● 摘要
抛掷式移动侦察机器人是一种本身可以被抛掷部署的微型侦察机器人，它在部署要求、隐蔽性、便携性、成本等方面具有综合优势，因此特别适合于城市反恐等危险场合的侦察。抛掷式机器人在落地碰撞时要承受高达上千G的冲击加速度，对机器人机械结构和各元件是极大的挑战。采用何种方法评估此冲击加速度及最大冲击响应是设计中首先要考虑的问题。怎样利用冲击力学和仿真方法来设计高抗冲击的机器人成为一个难点。本文对国内外的两轮抛掷式机器人研究现状进行了总结，并对机器人的基本运动和减震系统进行了动力学分析。设计出一种基于同心轴结构的两轮机器人。利用非线性有限元软件对机器人进行了仿真优化。最后进行样机实验和测试，证明该机器人运动灵活且能抵抗7m以上高度的跌落冲击。本文的主要成果包括：一是提出了同心轴结构和弹性轮辐的抗冲击轮子结构，解决了轴径瓶颈的制约。二是利用LS-DYNA非线性有限元软件并基于BLATZ-KO材料模型实现了碰撞仿真，并对轮胎参数进行优化设计。三是利用Matlab/Simulink软件建立机器人的三自由度振动系统的仿真模型，并对系统动态特性进行仿真，发现三级减震系统的振动吸收能力高于采用相同数量、材料的单级减震系统。