1、中国人民解放军炮兵学院毕 业 设 计 军用爬楼机器人运动学分析及遥控装置的设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文） ，是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求
2、提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作
3、者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格
4、4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内
5、画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日教研室
6、（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设
7、计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日1摘 要楼梯是人造环境中的最常见的障碍，也是机器人移动作战最难跨越的障碍之一。本论文主要研究爬楼机器人行走机构的结构设计。在深入分析爬楼机构及其攀爬对象的基础上，设计了相对优势较明显的轮组结构爬楼机器人。对机器人小车的运动学模型进行分析，论证。本文介绍了具有四角行星轮驱动系统的爬楼小车，在路况良好的情况下，运动子轮平稳行驶，遇到小型障碍四角机构自动翻转轻松翻越障碍。四角轮式系统能适应不断变化的
8、地面特性，攀越楼梯等复杂障碍，具有极强的机动性、灵活性和地面适应性。通过对爬楼小车运动学和动力学分析。设计了小车的遥控装置，对车载可附属设备进行了简单介绍。论文所作的工作，为进一步设计结构性能更优，控制智能更高的爬楼机器人搭建了良好平台。关键字： 行星轮 机器人 运动学 遥控器2目录摘 要 .11 绪 论 .11. 1 课题研究的目的和意义 .11. 2 移动机器人的发展概况 .11.3 爬楼梯机器人的研究现况 .22 爬楼机器人结构原理 .32. 1 爬楼梯机器人总体方案设计 .32.1.1 爬楼机器人的设计要求 .32. 1. 2 爬楼机器人的总体方案 .42. 2.爬楼机器人传动设计 .
9、42.2.1 轮组单元的传动设计及基本原理 .42. 2. 2 爬楼机器人结构设计 .52. 2. 3 小车物理样机设计参数 .62.3 电机功率计算 .63 爬楼梯机器人小车的运动学建模及通过性分析 .73. 1 爬楼机器人运动学分析 .73.1.1 前提与假设 .73. 1. 2 机器人模型的运动学分析 .83.2 爬楼机器人通过性分析 .93. 2. 1 可跨越最大垂直障碍高度 .93. 2. 2 最小转弯半径 .104 小车遥控装置设计 .104.1 红外遥控装置工作原理 .104.2 红外遥控装置设计 .124.2.1 红外线遥控装置的发送器 .134.2.2 红外线遥控装置的接收器
10、 .145 车载装置 .155.1 装载武器系统 .165.2 装载侦测系统 .166 结束语 .16参考文献 .17附录 .171 绪 论自盘古开天辟地，人类诞生以来，人们就一直用智慧开辟着完美的生活!进入崭新的 21 世纪，人类除了致力于自身的发展外，还十分关注机器人、外星人和克隆人等问题。机器人正是本论文研究的对象。“机器人”这人名词对许多人来说，并不陌生。从古代的神话传说，到现代的科学幻想小说，戏剧，电影和电视，都有许多关于机器人的精彩描绘。而且越来越多的机器人出现在我们的生活生产中，更多科学工作者和业余爱好者也投入到机器人研究的行列当中来。机器人应用范围遍及工业、水利科技和国防的各个
11、领域。在“机器人王国”日本，一直拥有全世界 60%左右的机器人，工业机器人应用于最多的工业部部门依次为家用电器制造、汽车制造、塑料成型、通用机械制造和金属加工等工业，而且正应用于更多的新领域中。在军事领域，机器人的广泛应用也成为了不可阻挡的军事变革趋势，在新的历史条件和世界格局下，可以说机器人正在也必将代替人类完成更多军事任务。1. 1 课题研究的目的和意义随着美军参与实战的机器人士兵现身近几场战争，军用机器人进入了实用化阶段，无人战斗装备将成为减少军队伤亡、节省军费开支的有效手段。在我国，警用保安机器人已进入实用化阶段，但军用机器人的研制大多还处于论证阶段，鉴于我国面临的严峻国内国际形势，为
12、了在未来“信息及尺度不均衡战争”中能与敌实施有效的抗衡,尽早开展高机动性、强适应性、低成本智能无人地面武器机动平台技术的研究,对于军事作战、反恐、捍卫国家主权和领土完整有着重大的现实意义。越障机器人的研究，对适应未来战场需要，扩展作战空间，完成广袤战场的侦查，顺应瞬息万变的高技术战场环境具有重大意义。另外，越障机器人还可用于工业中的一些险难作业，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境.减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。楼梯是人造环境中的最常见的障碍，也是最难跨越的障碍之一，爬楼梯机器人的研究是解决当前全自主机器人在非结构环境
13、下正常工作的重要环节之一。爬楼梯机器人可应用于危险环境探查、侦察、救灾、导盲、助残、搬运、清扫、维修、安装等作业，其实际意义重大。1. 2 移动机器人的发展概况机器人一词最早使用是在 1920 年捷克作家卡雷尔查培克的剧本罗萨姆的万能机器人中，剧中机器人(Robot)这个词的本意是苦力，即剧作家笔下的一个具有人的外表、特征和功能的机器，是一种人造的劳力。西周时期，我国的能工巧匠堰师就研制出了能歌善舞的伶人，这是我国最早记载的具备有机器人概念的文字资料。春秋后期，我国著名的木匠鲁班在机械方面也是一位发明家，据墨经记载，他曾制造过一只木鸟，能在空中飞行“三日而不下” ，体现了我国劳动人民的聪明才智。要给机器人下个合适的和为人们普遍同意的定义是困难的。就目前各种定义的共同之处来说，即认为机器人(1)像人或人的上肢，并能模仿人的动作;(2)具有智力或感觉与识别能力;(3)是人造的机器或机械电子装置。 “智能机器人”是一种集数学、物理、化学、生物、机械、电子、材料、能源、计算机硬件、软件、人工智能等众多领域的科学与技术知识于一身的综合技术平台。机器
