● 摘要
自从“911”恐怖袭击事件以来，反恐怖、反爆炸工作已经日益得到世界各国的重视。雅典奥运会的安防费用创下了奥运会的历史记录。国内时有发生的恐怖袭击，也使得国内武警公安队伍对用于排爆和危险品处置的多功能机器人产品提出了紧迫的需求。排爆排险机器人由于可以代替警员完成各种危险处置任务，得到了越来越广泛的应用。区别于功能全面、体积较大、价格昂贵的传统排爆排险机器人，重量小于60kg的小型排爆排险机器人由于机动性好，可在会场、飞机机舱、倒塌废墟等特殊狭窄环境进行作业，价格较为低廉，已经越来越受到研究者的重视，并且已有多种小型排爆排险机器人投入使用，典型的如Packbot，Talon等。但是，由于体积小、结构较简单导致地形适应能力较差、机械手较小，作业能力不足等等缺陷限制了小型机器人的应用范围[11]。在国家“863”课题（项目编号：2004AA420090）资助下，本文通过对国内外现有小型排爆排险机器人的分析，重点从机器人结构方面展开研究，采用CAE、CAD、数值计算等工具，完成了一种具有部分大型同类机器人性能指标的、具备较好地形适应能力的小型排爆排险机器人样机。本论文的主要工作和创新点如下：（1）区别于传统排爆机器人“机体-机械手”的比例，提出了一种适用于小型排爆排险机器人的、具有大尺度机械手的结构，在此基础上研究了机器人的动态重心调整方法，使机器人可以通过动态调整重心来增强机器人的地形适应能力和运动平稳性，同时较大的机械手也提高了机器人的抓持作业能力。（2）对小型排爆排险机器人在各种环境中的运动特性、作业能力进行了计算和分析，得出了较合理的机器人总体结构；通过仿真和样机试验，证明本文研究的小型排爆排险机器人样机在地形适应性、机械手性能两方面与现有同类机器人相比，具有鲜明的特色，并且在部分关键参数上具有一定优势。