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作品展示

原创作品:buaawzt

系统分类: 机器人创想秀 - 技术流

作品版权:buaawzt 版权所有,禁止匿名转载;禁止个人使用。

buaawzt

2016-5-20 22:08:06

决赛得分

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初赛得分

总分(60.94)点赞数(16)评委打分(59.85)

评委[创想秀_评委6]:希望以后可以载人

作品亮点:

本项目的主要目的是设计带有外置吸附式平台的球形机器人及其配套的外置吸附功能模块。球形机器人分为三部分:外球壳、内部装置和外置吸附平台。外球壳密闭性好,与地面的摩擦系数较大,可以实现水上运动;球壳内部装有独特的两轮全向驱动装置,具备零半径转弯和U形运动能力,使得机器人机动性高。另外由于球形特点,重心较低,所以自平衡性好;吸附式搭载平台通过内外磁铁相扣实现吸附,并装有多个万向球,可以实现在球壳表面光滑运动。

作品说明:

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我们的项目是“带有吸附式平台的球形机器人”。
首先解释一下我们的想法来源--我们为什么要做球形机器人?  
和其它种类的机器人相比,它有以下优点:
1.环境适应性好,他的控制,驱动系统均位于球壳内部,能够适应多种恶劣环境。
2.球形机器人运动灵活,依靠滚动方式可以实现零半径转弯,全方位运动能力。
3.自平衡特性好,由于其系统自身就具有自平衡特点,不用担心倾翻等问题,可以以任意姿态投放到任务区域

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但是目前的球形机器人也存在很大一个问题,虽然他们在运动方式上都做得很好,但是目前的球形机器人只具备了运动能力,而不具备任务能力。这个问题一直制约着球形机器人的发展和应用。
那么能不能赋予球形机器人任务能力呢?
我们受到了擦窗器,《星球大战》这部科幻电影以及水上步行球的启发,提出了一种新的变质心全向球形运动方式,并借助磁力吸附式搭载平台赋予了它执行外部任务的能力。

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我们的机器人由:外部磁力吸附搭载平台,自适应磁力吸附结构,自平衡防倾翻支撑结构,两轮驱动独立控制的全转向封闭球壳 这几个主要部分组成。
它有以下几个特点:具有全向运动能力,可以实现零半径转弯;独有磁力吸附式搭载平台,通过磁力吸附来控制外部平台使他具备执行外部任务的能力。

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它内部的摩擦轮通过和球壳摩擦抬升质心产生滚转力矩驱动机器人滚动。
两轮独立控制差速实现全向运动和零半径转弯。

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这是我们的运动学建模和控制研究,可以看出理论分析与实验数据符合得较好。和别的球形运动方案相比,我们仅用了两个驱动单元就实现了更好的机动性。以上的理论分析为我们后面进一步优化设计提供了指导。

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接下来是我们对磁力吸附外置搭载平台的力学分析,和实验数据。结果揭示了我们的结构设计和平台承载能力、运动特性之间的关系,使我们的设计能够兼顾运动流畅性和承载能力。

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这是我们机器人的运动性能测试,他们分别是在室内,沙地,草地,斜坡,水中环境下的运动测试,可以看出我们的球形机器人具有很好的环境适应能力和机动性。

接下来我将为您介绍我们机器人的拓展平台。

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首先是我们的“激光二维测绘平台”,这个平台赋予了我们机器人执行测绘任务的能力,具有很高的实际应用价值。
     

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     接下来是“随动头盔侦察平台”,这个平台主要实现的是侦察平台随着操作者的视角变化一起转动这一功能,操作者能够得到非常好的沉浸式体验。

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最后是“微型飞行器搭载平台”,通过电磁铁吸附释放的方式来完成飞行器的固定和释放。他使我们机器人具有了更高的视野、拓宽了使用环境。

    最后是我们通过无线充电技术 继电技术 IAP技术 成功解决了封闭球壳所带来的电源,冷启动与断电,程序更新等问题

最后简单地总结一下我们项目的创新点,我们提出了两轮驱动独立控制的全转向封闭球壳优化机构设计,对他进行了理论分析并得到了和实验较为符合的结果。然后通过磁力吸附搭载平台的方式使我们的机器人具有了任务能力,解决了现有球形机器人不具备执行任务能力这一问题,最后还设计了防倾翻支撑结构,使他的稳定性进一步提高。
和现有球形机器人相比,我们的机器人结构简单轻便机动灵活,同时具有现有球形机器人不具备的任务能力

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借助于我们球形机器人的封闭式球壳,水陆适应能力和执行任务的能力,他可以作为极地探索机器人使用,也可以搭载侦察平台作为侦察机器人,还可以搭载人机交互平台作为陪伴型机器人使用。

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