基于高架四边形结构的越障机器人机构分析和仿真

研究了一种基于高架四边形结构的六轮机器人。机器人结构分为前叉、机体和尾部,前叉及机体两侧采用的能够根据地形被动变形的四边形结构,使得机器人具有较强的被动越障能力。根据越障高度设计的需求,对机器人越障结构进行建模分析,得出机器人越障结构的分析结果。通过ADAMS软件对机器人进行越障性能仿真,获得各轮在运动过程中的动力学参数数据。最后,通过实验,验证了机器人的越障能力。     

履带式移动平台前角大小对其越障能力的影响

通过对履带式移动平台越障时受力进行理论分析,利用Recurdyn软件的Track(LM)模块建立了履带式移动平台虚拟样机模型,并对移动平台在不同前角越障时进行仿真、测试、记录、分析,研究其越障能力与前角大小的关系。从仿真结果的数据曲线中得出履带式移动平台的前角增大会引起履带越障性能下降,同时由前角增大带来的履带张紧力变化增大会导致其越障所需驱动力矩的增大而使越障变得困难。本研究对其他履带移动平台的设计和优化提供了重要的依据。     

轮足式机器人机构设计及越障性能分析

越障能力和地形适应能力是移动机器人性能评价的重要指标。以提高越障能力为目标,设计了一种轮足式越障机器人,采用头部连杆机构辅助越障,同时对其头部连杆机构进行了参数设计。利用瞬时功率守恒原理建立了越障机器人的运动学方程,得到了越障过程中的速度变化规律,在此基础上,采用Adams进行了机器人运动仿真,模拟机器人爬越台阶面的运动情况,并分析了机器人爬越台阶面的越障性能。结果表明,所设计的轮足式机器人具有良好的越障能力。     

行星轮式月球车移动系统的关键技术

为提高月球车的越障能力,重点考虑提高车轮的越障能力,成功研制了一种采用扭杆弹簧和磁弹簧减振器并联悬架,且每个行星车轮独立驱动的月球车。在行星车轮不翻转越障条件下,推导了月球车两个前行星车轮同时越障时可以爬过的垂直障碍高度与车辆参数的关系,并进行了ADAMS仿真。对行星轮式月球车进行了动力学分析,确定了行星车轮的等效地面不平度函数,并在此基础上建立了7自由度月球车振动系统模型,根据模型的计算结果确定了扭杆弹簧刚度和减振器阻尼的最佳参数范围。同时,进行了月球车爬坡试验和垂直越障能力试验研究,还模拟月球的低重力环境进行了整车的低重力试验。     

高机动性越障机器人运动学分析与轨迹控制研究

高机动性越障机器人运动控制要求能适应野外复杂、多变的地形环境,灵活、准确地绕过不可攀越障碍,按照路径规划给定的路径行进.本文通过对越障机器人的结构及车轮排布,对越障机器人的轨迹控制进行运动学分析,在运动学分析的基础上提出一种比较好的速度匹配控制方法,进而实现越障机器人的轨迹控制,实验结果表明越障机器人运动学分析和控制方法符合设计要求.     

矿井救援机器人可变形行走机构设计

针对灾变后矿井下的非结构化环境,以提高机器人的越障能力与增强机器人对地形适应能力为目标,设计出一种矿井救援机器人可变形行走机构。通过对机器人跨越垂直障碍过程的分析建立了机器人越障过程的动力学模型。在此基础上,通过ADAMS进行运动仿真,模拟机器人在平面行走的情况以及爬越台阶的运动情况。仿真结果表明:本救援机器人可变形行走机构具有良好的越障能力,同时建立机器人3D打印样机并进行实验验证,实验表明:机器人具有良好的越障能力、较强的环境适应能力、结构紧凑、转向灵活等特点,进一步验证了机构的可行性和越障原理的正确性,为矿井救援机器人的进一步研究提供了理论依据。     

具有越障和避障功能的小型移动机器人设计

针对在复杂环境下对移动机器人的运动要求,采用行星轮传动机构设计一种具有越障和避障功能的移动机器人,对越障和避障过程进行性能分析,确定机器人的最大越障高度和最大转向半径。     

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。     

小型轮腿复合式越障车轮的设计与改进

为适应复杂地形的越障作业需要,设计出一种新型的轮腿复合式越障车轮。首先,对所设计机构的工作原理进行了介绍;其次,在三维设计软件SolidWorks中建立了轮腿复合越障车轮的三维CAD模型;最后,利用ANSYS软件对所设计的轮腿复合式越障车轮进行了受力分析,根据分析结果,对相关零件的结构进行了改进。对照改进前后的ANSYS受力分析结果可知:改进设计后,既减轻了质量和降低了转动惯量,又满足越障时的受力要求。     

六轮腿式探测车行走机构结构设计及动力学分析

以提高探测车的越障能力为出发点,提出一种新型六轮腿式探测车行走机构,该探测车行走机构包括4个主轮腿和两个辅助轮腿。利用拉格朗日法建立探测车越障的动力学方程,对探测车越障过程进行仿真分析,动力学建模及仿真为探测车控制系统设计提供了有效参考。分析结果表明:新型六轮腿式行走机构使探测车越障性能得到提高。     

并联构型四履带足机器人的越障特性分析

对自行设计研制的并联机构型四履带足机器人行走机构的越障能力进行了分析,给出了该机器人可以越过的最大垂直高度与车体参数之间的关系,并与普通的四履带和双履带行走机构进行比较,证明了该行走机构具有很强的越障能力和越障平稳性。     

