1. 研究目的与意义
随着机器人领域的飞速发展，机器人技术越来越多地应用到生活中的各个领域。越障一直是机器人研究领域的一个难点，特别是在复杂的非结构化环境中，要求能够随着地形自由地转换。因此要求机器人具备高机动性、强大的环境感知能力以及快速的反应能力。
我国老龄化日益严重，导致行动不便的老年人越来越多；我国汽车数量的逐年增加，导致每年由于交通事故而引起的残疾人士也越来越多；许多多层建筑和公共设施都没有无障碍通道，如地铁、公交站台等，因此，为了方便老弱病残人士的出行，可以设计一种及经济又轻便的越障机器人，这不但能够减轻社会压力，而且会创造一定的社会效益。
本课题任务为设计一种爬楼越障机器人。
2. 课题关键问题和重难点
越障机器人的使用环境较为复杂，尤其是爬楼机器人。如果不考虑人的坐姿对机器人稳定性的影响，在机器人翻越障碍时，为了保证使用者的安全，对越障机器人的抗侧倾性要求很高。在机器人越障时，整个机器人的重心对越障的能力有很大的影响，所以需要一种能够使机器人的重心波动幅度较小的机构。
机器人不仅需要能够安全平稳地越障，同时还要满足能够在平地安全快速地行驶，所以需要能够同时满足越障和平地行驶的运动结构。
在机器人的控制方面，如果遇到台阶或是楼梯，如何控制速度的切换、如何控制上下楼梯的模式转换、如何有效地在楼梯间转向，也是需要考虑的问题。
3. 国内外研究现状（文献综述）
要设计出一个能够安全平稳地上下楼梯的机器人，需要查找越障机器人这一类的书籍和文献，一方面需要了解行走环境，另一方面了解当前越障机器人的发展，最后找出合理的设计方案。
在武可艳的《爬楼越障机器人机构分析与综合研究》中我了解到，在现阶段的研究中，能够实现行驶和爬楼越障功能的机构主要有车轮式、履带式、腿足式、复合式运动机构和变结构式。车轮式机构体积小，结构简单，控制方便，能够实现既平衡又快捷的移动，能量效率高，但在遇到特殊路面越障时可能会无法正常工作；履带式机构的履带支撑面上有履齿，不易打滑，牵引附着性能好，爬楼越障过程中运动相当平稳，但是其体积大，笨重不宜在较为狭小的空间活动，且容易磨损路面或是台阶面；腿足式机构灵活，适应能力强，但是其仿人类的结构特点使其机械结构和控制系统较为复杂；复合式机构将多种单一的机构组合在一起，从而消除单一机构的缺点，达到越障的目的。
王彦云的《阶梯攀爬机器人机械系统及关键技术的研究》中，以蓄电池作为动力源，列出了三种可供选择的驱动电机：步进电机、直流电机和无刷直流电机。步进电机惯性小、转矩大、响应频率比较高，并且可以快速起停不需要反馈就可以对速度和位移进行准确控制，控制系统相对简单，但是步进电机速度不高、能耗大、低转速时振动较大，影响整个装置的稳定性；直流电机在起动。制动和调速方面优势比较明显，并且具有响应速度快、控制特性好等特点，在低速转动时平稳性较好能够满足在爬楼越障运动时低速稳定性的要求，起动转矩大、过载能力强，可以满足装置爬坡、翻越台阶的性能要求，但是其采用换相器和电刷的换相方式，易产生无线电干扰以及电机寿命短；无刷直流电机通过采用电子换相电路装置，不仅继承了直流电机的优点，且具有无噪音、可靠性高等优势。
4. 研究方案
对于越障机器人的运动结构，比较可行可靠的方案有：
方案一：腿足式机构。利用前后两组仿生式的腿足，对角线换步式地进行上下楼梯越障，这样的越障方式使机器人整体的重心在波动时幅度较小，能够有较高的稳定性进行越障爬楼。但是腿足式机构结构较为复杂，平地行动能力较弱，不适宜载人出行。
方案二：三角行星轮系机构。行星轮系可采用主传动齿轮、惰轮和顶端齿轮相结合的方式，惰轮可用来改变传动方向，且每个轮系由独立电机控制。在上楼梯时，通过电机驱动主轴使整个三角轮系支架翻转，行星轮系制动锁死。轮子随着轮系旋转并与障碍物相啮合，从而实现翻转越障功能。
5. 工作计划
第一周 完成英文翻译，提交英文翻译给指导老师批阅。英文翻译经指导老师批阅合格并确认后，译文和原文均上传至毕业设计管理系统，译文封面用标准模版。查阅文献资料，撰写开题报告。
第二周 开题报告经指导老师批阅合格并确认后，开题报告封面用标准模版，上传之毕业设计管理系统。开始越障机器人结构设计。
第三周 完成开题报告审核。开始毕设课题的计算，越障机器人结构设计。
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
