一种轮式变形轮越障性能研究

针对圆形轮子在恶劣条件下越障性能差的特点,研究了一种轮式变形轮的越障性能,通过建立平衡条件方程,计算并分析了轮式变形轮轮缘上某点在变形前、后的支持力、摩擦力和总转矩,得到了轮式变形轮变形前、后该点支持力、摩擦力和总转矩的变化规律。结果表明,轮式变形轮变形后,轮缘与障碍物接触处的支持力和摩擦力比变形前有较大幅度的增大,证明该变形轮变形后有较好的越障性能。     

一种机器视觉的灾后救援机器人系统设计

针对灾后现场地形环境复杂且危险性大的特点,提出一种基于机器视觉的灾后救援机器人(RWTT-I)系统。机器人由视觉控制系统、两个相同的可变形双曲柄(parallelogram double crank,PDC)模块和轮履替换(replaceable wheeltrack,RWT)模块组成。每个PDC模块都可以独立的通过变形越过台阶、壕沟等障碍物,RWT模块在驱动力作用下能以轮式和履带式两种运动模式在各种地形环境下运动,通过视觉系统确定障碍物的位置尺寸来控制机器人调整PDC或RWT模块来越障救援。机器人系统成功的进行越障实验,表明了其越障性能能够满足灾后救援机器人的项目要求,具有很大的应用价值和推广意义。     

轮履复合式安保机器人移动系统研究

提出了一种新型轮履复合式安保机器人的移动系统设计方案,该移动系统的轮履复合结构设计是机器人底盘设计的关键。根据不同工况路面的移动要求,在轮履复合机构的作用下,机器人可实现轮式移动和履带式移动的变换以调整其运动姿态。结合典型的爬楼越障运动详细分析了机器人的越障过程,进而分析了该机器人的尺度综合。最后进行样机试验,试验结果表明该机器人的轮履复合式移动底盘具有很高的机动性和较强的越障性,且可适应多种复杂路况。     

一种可变径轮腿式越障机器人的设计与研究

针对地面移动机器人在非结构化地形中越障存在的局限性，提出一种基于平面齿轮连杆杆组的可变径轮腿式越障机器人的设计方案。首先对越障机器人的变径机构在轮式和轮腿式两种模式之间的变换原理进行了介绍。当遇到障碍物时，变径机构可依据障碍物的高度来变换模式从而进行越障运动。在此基础上通过计算其变形比以及运动学分析仿真，验证了该变径机构设计的合理性、较强的越障能力和模式变换时的可靠性和稳定性。其次通过构建力学模型来分析两种模式下机器人的越障能力，得出其在不同模式下的极限越障高度。最后，基于ADAMS软件对机器人在单台阶、连续台阶以及复杂路面时的越障能力进行运动仿真。结果表明该越障机器人在面对不同工况时都具有较好的越障能力，验证了设计方案的可行性。     

八轮式爬楼越障机器人设计与仿真分析

以移动机器人为研究对象,提出了一种以多组四杆机构为基础的八轮式爬楼越障机器人,机器人整个悬架结构呈对称式分布且载荷平台为整体式,控制和结构简单、具备承载能力且越障性能高。对机器人进行了整体方案设计、稳定角分析和越障仿真,对越障机构进行运动学分析以及优化得到了优化的轨迹图形,验证了机器人结构的合理性和稳定性,并通过样机实验验证了机器人承载和越障的稳定性,得到了机器人负载、越障高度和爬坡角度等基本性能参数。     

变形轮式移动机器人的机构设计与仿真分析

针对当前变形轮式移动机器人的变形轮姿态调节、下台阶缓冲等问题,基于机械自锁原理,设计了一款新颖的变形轮式移动机器人.借助"推杆"与"平面螺旋副"间的自锁作用,设置升降式万向轮机构,有效地解决了变形轮"轮片回缩现象",优化了系统的机构控制.该机器人具备可升降的万向轮机构,可有效保证系统的越障能力,降低下台阶过程中的冲击作用.通过对轮子半径、中心距等关键结构尺寸进行设计,提高了机器人的越障稳定性.仿真分析验证了设计方案的有效性.     

