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毕业设计文献综述

一、核探测器的发展和现状

核探测器是核物理、粒子物理研究及辐射应用中不可缺少的工具和手段。

高能物理事业、核技术及现代电子学的发展,带动各种探测器技术不断发展。

辐射探测器是通过粒子与适当的探测介质相互作用而产生某种信息,经放大后被记录、分析,以转变为各种形式的直接或间接可为人们感官所能接受的信息,从而确定粒子的数目、位置、能量、动量、飞行时间、速度、质量等物理量。

按照产生信息的方式,探测器大体上可分为计数器和径迹室两大类。

这篇文章通过介绍计数器和径迹室这两大类中各种探测器的发展情况,对其工作原理、发展现状作了详细的分析,并讨论了各种探测器的发展趋势。

二、核辐射探测装备和技术的发展趋势

这篇文章系统地介绍了国外核辐射探测装备和技术的发展现状与趋势。

研究了加拿大、美国、英国等国部队装备的几种典型新技术产品。

探测装备和技术发展不仅要适用于战场，而且要适用于第一救援现场，要特别对低辐射进行有效监测和及时报警。

分析了国内核辐射探测装备和技术的发展现状与趋势及核辐射事故应急监测的发展。

最后分析了宽量程探测器拓宽量程的方法。

三、核辐射探测机器人故障容错控制方法研究

为了提高核辐射探测机器人的可靠性，这篇文章对核辐射探测机器人双机冗余容错控制系统的故障检测与处理提出了一些新的方法。

其中，将双机冗余容错控制系统按所处地位不同划分为处理层、接口层和外设层，容错控制中根据不同层面的情况采用多种检测方法有效的判断出故障的具体位置。

其次，针对各类故障采用相应的处理方法，不仅实现了控制系统的处理器冗余还实现了控制器的接口冗余。

试验表明该系统能很好的满足核辐射探测任务的要求，使系统具有容错控制功能，提高了机器人的可靠性。

四、六轮腿自主移动机器人结构设计和模糊控制技来研究

这篇文章是以六轮腿自主移动机器人平台为基础，对自主移动机器人相关技术做了进一步的研究。

首先按照移动机器人在复杂地形环境工作的要求，设计了六轮摇臂式行走机构的总体结构和参数。

在前期研究的基础上，这篇文章设计了六轮腿机器人的具体结构，并在文中详细介绍了其各部分的功能。

其次这篇文章建立了机器人四轮转向系统的运动学模型，验证了机器人结构参数的合理性，为机器人运动控制系统设计和自主导航提供了必要的理论基础。

并对机器人路径规划和跟踪控制进行了研究。

再次对模糊控制理论进行了研究，设计了适用于六轮腿机器人的模糊控制系统。

文中以超声波传感器为基础，设计了机器人的障碍探测系统。

并结合模糊控制理论，对机器人的行走和避障行为进行了研究。

最后以哑tlab为实验平台，对机器人的运动控制进行了仿真。

轮腿式自主移动机器人，以其自身的特点和优势，体现了智能移动机器人的发展方向。

围绕六轮腿自主移动机器人平台，以上几方面的研究显得非常有必要。

并为以后六轮腿机器人的遥操作，自主导肮，全区域地图的建立，越障，多传感器信息融合等技术的研究做了一定准备.

五、小型电动无人机动力系统设计和优化

小型无人机由于体积小、重量轻、机动灵活、成本低的特点广泛用于军事和民用。

采用的动力装置多为内燃机或电动机，电动无人机由于操作简便，可靠性高，维护方便、便于储存运输等特点，具有较高的应用价值。

然而电池的能量密度远低于燃油，严重限制了无人机的续航性能，在设计中就需要更多地考虑动力系统。

动力系统各部件多为用于航模的现成产品，而航模零部件厂商注重输出功率，很少提供效率的相关数据，导致续航性能估算误差较大，影响总体设计。

本文通过建立动力系统各部分的数学描述，并用实验验证，提出动力系统的性能估算和设计方法，以及优化准则，可为总体参数设计提供依据。

六、无人机动力装置的现状与发展

通过图表分析了多种无人机动力装置的应用情况；根据无人机动力的发展趋势和需要，从经济性、安全性、可靠性等方面考虑，在成熟的军、民用发动机上改进改型是目前无人机动力装置的主要发展途径。

