四旋翼两栖机器人姿态求解与控制

介绍了一种基于四旋翼驱动的两栖移动机器人。首先简要介绍了该机器人的机械结构与控制及传感系统,并介绍了机器人由四旋翼机构提供动力,并通过对4个旋翼的转动速度和方向进行配置,从而实现在空中飞行或在地面滚动的原理。然后,采用四元数方法对该两栖机器人进行了姿态求解,在此基础上,基于PID算法开发了机器人的飞行控制算法,并进行了相应的仿真。最后通过实验验证了该两栖机器人能够实现预期的两种运动模式,即空中飞行和地面滚动。该机器人提高了传统只具有单一运动模式的移动机器人的环境适应能力。     

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。     

多运动模式的小型地面移动机器人设计与实现

设计了一种可以在复杂环境下运动，并具有多种运动模式的小型地面移动机器人。该机器人所具有的轮式、履带式和腿式等多种运动模式可以提高其环境适应能力和越障能力。研究开发的样机采用了ARM＋DSP结构的嵌入式控制系统以及遥控／半自主的工作方式，具有高机动性、小型化、轻量化、可复位以及低功耗、高实时性等特点。通过爬越台阶、楼梯等越障实验，验证了其越障能力和环境适应能力。     

基于多目标遗传算法的水陆两栖可变形机器人结构参数设计方法

水陆两栖可变形机器人是一种兼具变形能力与两栖环境适应能力的新型移动机器人。在其机构设计中,结构参数直接影响该机器人在任务环境中的各项机动性能。针对水陆两栖可变形机器人工作环境复杂性和任务多变性,提出一种基于多目标遗传算法的机器人结构参数设计方法,以得到该型机器人在两栖环境中的最优的综合性能。在水陆两栖可变形机器人陆地环境和水环境中运动学和动力学模型基础上,建立两栖环境中机器人的机动性能指标函数与结构参数的映射关系,并在此基础之上构建面向水陆两栖可变形机器人的结构参数设计的多目标优化问题。利用多目标遗传算法得到该多目标机构参数设计问题的Pareto最优解集,并且通过组合赋权方法确定各目标决策属性的权重,从Pareto最优解集中得到符合设计要求的水陆两栖可变形机器人的各项机构参数最优解,进而指导机器人最终结构参数设计。根据最终得到的结构参数研制出水陆两栖可变形机器人样机Amoeba-II,并在两栖环境下进行样机的各项性能试验,最终验证了基于多目标遗传算法的机器人结构参数设计方法的有效性以及在机器人设计中的适用性。     

轮腿复合式变位越障机器人结构构型与典型运动过程分析

针对非结构环境的特性,提出一种适用于非结构环境的新型轮腿复合式变位越障移动机器人。这种移动机器人创新点在于机器人通过自身的变位变形不需要辅助即可实现将负载运送到高度差较大的升高表面上来实现大越障,比如完成跨越台阶、进入车子等一系列动作,并且可以保持机器人负载平面始终与地面平行,具有很强的环境适应能力和越障能力,本文中主要对该移动机器人在非结构环境下的斜坡行走、上下台阶、越沟功能进行运动性能分析。     

多模式两轮移动机器人的设计与运动分析

提出一种具有可变形车身的多模式两轮移动机器人。以平面6R单环闭链连杆机构为车身,通过控制其变形运动,使机器人具有折展模式和三种移动模式。在折展模式下,折叠状态时用于储运和携带,展开状态时启动工作模式。在两轮移动模式下,车身变形形成车尾支撑实现稳定移动,通过调整轮距和车尾长度以增强其地面适应性。在攀爬越障模式下,通过车身变形至类爪状以增强对障碍物的攀附作用,实现台阶越障。在类履滚动模式下,通过杆件在地面交替铺展支撑以增加与地面接触面,实现在不平整或松软路面上的滚动。对所设计构型进行自由度分析和驱动配置。建立运动学模型,分析机器人运动参数并对其进行步态规划。建立动力学仿真模型,验证预设步态合理性。研制一台样机,对其折展模式和三种移动模式进行可行性验证。     

菱形移动机器人行走机构及其运动研究

基于传统的菱形结构双轮差速控制移动机器人的特点，提出了一种采用双轮差速控制的三段菱形结构移动机器人的设计方法，分析了这种结构的机器人的运动学和动力学性能，给出该机器人运动的约束条件，研究表明此方法可以有效提高其对地形的适应能力。     

单闭链全R副多模式全向地面移动机器人

为解决移动机器人运动过程中因翻倒、失稳而失去运动能力的问题,提出一种具有可变形结构的多模式全向地面移动机器人.以单环全R闭链为单元,通过分时控制其转动副可实现三方向几何变形,使两闭链正交形成的4-RRRRRR并联移动机器人具有四种不同滚动模式,且各模式可相互切换,机器人运动过程中一旦翻倒、失稳,可变形为其他模式继续移动.通过对机构进行自由度、步态规划、运动可行性分析及各模式虚拟样机仿真,结果表明,机器人可实现各运动模式且能在各模式间相互切换,并具有良好的越障能力.     

具有越障功能的小型地面移动机器人

针对在危险环境下对移动机器人的运动要求,研究了机器人系统的总体设计,提出了一种具有越障功能的小型地面轮履复合式移动机器人,阐述了其机构设计度其实现。分析了谊机器人通过台阶、斜面、楼梯等障碍时的越障特性。研制完成的第一台样机具有结构简单、体积小、质量轻的特点,通过实验验证了该机器人运动灵活,具有很好的环境适应性和越障能力。     

一种可重构多模式步滚移动机器人

为适应多重复杂地形环境的需求,提出了一种新型的具有行走、变形和滚动能力的可重构多模式移动机器人,该机器人可以根据地形改变不同的运动模式,提高了对非结构化地形的运动适应性。利用螺旋理论找出机构在各运动模式下的奇异位,并对机构在各运动模式下移动可行性进行分析。运用ADAMS软件对多重特征地形进行了仿真试验,结果表明,该机构在步态、稳定性、多环境适应能力等方面有明显的优势,最后样机试验也验证了各运动模式的可行性。