一种新型的关节履带式移动机构及其特性研究

针对现有的关节式移动机器人在越障以及姿态调整上存在的不足,在东华大学变位四履带足行走机构专利的基础上,自行设计研制了一种新型的关节履带式机器人行走机构,通过确立该机器人的越障高度与车体参数之间的关系,并与传统的机器人行走机构进行比较,证明了该行走机构具有很强的越障和姿态调整能力,目前该机构已成功获得专利。     

行星轮式爬楼梯轮椅的越障能力分析

为了确定行星轮式爬楼梯轮椅的越障能力,通过简化力学模型,分析了半控行星轮越过垂直障碍的高度和行星轮结构参数等各关系,并重点分析了半控行星轮在遇到高于其可以越过的垂直障碍后的越障能力与行星轮传动比的关系,从而得出半控行星轮可以越过的最大垂直障碍高度。文中也分析了星轮行星轮可转换式登楼轮的越障能力。并且用ADAMS软件对理论分析的几种情况进行了仿真分析。仿真分析表明,理论推导是可靠的。     

Design and Analysis of a Multi-Legged Robot with Pitch Adjustive Units

The paper proposes a novel multi-legged robot with pitch adjustive units aiming at obstacle surmounting.With only 6 degrees of freedom,the robot with 16 mechanical legs walks steadily and surmounts the obstacles on the complex terrain.The leg unit with adjustive pitch provides a large workspace and empowers the legs to climb up obstacles in large sizes,which enhances the obstacle surmounting capability.The pitch adjustment in leg unit requires as few independent adjusting actuators as possible.Based on the kinematic analysis of the mechanical leg,the biped and quadruped leg units with adjustive pitch are analyzed and compared.The configuration of the robot is designed to obtain a compact structure and pragmatic performance.The uncertainty of the obstacle size and position in the surmounting process is taken into consideration and the parameters of the adjustments and the feasible strategies for obstacle surmounting are presented.Then the 3D virtual model and the robot prototype are built and the multi-body dynamic simulations and prototype experiments are carried out.The results from the simulations and the experi-ments show that the robot possesses good obstacle surmounting capabilities.     

四连杆变形履带式机器人的越障性能分析

提出了一种基于四连杆机构的微小型履带式机器人结构,通过履带变形实现了机器人重心的偏移,有利于机器人的越障。采用数值计算方法着重分析了其翻越垂直路障的性能,并使用RecurDyn进行了虚拟样机运动学仿真。仿真结果和物理样机试验表明,机器人具有良好的垂直障碍通过能力。     

新型八轮月球车悬架的研制

提高整车质量在各轮上分配的均匀性,可提高驱动电动机驱动功率的一致性;提高悬架被动适应松软复杂地形能力,可提高其稳定性和越障能力。因此,对八轮月球车被动适应地形的悬架进行拓扑结构综合,确定两种可用的八轮悬架构型,并对这两种悬架构型进行双侧车轮同时跨越垂直障碍、适应曲面地形和车体运动平稳性仿真分析。根据分析结果,确定适合的八轮月球车悬架构型,针对这种八轮月球车移动系统的组成和工作原理进行了论述。利用ADAMS软件对悬架结构参数进行优选,在此基础上进行悬架和差动装置的结构设计,并加工出原理样机。对原理样机进行爬坡、越障等性能试验,试验结果表明：各轮载荷分布较均匀,适应地形能力强,能够爬上坡度为22°的松软沙地,越过200 mm高的障碍。     

基于视觉的室内移动机器人障碍物描述

为了提高室内机器人的动态障碍物识别能力,提出了一种基于立体视觉的实时障碍物识别方法。首先借助于人的辅助引导,利用多传感器信息融合技术生成室内局部环境的粗略地图:接着在前面得到障碍物信息的基础上,通过对其三维信息的恢复检测出室内障碍物,最后讨论了突发障碍物的处理方法。     

基于ADAMS的一种六足移动机器人的设计与研究

针对复杂环境对机器人的移动要求,提出了一种新型六足移动机器人的设计思想.设计了机器人的主要结构,对该机器人的设计进行阐述,并分析了其越障构态的变化特点.用静力学方法对机器人进行了越障理论分析,建立了六足机器人参数化模型,经ADAMS对机器人进行机构运动仿真,获得了机器人运动学特性曲线,为机器人总体系统设计与数值计算提供了参考依据.     

基于混沌理论的无人驾驶车辆行驶轨迹量化分析

针对无人驾驶车辆客观量化评价困难的问题,提出基于混沌理论的无人驾驶车辆行驶轨迹的量化分析方法。应用五次多项式方法结合优秀驾驶员驾驶车辆行驶的初始状态和目标状态设计无人驾驶车辆的理想轨迹,计算实际行驶轨迹与理想轨迹的偏差得到偏差时间数据序列;采用混沌理论的C-C方法对偏差时间数据序列重构相空间;计算偏差时间数据序列的Lyapunov指数,实现无人驾驶车辆行驶轨迹的量化表示。运用提出的方法对无人驾驶车辆避障换道的行驶轨迹偏差时间数据序列进行相空间重构,计算其Lyapunov指数为正值,表征人驾驶车辆系统的混沌性,还表征人驾驶车辆收敛到稳态响应的快慢程度。试验表明基于混沌理论的无人驾驶车辆行驶轨迹的量化分析是可行的,有效的。