提出了对无人机动力装置发展的几点看法，无人机用途广泛,品种繁多，是当前研究的热点。

应制定合理的无人机发展路线,合理谋划无人机动力装置的发展战略，尤其是对显著影响国家国防及经济建设的无人机动力装置，如中小型涡扇发动机，应作为重中之重,优先发展；以飞机需求为牵引，选择成熟的有人驾驶飞机所用的航空发动机进行改进改型研究，以快速突破无人机动力装置适应性改进的关键技术，在较短时间内形成产品；应从长远出发，坚持动力先行的原则，积极开展无人机动力装置的预先研究和自主创新工作，为适应未来无人机发展的要求打下坚实的基础。

动力装置类型不同，预先研究也应各有侧重。

高空长航时无人机发动机的关键技术包括：

高空低雷诺数条件下风扇、压气机喘振，高、低压涡轮效率降低,高空低压下燃烧室稳定燃烧，发动机数字控制系统可靠控制，整机和部件在宽广工作范围的性能、可操纵性特性与极限；无人直升机涡轴发动机的关键技术包括：

小流量、高压比组合压气机效率，小流量燃油喷嘴高质量雾化，小型高温涡轮叶片冷却，高速转子动力学；小型无人机涡喷发动机的关键技术包括：

由尺寸小带来的低雷诺数下部件的效率，高速转子动力学，小型部组件及零件精密加工工艺，发动机润滑。

七、六轮腿式移动机器人在非平整地面上的位姿分析检测和控制

这篇文章针对六轮腿式移动机器人在非平整地面上的姿态控制问题，提出了移动机器人在非平整地面上的位姿分析通用方法。

根据移动机器人的结构特点和姿态调整原理，建立了移动机器人在非平整地面上转向行驶时的运动学、动力学模型，得出运动学和动力学方程。

采用坐标变换法，推导出移动机器人在非平整地面上的位姿方程及其运动学正解和逆解，在此基础上推导出移动机器人的姿态与工作平台的姿态之间的运动学关系。

根据移动机器人的姿态靠主动机械臂调整的特点，首先从整体入手得到移动机器人的整体动力学方程，再用拉格朗日功能平衡法推导出主动机械臂的动力学方程，最后经拉氏变换得到移动机器人的姿态控制方程。

根据移动机器人的结构特点和位姿分析需求，提出多传感器结合的位姿检测方法。

最后根据分层递阶控制思想，对移动机器人位姿控制系统的硬件和软件作了初步设计研究。

八、螺旋桨的工作原理

靠桨叶在空气中旋转将发动机转动功率转化为推进力或升力的装置，简称螺旋桨。

它由多个桨叶和中央的桨毂组成，桨叶好像一扭转的细长机翼安装在桨毂上，发动机轴与桨毂相连接并带动它旋转。

中国明代（1368～1644年）民间的玩具“竹蜻蜓”实际上是一种原始的螺旋桨。

喷气发动机出现以前，所有带动力的航空器无不以螺旋桨作为产生推动力的装置。

目前螺旋桨仍用于装活塞式和涡轮螺旋桨发动机的亚音速飞机。

直升机旋翼和尾桨也是一种螺旋桨。

螺旋桨结构图

螺旋桨是指靠桨叶在空气中旋转将发动机转动功率转化为推进力的装置或有两个或较多的叶与毂相连，叶的向后一面为螺旋面或近似于螺旋面的一种船用推进器。

螺旋桨分为很多种，应用也十分广泛，如飞机、轮船等。

九、六轮柔体移动机器人

对移动机器人进行研究，首先面临的问题是移动方式（轮式、腿式、轮腿式或其它）的选择和机器人具体结构设计。

提出一种由非正交关节连接的六轮柔体移动机器人概念模型，并对其进行了讨论。

机器人的每个车轮都可以独立驱动，机器人独特的六轮柔性底盘结构提供了不寻常的关节（具有2个自由度的非正交关节）连接，以使柔体移动机器人实现转向、越障和适应三维复杂地形。

最后，文中给出了姿态控制变量表达式。

六轮柔体移动机器人是一种适应三维复杂地形的轮式移动小车。

移动小车的车轮自包含驱动装置，可以以要求的速度、加速度驱动，前后车体之间由二自由度的非正交关节连接。

通过控制关节自由度，可实现小车的越障和转向。

图1为小车在平面做直线运动时的简图。

小车采用对称设计2l为左右车轮轮距，r为车轮半径，a为车身长度参数。

图2为连接车体的二自由度非正交关节示意图。

关节固有的结构参数为H（o2t与o2z2的夹角），关节变量为H1和H2（两旋转关节的旋转自由度）。

控制参数H1和H2可形成小车的各种姿态。

十、空中动态测量地面核辐射探测器设计

在奥运会即将开幕反核和辐射恐怖倍受重视的情况下，在国内核电站大力发展努力做好严重核事故应急救援监测准备的情况下，不受地形地貌限制、调动机动灵活、能最大限度减少设备自身污染，并能有效避免工作现场由于需要人员操作而导致严重辐射病危害的小型无人驾驶飞行器核辐射探测系统成为一种有效的解决办法。

