基本信息
- 项目名称：
- Thunder-3仿生履带机器人的运动与结构设计
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本文通提出了一种新型Thunder-3（雷霆-3）仿生多履带机器人的结构设计方案。该款机器人属于新型的便携式履带机器人。机械人本身具有三大创新性设计：一、首例提出机器人自动换手库设计，实现复杂环境下自动换手操作；二、采用六履带设计（前后双鳍状肢履带），提高机器人机动性能；三、仿生双机械设计，实现双手协同作业。
- 详细介绍：
- 本文通过仿真与数学建模，提出了一种新型Thunder-3（雷霆-3）仿生多履带机器人的结构设计方案。该款机器人属于新型的便携式履带机器人。它具有三大特点：一是具有强大的机械手库（最多可以有二十多不同类型的手），可自动换取，能用不同的机械手代替人手的复杂动作，如拿，挖，钻、抓等。二是具有鳍状肢的履带运动系统，使其具备良好的机动性能，在越障、跨沟、攀爬等方面具有明显优势。三是具有仿生双机械臂，运动范围和能力都大大提高，使其更能适应各种不同的复杂环境。本文着重介绍运动设计和结构设计两大方面，对机器人的传动结构布局、传动实现、模块化设计、机械臂工作仿真等内容进行了详细阐述。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本文通过仿真与数学建模，提出了一种新型Thunder-3（雷霆-3）仿生多履带机器人的结构设计方案。该款机器人属于新型的便携式履带机器人。它具有三大特点：一是具有强大的机械手库（最多可以有二十多不同类型的手），可自动换取，能用不同的机械手代替人手的复杂动作，如拿，挖，钻、抓等。二是具有鳍状肢的履带运动系统，使其具备良好的机动性能，在越障、跨沟、攀爬等方面具有明显优势。三是具有仿生双机械臂，运动范围和能力都大大提高，使其更能适应各种不同的复杂环境。本文着重介绍运动设计和结构设计两大方面，对机器人的传动结构布局、传动实现、模块化设计、机械臂工作仿真等内容进行了详细阐述。在人工控制下，机器人可以通过机械臂上的摄像头扫描周围的作业目标，进行一系列特殊环境下的作业，如它既可用于战场侦察、监视、排爆、拆弹、信号干扰、后勤保障、直接作战等，也可用于安保执勤、抗震救灾、危地搜救、核爆排查、工程勘察等。
科学性、先进性
- 便携式履带机器人，具有良好的机动性能与恶劣环境工作能力，能够代替人类在特殊环境下执行任务。但目前的便携式履带机器人多采用单机械臂设计，且以军事排爆、侦察运用为主，功能单一，适用范围小。本文提出的Thunder-3多功能便携式仿生履带机器人，突出点在于自动换手库、仿生双机械臂、越障鳍状肢等的三方面设计。在设计中，通过三维软件虚拟仿真与数学建模分析，重点进行了底盘转向运动学建模、机身抗倾覆性建模、机身爬坡性能建模、机身越障性能建模，还阐述了机械臂自由度分配、机械臂参数设计要求、机械臂逆向运动建模等，另还介绍自动换取机械手的设计理念、手库的结构设计、手库的布局方式、手库的组成等。经过论文检新证实，本文所提出“机器人自动换手库”设计，为机器人研究领域内首例提出，具有创新性与先进性。
获奖情况及鉴定结果
- 此作品的前两个系列（雷霆-1、雷霆-2）在“2010全国三维数字化创新设计大赛”上获得安徽赛区二等奖。本作品在“第四届‘挑战杯’合锻股份安徽省大学生课外学术科技作品竞赛”中获得一等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 面议
作品可展示的形式
- 实物、论文、图纸、图片、视频、现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 在人工控制下，机器人可以通过机械臂上的摄像头扫描周围的作业目标，进行一系列特殊环境下的作业，如它既可用于战场侦察、监视、排爆、拆弹、信号干扰、后勤保障、直接作战等，也可用于安保执勤、抗震救灾、危地搜救、核爆排查、工程勘察等。Thunder-3的仿生双臂设计，可以仿照人类的双臂实现自由灵活的协同作业，这是当前便携式履带机器人所无法企及的创新点。由此可见，机器人无论是在军用还是民用领域都具有重大的应用价值，市场前景广阔，其研究意义重大。
同类课题研究水平概述
- 便携式机器人概念源于美国国防高级研究项目机构（DARPA提出的战术移动机器人计划（TMR）中的便携式机器人系统（MPRS）项目，该项目的目标是开发一种适合城市战争需要的轻小型便携机器人，并且具备良好的越野性能和防水性能。自20世纪80年代以来，便携式机器人研究取得了突破性进展。以美国IRobot公司生产的Packbot系列便携机器人和Foster-miller公司研制的Talon机器人较为盛名，并在伊拉克战争中得以成功应用。此外，英国研制的super-wheelbarrow排爆机器人、加拿大谢布鲁克大学研制的AZI-MUT机器人、日本的HeliosVII机器人都属于小型履带机器人，因其各自用途不同，在结构上各具特点。国内研究起步较晚，但已取得一定成果，其中以沈阳自动化研究所研制的“灵晰-B”、机器人，中国科学技术大学精密机械与精密仪器系研制的复合式越障机器人，北京理工大学研制的四履腿机器人等为代表。但目前的便携式履带机器人多采用单机械臂设计，且以军事排爆、侦察运用为主，功能单一，适用范围小。 经过论文检新证实，本文所提出的“机器人自动换手库”设计，为领域类首例提出。