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。     

摆臂轮式机器人越障过程建模及仿真

为解决在城市灾难现场,很多狭窄空间搜救人员无法进入的难题,充分利用搜救过程中轮式机器人的越障能力,首先对小型可分离式机器人进行了结构设计,并进行了越障过程的理论分析,然后使用Matlab对机器人的越障过程进行了运动学和静力学仿真。仿真和实验结果验证了电机驱动力矩、机器人主体与摆臂长度的比例及障碍物高度等之间的关系,为研究小型机器人在复杂环境中的越障能力提供理论依据。     

输电线路巡检机器人越障仿真分析

根据输电线路线路环境的约束条件和巡检任务的要求,提出了一种新型输电线检测与维护机器人机构。首先进行了机器人的构型综合,得到机器人的两种越障模式,运用两种越障模式规划了机器人跨越典型障碍物的运动序列。机器人通过仿生猿猴手臂跨越障碍物,质心调节机构保障了机器人越障过程中的稳定性。仿真分析了不同工况下机器人跨越引流线的过程并进行了相关的实验,仿真与实验结果表明机器人能够完成引流线的跨越,合理的引流线越障规划降低了引流线的变形,提高了机器人的越障效率。     

新型全地形机器人结构设计及越障分析

进行了一种新型全地形机器人的机械结构设计与越障功能分析。该机器人采用轮履复合式的结构设计,并可根据不同路况的要求实现轮式移动与履带式移动的快速变换以调整其运动状态。分析了该机器人通过斜坡和楼梯的越障过程。最后进行Pro/E仿真和实验,仿真及实验结果表明,该机器人可适应多种复杂路况,且具有良好的越障能力和机动性能。     

行星轮式爬楼机构的尺寸优化设计与分析

针对目前已有的行星轮式爬楼小车的爬楼机构没有统一设计标准的问题,对四轮式行星轮爬楼机构进行尺寸优化设计,将标准要求几何化、参数化。基于欧几里得几何学,确定了行星轮爬楼机构的外形尺寸与轮胎尺寸。通过使用AutoCAD中的几何约束进行了尺寸校核,通过SolidWorks进行了运动仿真。研究了优化设计后的爬楼机构在不同尺寸楼梯下的重心起伏。研究结果表明,经过优化设计后的四轮组行星轮式爬楼小车的通过性强,可以满足所有符合标准设计的楼梯。小车的整体体积合适,重心起伏小,安全性高。     

一种轮腿式越障机器人的研究

针对移动机器人在复杂多变地形环境下实现高机动性、强越障等需求,提出了一种被动变形式的轮腿式越障机器人设计方案。该机器人的变形轮转换过程是由外力操作得到的,因此,不需要任何驱动器,减少了机构的复杂性。在完成机器人整体三维建模的基础上,对变形轮的结构、原理及受力情况进行了分析;以变形过程中的触发转矩和展开前后半径之比为指标进行结构优化;分析机器人变形阶段受力情况,并对机器人平台的相关参数进行调整以实现稳定越障;使用Adams软件对机器人变形、越障过程进行运动学仿真,并制作物理样机对整机结构设计的合理性进行了实验验证。     

被动行星爬楼移动平台机构设计及分析

提出一种用于爬楼越障的移动平台,对移动平台的具体结构及爬楼越障能力进行分析。移动平台由4组相同行星轮机构组成。平地行走时,移动平台行星机构在重力作用下平顺行走;爬楼时,行星机构被动抬起从而实现爬楼功能。通过简化力学模型分析移动平台车轮半径与垂直越障高度之间的关系,并用动力学仿真软件Adams对理论分析结果进行对比分析,验证分析结果。通过爬楼实验实际检验了其爬楼能力。     