这种在低空低速飞行状态下，快速测量地面核辐射的探测技术及其探测器设计技术是为了核辐射实时测量应用所设计的。

对于采用该技术已经完成设计的实用系统，简单起见，习惯上把它称作无人机载核辐射监测系统。

这种系统最大的技术特点就在于它不仅仅适用于日常正常气候环境下使用，同时它还能满足恶劣天气情况下的应用。

天灾人祸往往会伴随着恶劣的气候环境，从应急救援的角度出发考虑这种非常规条件的应急使用非常重要。

设计该系统的关键技术之一是核辐射探测器的测量响应时间和宽温度范围、宽量程测量应用，其核心是核辐射探测器信号采集技术和数据获取方法，也就是这里讨论的核辐射探测技术及其探测器设计技术。

十一、运动仿真技术

在机械设计领域，其设计工程主要可分为原理方案设计、运动学分析、静力学或动力学分析、方案及系统优化、强度分析计算和结构设计等几个阶段。

传统的设计方法可以通过理论分析计算实现，但在大多数情况下，为了避免复杂的理论分析计算，在机械设计过程中经常采用“经验法”、“类比法“或”试凑法”等方法，这样不但会延长设计周期和降低工作效率，而且容易导致设计结果不准确，很难得到满意的结果，也缺乏科学的理论根据。

而且容易导致设计结果不准确，很难得到满意的结果，也缺乏科学的理论根据。

科学技术的飞速发展和学科的相互交叉极大地促进了机械设计行业的发展和进步，设计的高效化和自动化已经成为今后发展的必然趋势。

随着机械产品性能要求的不断提高和计算机技术的广泛使用，作为机械设计强大支撑技术之一的运动仿真技术越来越受到机械设计人员的重视和亲睐。

机械运动仿真技术是一种建立在机械系统运动学、动力学理论和计算机实用技术基础山的新技术，涉及建模、运动控制、机构学、运动学和动力学等方面的内容，主要是利用计算机来模拟机械系统在真实环境下的运动和动力特性，并根据机械设计要求和仿真结果，修改设计参数直至满足机械性能指标要求或对整个机械系统进行优化的过程。

机械运动仿真的一般步骤如图4-1所示。

通过机械系统的运动仿真，不但可以对整个机械系统进行运动模拟，以验证设计方案是否正确合理，运动和力学性能参数是否满足设计要求，运动机构是否发生干涉等还可以及时发现设计中可能存在的问题，并通过不断改进和完善，严格保证设计阶段的质量，缩短了机械产品的研制周期，提高了设计成功率，从而不断提高产品在市场中的竞争力。

因此，机械运动仿真当前已经成为机械系统运动学和动力学等方面研究的一种重要手段和方法，并在交通、国防、航空航天以及教学等领域都得到了非常广泛的应用。

机械系统的运动仿真可以采用VB、OpenGL、3Dmax、VC等语言编程实现，也可以使用具有运动仿真功能的机械设计软件（如ADMAS、Pro/E、EUCLID、UG、Solidworks、SolidEdge等）实现，而且，随着计算机软件功能的不断强大和完善，用软件进行运动仿真是一种省时、省力而用高效的方法，也是机械运动仿真发展趋势。

十二、六轮腿自主移动机器人结构设计和模糊控制技来研究

本文是以六轮腿自主移动机器人平台为基础，对自主移动机器人相关技术做了进一步的研究。

首先按照移动机器人在复杂地形环境工作的要求，设计了六轮摇臂式行走机构的总体结构和参数。

在前期研究的基础上，本文设计了六轮腿机器人的具体结构，并在文中详细介绍了其各部分的功能。

其次本文建立了机器人四轮转向系统的运动学模型，验证了机器人结构参数的合理性，为机器人运动控制系统设计和自主导航提供了必要的理论基础。

并对机器人路径规划和跟踪控制进行了研究。

再次对模糊控制理论进行了研究，设计了适用于六轮腿机器人的模糊控制系统。

文中以超声波传感器为基础，设计了机器人的障碍探测系统。

并结合模糊控制理论，对机器人的行走和避障行为进行了研究。

最后以哑tlab为实验平台，对机器人的运动控制进行了仿真。

轮腿式自主移动机器人，以其自身的特点和优势，体现了智能移动机器人的发展方向。

围绕六轮腿自主移动机器人平台，以上几方面的研究显得非常有必要。

并为以后六轮腿机器人的遥操作，自主导肮，全区域地图的建立，越障，多传感器信息融合等技术的研究做了一定准备.

