新型地震资源采集车的研制与设计说明书.docx
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新型地震资源采集车的研制与设计说明书.docx
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新型地震资源采集车的研制与设计说明书
毕业设计说明书
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声明
我声明,本毕业设计说明书及其研究工作和所取得的成果是本人在导师的指导下独立完成的。
研究过程中利用的所有资料均已在参考文献中列出,其他人员或机构对本毕业设计工作做出的贡献也已在致谢部分说明。
本毕业设计说明书不涉及任何秘密,南京理工大学有权保存其电子和纸质文档,可以借阅或网上公布其部分或全部内容,可以向有关部门或机构送交并授权保存、借阅或网上公布其部分或全部内容。
学生签名:
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指导教师签名:
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毕业设计说明书中文摘要
地震资源勘探采集车是一种新型的地震资源勘探装备,可实现检波器遥控定位与插置、信号遥控采集,是一种安全、高效、高密度信息采集的陆地资源勘探装备,代表着陆地资源勘探装备的发展方向。
本文针对采集车的车体结构、行走机构以及检波器的插置机构开展相关技术研究。
论文论证并确定了采集车的总体方案,依据总体方案设计了履带式行走机构和检波器插置机构。
对行走机构的履带、驱动轮、支重轮、导向轮和托链轮进行了理论计算与设计;采用电动推杆结构设计了检波器插置机构;最后,基于上述两部分的设计,进行了采集车的总成设计。
本文对新型地震资源采集车的研制与设计进行了初步的尝试,获得了初步的经验。
关键词地震资源采集车履带式行走机构检波器插置
毕业设计说明书外文摘要
TitleMobiledistributedseismicexplorationdevice
--Thedesignofthevehicleanddetectorinserteddevice
Abstract
Theseismicexplorationandacquisitionvehicleisanewtypeofseismicexplorationequipment.Itcanachieveremotecontrol,positioningofthedetector,signalremotecontroling.Itisasafe,efficient,high-densityinformationacquisitionoflandresourcesexplorationequipment,Representingthedevelopmentdirectionoflandresourcesexplorationequipment.Inthispaper,therelevanttechnologyiscarriedoutforthecarbodystructure,walkingmechanismandtheinsertionmechanismofthedetector.Theoverallschemeoftheacquisitionvehicleisdemonstratedandthecrawlertypetravelingmechanismandthedetectoraredesignedaccordingtotheoverallscheme.Thecrawlerwalkingmechanism,thedrivingwheel,thebranchheavywheel,guidingwheelandentrustedsprocketofthetheoreticalcalculationisalsodesigned;designingthegeophoneindeviceusingelectricpushrodstructure.Finally,basedonthetwopartsofthedesign,acquisitionvehicledesign.Inthispaper,thedesignofthenewseismicresourceacquisitionvehicleispreliminarilyattempted,andtheexperienceofthispaperisacquired.
KeywordsSeismicresourceacquisitionvehicleCrawlerDetectorinserting
目次
1引言
采集车作为一种新型的信息采集工具,在科学探索中运用越来越广泛,本章主要介绍课题意义和本论文要讨论的内容。
1.1课题的研究意义
现代社会中,对信息的采集越来越重视。
在过去,信息的采集主要通过技术人员亲自操作机器去采集,往往会面临各种风险,而且效率很低。
在一些危险的行业,人体根本无法工作,为了解决这一难题,采集车应运而生。
采集车是一种新型的信息采集工具,本身主要由可移动的车身和信息采集装置组成。
采集车的出现把人类从恶劣的工作环境中解放了出来,与传统方法相比优势十分明显,因此近年来发展十分迅速。
采集车可应用于地震勘探、石油探测、天然气资源开采、固体资源地质找矿等行业,也可用于灾害搜救。
采集车的工作原理:
通过远程操控采集车的运动,到达指定地点通过控制车上的地震检波器插置装置使检波器下插,检波器插入地面使土壤层发生震动产生地震波,地震波向地下传播,遇到岩层分界面介质属性不同时会发生反射和折射。
发射和折射的波到达地面然后人们在地表利用接收器接收这种地震波。
通过对地震波分析处理,可以推断出地下岩层的性质和形态。
