性能将直接影响到机器人的整体性能。移动平台的刚性对机器人整体性能影响最大，结构刚性不足容易使车体产生变形，在野外复杂路面行走造成车体的震颤，不仅难以实现越野功能，而且会直接降低移动机构及其所承载的作业系统的作业精度，因此，移动机构应采用整体式底盘设计。此外，车体部分适当加肋板,方面可以加强车体的强度另方面可以将车体分为多个隔离舱室,以增强其防水性能。减速器和驱动电机尽量采用独立舱室，中间部位的舱室则用来安装电机驱动器控制系统电路板其它电子线路模块电子陀螺仪等设备，以及驱动整机的镍氢电池，而因空间限制控制系统电路板将安装在前舱室。重要器件都将考虑用防弹材料密封。移动平台的基本结构参数进行如下的确定。整体长度尺寸，应以所承载的武器系统为参考来确定，目前使用。

12、作用。履带式移动结构具有主要有以下的优点地面支撑面积大，接地比压小，滚动摩擦小，通过性能较好，转弯半径小，牵引附着性能越野机动性爬坡越沟等性能优于轮式移动机构，履带式移动机构广泛用于各种军用地面移动机器人。普通履带式移动机构越障能力有限，只有通过加大带轮直径和履带长度来提高其越障性能，并且履带式移动机构结构复杂，对其控制和运动分析较为困难，大多都是通过实验方法进行研究。为改善普通履带式移动机构的缺点，主要通过改变履带的形状和结构来实现，卡特比勒形状可变履带位置可变履带履带式加装前后摆等结构形式相继出现，并应用于各种机器人移动机构。近年来各种增强的非金属复合材料运用于履带，大大减轻了履带式移动机构笨重的缺点，改善了其整体性能。对野外环境，履带式移动机构具有较强的适。

参考资料：

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