微型快换抛投式侦查机器人跌落碰撞分析.pdf

本文主要探讨了一种具有快速更换车轮功能的微型抛投式侦查机器人在跌落碰撞中的性能分析。这种侦查机器人在应对各种复杂环境时，其车轮可快速更换以提高适应性，尤其适用于应急、反恐和灾害救援等危险场景。研究的重点在于如何确保机器人在被抛投到预定地点后，能够经受住落地时的冲击力，从而延长其使用寿命。 在跌落碰撞分析中，作者提到了冲击物与受冲击构件之间的应力状态复杂，冲击时间短暂，使得精确分析接触力变得困难。为此，文章参考了文献中关于多体系统碰撞动力学分析的三种方法：冲量动量法、连续碰撞力模型和基于连续介质力学的有限单元法。鉴于橡胶轮胎的柔韧性，文章选择了能量方法来解决冲击问题，这是一种基于能量守恒原理的简化计算方法，可以有效估算出机器人在跌落过程中的动态响应。 通过使用ANSYS/LS-DYNA这一高级仿真软件，作者进行了详细的仿真实验，以分析不同跌落高度和着地姿态对机器人各部件碰撞力的影响。实验结果显示，该抛投机器人的快速更换结构设计在应对跌落冲击时表现出了良好的稳定性和可靠性。然而，车轮的橡胶部分、车轴以及车轴与轮毂的接触处是需要优化的关键区域，以进一步增强机器人的抗冲击能力。此外，研究确定了机器人安全的最大允许跌落高度约为5米。 虚拟样机模型的仿真试验方法在优化机器人结构设计上发挥了重要作用，减少了实物实验的风险和设计周期。这种方法不仅有助于找出潜在的设计问题，还能在设计阶段就对机器人的性能进行评估和改进。 本文详细研究了微型抛投式侦查机器人的跌落碰撞特性，提出了基于能量方法的计算策略，并通过ANSYS/LS-DYNA仿真软件进行了验证。未来的研究可以进一步细化车轮和关键连接部位的材料选择与结构优化，以提升机器人的整体性能和生存能力。同时，对于深度学习和机器学习技术的应用，可能可以用于预测和优化机器人的动态行为，使其在复杂环境下的侦查任务中表现出更高的智能和自适应性。