未知环境下移动机器人自主感知斜坡地形方法

环境感知是实现移动机器人自主导航的基础与根本保证.为了正确感知斜坡地形,分析了其描述模型.根据移动机器人从不同位置观测斜坡时深度信息的变化趋势,确定移动机器人观测斜坡的方向.在此基础上,提出了应用径向基(RBF)神经网络强非线性逼近能力估算地形坡度值的新方法.实验结果表明,所提出的算法能满足移动机器人感知斜坡地形的要求,同时算法具有简单、准确、鲁棒性强的优点.     

双曲柄机构在移动机器人中的应用与优化

根据双曲柄四杆机构的特点，将其用于被动式复杂地形移动机器人的结构设计，提高了机器人的越障能力。通过对双曲柄四杆机构的几何分析，得出地形适应性强的前轮轨迹曲线。弹簧在双曲柄四杆机构中的安装位置及其刚度对机器人前轮、中轮和后轮的受力都有影响，通过对双曲柄四杆机构的静力学分析优化了弹簧在四杆机构中的安装位置。     

基于被动变形车轮的铰接型移动机器人设计与分析

针对非结构环境下传统移动机器人越障性能不足和运动柔性欠佳等突出问题,引入被动变形车轮与柔性铰接装置,研制出了一款能够被动适应复杂多变障碍地形的多驱动模块铰接型移动机器人。通过构建单驱动模块运动学模型,综合各模块间运动约束关系,建立了机器人整体位姿方程,提出了机器人柔顺运动控制方法。基于外力作用下车轮被动变形机理研究,结合多驱动模块耦合状态下机器人整体受力分析,系统建立了机器人越障力学模型,提出了机器人关键结构参数优化设计方法。理论分析和仿真结果表明：机器人具有良好的越障性能与运动柔性,可被动适应复杂多变障碍地形。     

轮腿式机器人设计及其运动特性分析

针时非结构化环境对小型移动机器人的运动要求,设计了一种具有多驱动模式的轮腿式机器人.该机器人采用对称结构,由车体和4个结构尺寸完全相同的独立运动单元构成.研究了机器人系统的总体结构,阐述了其机构设计及实现.分析了其通过台阶、凸台、壕沟、斜面及楼梯等障碍时的运动特性及可包容的地形.研究了机器人具有的转向模式.研制完成的样机具有结构简单、易维护、运动灵活的特点,具有很好的环境适应性.     

全地形排爆机器人运动机构设计研究

针对排爆机器人在全地形上可靠运行的问题,将传动链分析与现代仿真技术应用到运动机构设计中,对机器人动力系统的传动比、额定功率、最大转矩等参数进行了论证计算,对运动机构主要部件进行了有限元分析,验证了主要部件参数,提出了一种基于四轮六履带运动机构的排爆机器人,并在多种场地条件下进行了实物测试。研究结果表明,该排爆机器人运动机构各项技术指标基本达到了设计要求,能够上、下斜坡或者楼梯、跨越障碍物,具备复杂环境条件下的全地形运行能力。     

面向未知复杂地形的四足机器人运动规划方法

针对四足机器人在非结构化环境下的自适应稳定行走问题,提出一种面向未知复杂地形的四足机器人运动规划方法。采用爬行步态,基于零力矩点(Zero moment point, ZMP)稳定性判据进行在线轨迹规划。通过摆动腿的落地规划和感知策略估计未知地形的参数,实时调整各支撑腿的长度以控制机器人躯体的位置和姿态与当前地形相匹配,实现四足机器人对于未知地形高度和坡度变化的自适应。试验结果表明,四足机器人能够在满足稳定性的前提下,对未知复杂地形具有良好的适应能力,验证了该方法的有效性与可靠性。     

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。     

基于足端位置的六足机器人漫游地形感知与表征

未知复杂地形的精准感知与量化表征长期制约着六足机器人运动性能与作业效能的本质提升。针对传统基于外部传感的地形感知与表征方法普遍存在的感知范围局限、感知精度不足、表征效果欠佳等突出问题,研究借鉴足式生物地形感知机理,充分利用足端与地形交替离散接触特性,创新提出基于足端位置的六足机器人漫游地形感知与表征方法。通过构建时变机体坐标系下足端位置解算模型,解决漫游地形无序足端序列坐标高效求取难题。基于足端序列的周期化处理与矢量化描述,建立基于周期足端位置状态的局部地形量化表征方法,间接构建时变机体位姿与局部地形间周期映射关系。系统分析相邻周期机体位姿间耦合约束与变换机制,建立基于机体位姿变换的全局形貌拓扑重构方法,以连续精准机体位姿作为参照实现周期映射局部地形的拓扑拼接。样机实验结果表明,基于足端位置的六足机器人地形感知与表征方法相比传统方法能够在无需增设外部观测传感器件条件下较为精准合理的量化表征不同特征局部地形,并实现漫游地形全局形貌的精准拓扑重构。     