地震检波器是一种专用传感器,主要用于地质勘探和工程测量,它可以将地表振动转化为电信号。
如何移动小车和地震检波器结合起来是研究的重点,也是本课题需要解决的问题。
1.2国内外研究现状
世界范围内对采集车的研究重点是移动机构的研究。
常见的移动机构主要有轮式、腿式、履带式和轮履、轮腿等复合式机构。
在不同的环境下,每种移动机构都有其优势和实用性,但也有其局限性。
1.2.1轮式移动机构
轮式移动机构的优点体现在速度上,通常,轮式移动机构的速度范围较广,尤其是地面平坦时,轮式移动机构具有很大的优势。
常见的轮式移动机构主要有两轮、三轮、四轮、六轮的结构形式,也有五轮结构。
美国“毁灭者”地面无人作战车辆是由卡内基梅隆大学国家机器人工程中心为国防高级研究计划署地面无人车辆感知集成系统项目研制的一款越野机动平台它是6轮全驱的混合动力无人车辆,采用6×6弹性独立铰链,能够适应各种复杂地形,承受不同任务负载,机动性强,可靠性高,续航能力持久。
1.2.2履带式移动机构
履带移动机构的突出特点是地面适应性强,履带移动机构可以在各种复杂的地面上行驶,越障能力比较强,对运动环境的适应性特别强。
它可以看作是对轮式移动机构的拓展,履带本身相当于在给车轮铺路。
履带移动机构具有以下特点:
(1)接地面积大,接地比压小。
(2)机动性好,越野能力强。
(3)牵引附着性能好,不易打滑,稳定性高。
(4)结构复杂,易损坏,重量大,减震性差。
针对普通履带式移动机构的缺点,目前的解决办法是改变履带的形状和结构。
随着材料科学的发展,近年来出现了各种增强的非金属复合材料履带,使履带移动机构的重量大大减轻,克服了起笨重的缺点,使其整体性能得到大幅改善。
在环境复杂的情况下,履带式移动机构适应性较强。
例如GeminiScout是美国职业安全与健康中心资助圣帝亚国家实验室研制的一款矿井救灾机器人。
它是为煤矿井下环境专门设计的履带式双节机器人,长1.2m,宽0.7m,在身体上方有一个高出机体的摄像机桅杆,其上安装了一个能透过烟雾和尘埃的红外摄像头,配置了有毒气体传感器和爆炸气体传感器。
国内也有类似产品,例如北京神州明达科技股份有限公司研制的RAPTOR-EOD中型排爆机器人,该机器人采用了单节双履带移动机构,并且采用三角形履带结构,提高了其越障性能,使移动机器人前部履带面与地面45度左右倾角,提高机器人通过台阶等障碍地形的能力。
此外还有多节轮履复合式移动机器人使用轮履复合式移动机构,中间为轮式移动机构,两端增加两节履带臂,在平整路面上可充分发挥轮式移动机构高速、低功耗的优点,在复杂地形条件下又充分利用履带臂提高机器人的通过性能,这种移动机构通过履带臂的伸展运动,可以灵活调整体积和大小,伸展开时可以通过较大尺寸的障碍,收缩状态则可通过较小空间,实现的功能和多节履带式移动机构相类似。
另外还有底盘抬高型履带,它通过履带结构的设计,增大移动机器人底盘与地面之间的距离,防止路面凸起的石块与底盘发生干涉,提高移动机器人通过复杂地形的能力。
这种改进设计可以克服传统履带式移动机构复杂地形通过性差的特点,但同时也会抬高车体质心,降低机器人稳定性。
还有一种是可变形履带式移动机器人,可以变化履带的结构与形状,通过变形,一方面可以提高移动机器人底盘,另一方面还可以改变机器人运动和越障特性。
1.2.3腿足式移动机构
人们通过运用仿生学来模仿生物的肢体运动,仿造了了腿足式移动机构。
这种机构有极强的适应性,几乎可以通过任意路面,机动性也特别好,可以轻松跨过大跨度障碍和通过松软的路面。
该机构缺点主要是行进速度慢,结构形式复杂,控制比较困难,目前并未大规模应用,主要处于理论研究和实验室阶段。
“Big-Dog”四足机器人是由美国国防高级研究计划署资助,由波士顿动力公司研制的军用机器人。
它是当前世界上性能最好的四足机器人,能够跳跃、奔跑和负重越野。
它的设计目是:
能够不受地形限制,跟从部队一起移动,在陡峭崎岖、森林、雪地、泥泞不堪和满地岩石的复杂路况下替大兵背负重物、装备和补给。
从Big-Dog已经公布的资料和相关视频中我们可以了解到,它具有较大的负载能力和运动速度,尤其是它的运动平稳性和地形适应性值得称道,比如在冰面上受到强烈的冲击干扰后仍能通过步态调整迅速恢复平衡,平稳安全地通过乱石堆,实现1m左右的跳跃等。
Big-Dog出色的性能是由它的能源和驱动系统、机械系统、导航系统的出色的设计和相互之间完美结合而实现的。
还有小狗机器人,一款小型的四足机器人,体积仅一个手掌大小,可灵活平稳地通过凹凸不平的路面;RISE六脚爬壁机器人,能在各种粗糙程度的墙面上行走。
这些成果代表了腿式移动机器人领域的最高研究成果。
此外,采集车还有很多复式结构,如轮履复合式,轮腿复合式等,由于结构比较复杂和考虑到实用性,本课题不作研究。
1.3论文章节安排
通过对目前三种主流移动机构的分析介绍,结合国内外的现有产品。
本论文设计的采集车采用履带式移动机构。
因为综合来看,轮式移动机构速度快,但地面适应性不够好;履带式移动结构地面适应性很强,但行进速度较慢;腿式移动机构则发展还不成熟。
由于本课题要求小车要有一定的越障能力,但对其行驶速度没有过高要求,所以本课题拟采用履带式移动机构来设计采集车。
论文的章节安排如下:
第1章:
介绍课题研究背景和意义,分析国内外研究现状,初步确定设计方案。
第2章:
地震采集车的总体方案设计以及设计依据
第3章:
采集车具体零部件的设计
第4章:
采集车运动的力学分析
第5章:
地震检波器的插置结构选择与设计
1.4本章小结
本章主要阐述了课题的研究背景喝意义,介绍国内外的研究的现状,并且对论文结构进行了划分。
2地震采集车的总体设计方案
2.1本课题要解决的基本问题
本课
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