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机器人足球比赛是近几年国际上开展起来的一种高科技对抗活动。经过近几年的研究和发展,由于它集高新技术、娱乐、比赛于一体,所以引起了社会的广泛关注和极大兴趣。足球机器人涉及机器人、智能控制、数据融合、计算机技术、数字通讯、图像处理、机构学和人工生命等多个领域,为研究多智能体系统、多机器人等理论提供一个很好的试验载体,又为研究发展多智能体等系统理论提供了生动的研究模型,是理论密切联系实际极富生命力的成长点。足球机器人系统是由四个子系统构成:视觉子系统,决策子系统,通信子系统,机器人小车子系统。小车在场上的表现直接体现了整个机器人系统的好坏。为适应比赛需要,机器人应满足以下几点设计要求:尺寸小于7.5cm×7.5cm×7.5cm(直线、转向)运动性能好;反应灵活;平稳性好:抗干扰;可维护性;制造成小低。
本文对机器人子系统的总体功能与要求、机械结构与车体构成和零部件的设计、通讯单元、CPU单元选择、无线接收模块、控制软件等作以介绍。本论文运用虚拟设计方法、创新设计夯法和有限元设计方法对西华Ⅰ型足球机器人子系统进行设计,这些现代设计方法的运用,提高了工程设计中的效率,缩短了设计周期。在设计过程中,本课题采用了三维参数化实体建模软件Pro/E对机器人子系统进行分析和设计。得到了设计目标的重量、重心位置、转动惯量和质量矩阵。
足球机器人子系统工作环境复杂而且恶劣,受到了来自多方面的干扰和撞击,对机器人子系统的可靠性的要求很高。本课题在传统的分析方法基础上,采用有限元设计思想,运用ANSYS对机器人子系统进行可靠性分析,得到了其在工作环境中受到最大的撞击力时的最大应力为198MPa,证明了其满足可靠性设计要求。