十三、四连杆机构的振动特性分析与研究

四连杆机构在通用机械、纺织、食品、印刷等工业领域有着广泛的应用，是机构运动弹性动力学的一个主要研究对象。

连杆机构高速运行时，在外力与惯性力作用下，构件会发生不可忽略的振动。

为提高轨迹精度，减小振动，使机构能够准确、高效的工作，必须对这种有害的振动响应加以控制。

目前基于四连杆机构振动特性分析的机构运动弹性动力学研究正日趋完善，但如何改善机构的动态特性，有效地抑制弹性机构的有害振动，是机构学界面临的一个重要的研究课题。

本文简要介绍了四连杆机构的基本感念，了解了四连杆机构的发展现状，振动控制的研究现状，概述了四连杆机构的振动的分类，产生的原因以及预防方法，最后对被动控制、主动控制及混合控制等减振方法进行了简要分析，指出了研究中亟待解决的关键问题，对该领域今后的发展方向进行了展望。

十四、六轮腿式移动机器人在非平整地面上的位姿分析、检测和控制

本文针对六轮腿式移动机器人在非平整地面上的姿态控制问题,提出了移动机器人在非平整地面上的位姿分析通用方法。

根据移动机器人的结构特点和姿态调整原理,建立了移动机器人在非平整地面上转向行驶时的运动学、动力学模型,得出运动学和动力学方程。

采用坐标变换法,推导出移动机器人在非平整地面上的位姿方程及其运动学正解和逆解,在此基础上推导出移动机器人的姿态与工作平台的姿态之间的运动学关系。

根据移动机器人的姿态靠主动机械臂调整的特点,首先从整体入手得到移动机器人的整体动力学方程,再用拉格朗日功能平衡法推导出主动机械臂的动力学方程,最后经拉氏变换得到移动机器人的姿态控制方程。

根据移动机器人的结构特点和位姿分析需求,提出多传感器结合的位姿检测方法。

最后根据分层递阶控制思想,对移动机器人位姿控制系统的硬件和软件作了初步设计研究。

十五六圆柱-圆锥轮式月球车的设计

针对月球表面的非结构化环境，设计了一种新型六圆柱-圆锥轮式月球车。

整车由三节串联而成，每节具有一对独立驱动的圆柱-圆锥轮，由两个三自由度的悬架结构连接，三节之间能够被动实现俯仰和扭转相对运动；悬架关节中设计有离合器或制动器，能够根据需要锁住关节或在电机驱动下实现主动俯仰或前摆运动，从而能够使月球车根据路况以轮式或轮步方式移动。

为了降低刚性车轮产生的振动，在车轮和支承轴之间设计了由金属橡胶构成的减振器。

对月球车的结构参数优化和移动性能的分析,结果表明，该车具有很强的地形适应能力和越障能力。

十六、月球车新型移动系统设计

月球车移动系统是月球车最重要的子系统之一，其性能的优劣直接关系到月球车能否顺利完成规定的探测任务。

同时，月球车移动系统也是外露性最显著的系统，最容易被世人所关注和评论。

因此，研制出高性能、创新型的月球车移动系统不但能够保证月球车圆满完成预期的月表漫游任务，而且能够赋予月球车最明显的中国特色。

本文主要致力于一种新型的、高性能的月球车移动系统的设计。

研究工作包括利用演化手段设计了一种适用于六轮月球车的悬架机构——正反四边形悬架；建立了基于ADAMS仿真环境的月球车悬架性能优化方法，并利用该方法对正反四边形悬架进行了结构优化；针对月表土壤特殊情况，设计了一种伸缩叶片复式步行轮；基于保障坡路通过性和最小化功耗的原则，对伸缩叶片复式步行轮进行了性能优化设计；将正反四边形悬架和伸缩叶片复式步行轮进行组合形成一种新型的月球车移动系统；建立了基于松软路面的ADAMS仿真系统；建立了月球车移动系统性能评价指标体系，并基于该指标体系，利用仿真和数学建模手段，对新型移动系统的性能进行了分析；对新型移动系统进行了初步的性能试验。

