双摆臂履带可变形机器人结构设计与越障性能研究

为发挥履带可变形机器人最佳越障性能,保证机器人在变形过程中履带长度不变且持续张紧,将椭圆定理和椭圆规原理应用于机器人构型设计,研制了一种新式履带可变形机器人。通过引入后摆臂,丰富了机器人构型变化,机器人重心在前后摆臂转动过程中有较大程度的调节,提高机器人的越障性能。建立坡道、台阶和沟壑等典型障碍的数学模型,对机器人翻越障碍进行步态规划和运动机理分析;建立机器人越障的运动学和动力学模型,分析机器人越障的临界条件和最大数值,利用Adams对越障进行仿真实验,结果验证了理论计算值的准确性和机器人的越障性能。     

双曲柄滑块机构变形履带机器人越障机构设计和分析

提出了一种采用对称布置的双曲柄滑块机构改变履带外形的越障机器人。该机构能够通过曲柄的转动对履带的外形和张紧力进行主动控制,以使履带的形状更好的与障碍物相适应,从而提高机器人的越障能力。对该机器人的结构和原理进行了阐述,并对其越障原理和越障能力进行了分析,为变形履带机器人的设计提供了新的思路。     

三角履带爬壁机器人越障动力学建模与仿真

针对一些工作场合对爬壁机器人有较高的越障性能要求,设计了一种包含4个三角形履带轮组构成的磁吸附爬壁机器人。首先设计了三角履带爬壁机器人的整体结构,研究了越障过程中机器人结构变化,以及爬行越障和翻转越障通过原理。建立了翻转越障过程动力学模型,该模型体现了机器人机构尺寸等因素对电机输出力矩的影响。根据此模型,能确定机器人越障过程所需最小驱动力矩。利用ADAMS软件进行仿真验证,仿真结果证明了动力学模型的正确性,表明了机器人结构简单,具有较强的越障能力。     

双摆臂履带可变形机器人的稳定性研究

针对履带不可变形机器人越障性能差的问题,对双摆臂履带可变形机器人的最佳越障性能以及机器人在越障过程中的稳定状态进行了研究。选取了两种具有代表性的障碍物类型,建立了其数学模型,将机器人的质心分布与转动惯量分布作为考虑因素,研究了机器人爬越坡道的倾覆稳定性、滑移稳定性与攀爬台阶的静态稳定性、分步动态稳定性,通过数值分析验证了计算结果的有效性与准确性,得到了机器人处于稳定状态的充分必要条件,进而得到了机器人翻越障碍的临界条件与能够翻越的最大数值。研究结果表明:双摆臂履带可变形机器人具有良好的地形适应能力与越障能力,任务完成度和执行效率高,越障过程机器人状态稳定。     

轮履变结构反恐机器人设计及运动学分析

针对轮履复合式反恐机器人轮和履带分开设计,结构不紧凑的问题,提出一种轮履变结构反恐机器人新型机构设计。轮式移动和履带式移动可相互转变,使机器人具有机构可重构的特点,从而使机器人体积减小,结构更加紧凑,既能采用轮式方式快速移动,又能采用履带方式进行越障。通过对机器人进行运动学分析和在RecurDyn软件中进行越障仿真研究,验证了机器人的越障性能,同时为后续机器人实验研究提供了理论依据。     

飞机蒙皮检测爬壁机器人结构设计与运动分析

针对传统的飞机蒙皮检测技术效率低、工作周期长、识别率差等问题,提出了一种能够自主完成飞机蒙皮检测工作的螺旋桨推力吸附式爬壁机器人.首先,以爬壁机器人应用背景为基础,进行了机器人的机械结构设计,以履带传动作为其移动机构,设计了相应的履带变形机构,提升其自适应越障性能,并利用螺旋桨提供其反向运行吸附力;其次,分析了其爬坡运动稳定性;最后,建立了机器人的运动学模型,分析了其越障能力,论证了其应用于飞机蒙皮检测的可行性.     

基于欠驱动原理的变形连杆履带机构设计

针对移动机器人在各种地面环境中越障能力有待增强的问题,基于行星轮式的欠驱动原理,结合变形连杆履带机构,设计了一种移动机器人的行走机构,并分析该机构内部杆件的姿态角和外围包络履带的变形程度对欠驱动移动机器人行走性能的影响,最后以履带长度不变为目标,对行走机构参数进行优化。试验分别采用MATLAB对杆件姿态角和履带长度进行分析和优化,同时利用Recurdyn分别在平地、斜坡和沟槽环境中进行运动学仿真,验证文中优化设计的欠驱动移动机器人机构的优良越障性能。     

六履带机器人结构参数与越障性能的关系

鉴于业界内对六履带机器人结构参数与越障性能之间的关系的研究以及机器人结构设计时理论依据的相对不足,力图从六履带机器人的结构特点和障碍特征着手,探索出六履带机器人对台阶、斜坡、沟道等典型障碍特征的越障性能。在此基础上,得出了机器人的越障性能与其自身结构参数及越障姿态间的内在关系,并通过理论分析和Matlab仿真求出六履带机器人最佳越障性能及对应的结构与位姿参数,为六履带机器人的结构优化设计以及越障时机器人的姿态控制提供了理论依据。     

履带机器人越障能力优化

为提高大负载双履带式机器人越障性能,研究了一种搭载重型机械臂的双履带式底盘结构侦查机器人。拥有机械臂的双履带式底盘结构机器人为提高越障能力,可以通过利用改变机械臂姿态来优化越障性能。通过理论计算和仿真分析,得出了不同姿态履带机器人越障过程中所需转矩,及越障后地面对负重轮的冲击力,得出了履带机器人最优的越障姿态。本研究对其他双履带式底盘结构机器人提高越障性能和优化越障效果提供了重要的依据。     

导轮角可变的小型固定履带机器人设计及分析

对传统的固定式履带机器人进行改进设计,使前导轮可以进行角度调整并自动张紧调整后的履带。然后对该履带机器人的越障能力进行了理论计算分析,运用Pro/E建模检测质心变化趋势,对质心进行优化,优化结果表明,通过调节前导轮的角度可以提高固定机器人的越障高度、跨沟宽度和爬坡角度;验证了该改进机器人的可行性。与传统的固定式履带机器人相比,其越障能力有一定改善和提高;与四摆臂履带机器人相比,其拥有传统固定式履带机器人的优点。