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《天津理工大学》 2015年
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一种救援机器人收纳系统的结构设计与分析

肖玉林  
【摘要】:研发能够替代救援医务人员进入自然灾害、生产事故、恐怖事件现场和战场等高危环境中自主完成伤员救援、转运任务的救援机器人,可以有提高救援工作的效率,有效保护救援和医务人员的人身安全,有利于减少非必要意外伤亡;同时,讨论和设计研发救援机器人进行伤员救援、转运作业时的新型机械结构,可切实减少甚至避免救援、转运过程对伤员造成新的二次损伤。因此,开展救援机器人的研究对重大伤亡事件中医务人员安全保护、伤员的快速安全转运具有十分重要的社会价值和现实意义。人员伤亡事件发生后,安全、无害地独立完成伤员救助是收纳系统需要完成的主要任务,机械结构的研究和设计是救援机器人研究的重点和难点任务。本论文展开了救援机器人收纳系统机械结构的研究工作。救援机器人收纳系统的总体结构主要包括人体传送装置、拾取机械手以及辅助清障装置三个主要方面。其中,人体传送装置采用三段式传送带的方案,以符合中国成人身体尺寸特点为设计依据,综合人体工程学的技术方法,设计时重点融合“接触点相对静止理论”;针对拾取机械手和辅助清障装置进行功能定位和原理性分析,对其进行详细的设计,并获得了收纳系统的整体设计方案。利用Solid Works三维软件对各个零件进行建模和装配,调试验证了其设计的合理性。在结构研究的基础上,跟踪加工并组装救援机器人收纳系统的试验样机,对其可行性、安全性和实用性进行实验验证,实验过程中发现收放机构发生了变形卡滞问题。通过调查研究发现运动副结构间隙是造成这一问题的主要原因。针对这一问题,利用ADAMS软件,对刚柔混合模型进行运动学和动力学分析,验证了对问题成因的猜想。提出了相应的优化改进方案,并再次对其进行仿真分析和验证,证明了优化改进措施的有效性。最后针对课题已经取得的研究成果进行总结,并对救援机器人收纳系统的发展前景作了展望。
【学位授予单位】:天津理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP242

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