本文所设计的新型移动系统属自主创新，国内外尚未发现与其类似系统。

我国的探月二期工程已经正式开始实施，相信该种新型移动系统能够为设计中国特色的月球车提供有价值的技术参考。

十七、低重力补偿下六轮独立驱动月球车的运动分析

为了在地球上模拟月球表面的低重力环境，需要对月球车进行重力补偿。

提出了吊丝式双天车结构的重力补偿方案，确定了月球车在崎岖路面上行进的质心域，分析了低重力下吊丝倾角和质心变化对车轮垂直载荷的影响，绘制了车轮垂直载荷的仿真曲线，完成了低重力补偿下月球车的运动分析。

研究结果表明，吊丝倾角越小，月球车的质心变化域越小，则因低重力补偿引起的月球车运动波动越小。

该研究为月球车低重力实验环境的建立、月球车移动子系统的功能测试和可靠性实验奠定了理论基础。

十八、行星越障轮式月球车的设计

人类利用宇宙空间探测器对月球的飞行探测已取得极大的成功。

但飞行器的飞行探测仅是利用空间照片和远程传感器进行探测，在探测方式、范围和能力上都有很大的局限性。

为了获得月球的进一步详细资料，必须进行表面探测。

由于月球高真空、强辐射和大温差的环境，进行月球表面探测的困难和危险性很大，而月球探测车可以扩大人类活动能力，代替宇航员从事危险性大的工作，提高月球表面作业的安全性、可靠性，减小月球探测、开发的风险和成本。

目前世界各空间大国都在大力研制行星表面探测机器人。

为适应复杂的月面环境,月球探测车的轮式行驶系统均采用各轮独立驱动,自主工作的方式,同时各轮均采用弹性悬挂方式,故工作起来方便灵巧,同心性和转向性均较好.通过以往的实验验证可知,刚性轮具有较高的机械可靠性,较好的转向性和环境适应性,但其行驶稳定性和耐磨损性均较差;充气轮虽然具有较好的行驶稳定性和越障能力,但其环境适应能力差,故不能应用到月球车中;筛网轮的机械可靠性、越障性、行驶稳定性和耐磨性均较好,但爬坡能力相对较差;金属弹性轮的爬坡性能、耐磨损性、环境适应性以及机械可靠性、越障能力均较好,但其转向性能较差;椭圆轮、半球轮和无毂轮的爬坡和越障性能及耐磨损性能均较好,但其行驶稳定性较差,机械可靠性最低.

十九、Configurationandkinematicsanalysisoflocking-releasing

mechanismforside-loadedlunarrover

Inordertosavespaceforstoringprecisionequipments，lowerthecenterofmassofLanderandreducelunarrover.sdimensionconstraintlimitedbymechanismofLander,thelocking-releasingmechanismofside-loadedlunarroverloadedoutsideLanderispresented,whichisakindofmetamorphicmechanism.Toensuretheworkingofthismechanismasthemetamorphicprocessdesigned,configurationanalysisofthelockingreleasingmechanismiscarriedout,andtopologicalstructuresaredescribedbyHustonlowernumberedarrays.Akinematicmathematicalmodelofthemechanismisestablishedthroughhomogeneoustransformationmatrix。

Thekinematicsimulationvalidatesthefeasibilityofthelocking-releasingmechanismwhentheconfigurationsareshiftedfromonetotheother.

二十、Wheelslip-sinkageanditspredictionmodeloflunarrover

Inordertoinvestigatewheelslip-sinkageproblem,whichisimportantforthedesign,controlandsimulationoflunarovers,experimentswerecarriedoutwithawheel-soilinteractiontestsystemtomeasurethesinkageofthreetypesofwheelsindimensionwithwheellugsofdifferentheightsandnumbersunderaseriesofslipratios（0−0.6）.Thecurvesofwheelsinkageversusslipratiowereobtainedanditwasfoundthatthesinkagewithslipratioof0.6is3−7timesofthestaticsinkage.Basedontheexperimentalresults,theslip-sinkageprincipleoflunar’sroverluggedwheels（includingthesinkagecausedbylongitudinalflowandsideflowofsoil,andsoildiggingofwheellugs）wasanalyzed,andcorrespondingcalculationequationswerederived.Allthefactorsthatcancauseslipsinkagewereconsideredtoimprovetheconventionalwheel-soilinteractionmodel,andaformulaofchangingthesinkageexponentwiththeslipratiowasestablished.Mathematicalmodelforcalculatingthesinkageofwheelaccordingtoverticalloadandslipratiowasdeveloped.Calculationresultsshowthatthismodelcanpredicttheslip-sinkageofwheelwithhighprecision,makingupthedeficiencyofWong-Reecemodelthatmainlyreflectslongitudinalslip-sinkage.