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轮撬式越障机器人设计与分析的中期报告

中期报告：轮撬式越障机器人设计与分析

一、研究背景

现代机器人技术已经广泛应用于生产制造、医疗卫生、科研教育等多个领域。在各种功能不同的机器人中，越障机器人在军事、探险、救援等领域有着广阔的应用前景。本项目旨在研究轮撬式越障机器人的设计与分析，以期能够为相关领域提供有力的技术支持。

二、研究内容

1.机器人结构设计

基于越障机器人应用环境的特殊性，我们设计了轮撬式越障机器人的结构。该机器人由底盘、驱动轮、导向轮、电机、传动机构、控制器、传感器等部件组成，其中底盘采用铝合金制作，轮胎采用气囊式悬挂和准直控制设计，使机器人爬坡能力和通过性能得到了有效提升。电机和传动机构采用直驱方式，保证了机器人速度和力量的精准控制。传感器部分，机器人装配了超声波传感器和红外线传感器，以探测周围障碍物和环境信息。

2.机器人电气系统设计

轮撬式越障机器人采用双电机驱动方式，使用2S4P的锂电池作为动力源，控制器采用ArduinoMega2560，实现了机器人运动和控制的集成。机器人电气系统主要包括电机驱动电路、控制信号收发电路、传感器信号采集电路、电池管理电路等部分，车载电路满足了机器人运动、传感器检测、信号处理、巡航和跟踪等多项功能。

三、阶段成果

1.机器人底盘的设计及制作。我们按照机器人的实际需求，使用CAD软件进行结构设计，并进行部件加工和组装。

2.机器人电气系统的设计及制作。我们根据系统运行需要，进行电路拓扑和元器件选型，完成了机器人各个部分的电气系统设计。

3.机器人运动测试及控制算法研究。我们进行了轮撬式越障机器人的基本动作测试，包括机器人的行进、转弯、爬坡等。同时，针对机器人实时控制问题，我们研究了一套优化的控制算法。

四、存在的问题与解决方案

在项目实施过程中，我们也面临了一些问题。针对机器人较低的爬坡能力，我们调整了气囊式悬挂和准直控制参数，改善了机器人的通过性能。针对机器人机身稳定性较差的问题，我们调整了机器人底盘的平衡和布局，进一步提升了机器人的平稳性和行进效率。针对机器人传感器信号不稳定的问题，我们对机器人传感器的依赖做了初步分析，并计划进一步进行改进。

五、下一步工作

下一步，我们将集中精力完成机器人运动控制的自主化和智能化，实现机器人在特殊环境下的批量生产和应用。同时，我们将加强机器人传感器技术的深入研究，以应对复杂多变的外部环境。