可变形轮腿式机器人行走机构设计与研究

针对当前轮腿式越障机器人的局限性,设计了一种新型的车轮可变结构机器人,该机器人可以在轮腿之间自如切换。介绍了可变结构车轮的工作原理,该机构在平坦地面上运动以轮子模式行走,当遇到障碍物切换为类花瓣模式越过障碍。对车轮在两种模式下的直行与转弯过程进行理论分析,建立了运动学仿真模型,并对模型进行求解。为了验证分析结果,采用Adams软件对车轮的越障过程与复杂路面行走进行了运动仿真。仿真结果表明,设计的车轮结构可行性较高,具有轮式机构的稳定性,同时具有腿式机构较高的越障能力,使机器人可以适应多种复杂的路况环境。     

一种新型轮腿式移动机器人的越障能力分析

轮腿式机器人是一种兼具轮式和腿式机器人特性的复合式移动机器人。首先提出一种能适应复杂地形的串并混联式轮腿结构,并由此设计具有各向同性的六足轮腿式移动机器人。分析并建立了该机器人越障高度及跨沟宽度与其机构尺寸之间的数学关系,据此进行机器人设计。最后利用仿真试验验证了机器人跨越障碍和沟渠的能力。     

核电站巡检履带机器人力学分析与运动规划

履带机器人具有强越障的结构特点,能够在核电站中代替人进行高频次巡检等任务,而履带机器人的输出特性和越障过程的姿态是决定机器人越障能力的两个关键因素。针对核电站复杂环境的越障需求,设计了一种双摆臂履带机器人,以阶梯和斜坡等障碍物作为分析障碍物,建立了双摆臂履带机器人的输出力矩计算模型,以楼梯作为核电站的关键障碍物,进行了双摆臂履带机器人的越障姿态规划,并在双摆臂履带机器人平台上进行了实验测试,验证了履带机器人的越障能力。     

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。     

新型轮腿式地面移动机器人的结构设计与运动特性分析

依据平行四边形悬挂机构的运动特性设计的轮式移动机器人具有良好的越障性能,通过结合摆臂和行星轮机构而设计的新型轮腿式地面移动机器人克服了原有机器人不能跨沟的缺陷,对外界非结构化的路面环境具有良好的适应能力。详述了该新型轮腿式机器人的结构特点,对该机器人的运动特性进行了分析,并利用拉格朗日方程建立了该机器人越障状态下的动力学模型。采用一组可行的结构尺寸,利用ADAMS软件建立虚拟样机模型验证了该地面移动机器人的可行性。     

直轮驱动式自适应管道机器人通过性能研究

提出一种具有良好越障性能的直轮驱动式自适应管道机器人。首先建立机器人越障的动力学模型,并通过分析得出影响机器人越障的主要因素,然后对机器人通过环形障碍物的状态进行仿真分析,最后搭建实验平台,进行实验验证。研究表明：该机器人能够稳定越过障碍,且满足设计要求;管道机器人的质心会一直保持在管道的中心轴线上,而相应的3个驱动部分的质心会呈120°对称分布管道中心轴线周围,机器人最大越障高度为6mm;越障时,机器人的电机转矩随越障高度的增大而增加,但实际电机转矩始终小于电机最大转矩。直轮驱动式自适应管道检测机器人能在内径（160～180）mm左右的管道中爬行,能够越过不高于6 mm的障碍,对管道检测机器人的设计与研究具有重要的参考价值。     

铰接式串联八轮机器人越障机理研究

针对轮式机动平台在非结构化环境的工程需求,首创了一种主被动联合越障的铰接串联八轮机器人。机器人包括两台对称车体,由液压铰接机构连接,控制液压缸行程和刚柔状态切换,可以实现机器人位姿变换,适应地面障碍。建立了机器人质心运动模型,分析了机器人在垂直墙、壕沟的越障机理,在ADAMS进行越障性能仿真,并进行了样机实验。研究表明,该八轮机器人可攀爬高度为1.5倍轮径的垂直墙,通过宽度为1.5倍轴距的壕沟,具有良好的非结构化障碍通过性能。