全地形轮式移动机器人运动学建模与分析

提出全地形轮式移动机器人的正逆运动学问题.将机器人看成一个混合串-并联多刚体系统,从每个轮-地接触点到机器人车体分别构成一个串联子系统,抛弃车轮纯滚动假设,在轮-地接触点处建立瞬时坐标系,考虑车轮的平面滑移,从而对每个串联子系统形成一个封闭的速度链.对于每个速度闭链,可直接在驱动轮轮心处写出从机器人各驱动轮到机器人本体之间的运动方程,将每个速度闭链的运动方程合并即可得到机器人的整体运动学模型.以一个具有被动柔顺机构的六轮全地形移动机器人为对象进行推导,该方法既考虑了地形不平的影响,又考虑了车轮的前向、侧向及转向滑移,已知机构参数后就可以直接写出机器人的速度方程,且便于运动学求解.该方法对于轮式移动机器人的运动学建模具有一般性,且具有物理意义明确、推导过程简洁等特点.     

一种可重构四足移动机器人的几何约束及其抗倾覆能力

提出了一种在倾倒后具有自我恢复能力的四足并联移动机器人。该四足机器人的腿部结构由一种可重构空间六杆机构构成,该六杆机构由两个改进型球面五杆机构并联而成,具有两种不同的运动位形。其中,运动位形Ⅰ具有1R2T共3个自由度,满足四足机器人对腿部行走机构的自由度需求;运动位形Ⅱ具有2个自由度且工作空间很大,满足其翻身所需要的工作空间条件。运用螺旋理论对球面五杆机构和可重构六杆机构的两种运动位形进行了几何约束分析,这两种运动位形具有互锁性能。运用D-H法对可重构六杆机构进行了逆运动学分析并得到其工作空间,验证了四足机器人翻身的可实现性。分析了四足机器人在翻身时的步态,得出了其在倾倒后自我恢复时腿部电机转动角度与机器人机身重心的关系。在四足机器人的翻身过程中,其腿部的可重构六杆机构均处于运动位形Ⅱ。在Adams软件中验证了预设翻身步态的正确性与合理性。     

Design of a terrain tentative sensing machine/sensor for a mobile robot

TTSMS is a typical four-link terrain tentative sensing machine/sensor. It can sense some parameters of the front terrain for mobile robots and simply process the sensing data to obtain a simple model of the terrain, and then instruct the robot to operate accurately in the uncertain terrain. The TTSMS features a simple structure and the capability of sensing a convexity-terrain. The principle of the TTSMS, its mechanical structure, the adoption of its parameters and the terrain-restriction condition of TTSMS are introduced in this paper. The TTSMS resolved the key problem of sensing obstacles in real time for mobile robots moving in a three-dimensional terrain environment .     

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。     

四杆机构运动模拟系统的设计与开发

四杆机构是机械传动的重要组成部分,本文介绍了用VB6.0作为工具,开发基于AutoCAD的四杆机构运动模拟系统的方法。本系统实现了四杆机构设计与运动模拟自动化,提高了设计的质量和效率。     

能效型步行机模型及其步态控制问题的计算机辅助研究

本文研究了机体坐标系型腿足机构步行机的能量效率问题, 提出了具有几个能动自由度的缩放式腿足机构昆虫姿态六足步行机模型, 研究了该模型的步态控制问题.最后, 用计算机仿真技术动态显示了该模型跨越障碍及在不平坦地面上的安全步行姿态.     

Kinematic analysis of five-link spherical mechanismsКинeмaтичecкий Aнaлз пятизвeнныx cфepичecкиx мexaнизмoв

The kinematic analysis of spherical five-link mechanisms is shown as a general solution. As special cases, solutions are obtained for the planar five-link mechanism, the planar four-link mechanism, and the spherical four-link mechanism.     

基于Matlab的四杆机构优化设计简介

介绍了Matlab优化工具箱的使用方法和在机械优化设计中的应用。通过分析,建立了四杆机构优化设计的数学模型,并用Matlab优化工具箱实现了四杆机构优化设计,提出了MATLAB进行机械优化设计的一般方法和步骤。     

深海复合轮式行走机构的设计

针对深海富钴结壳和热液硫化调查区复杂多变的底质环境特征．设计了一种具有高越障性能的新型复合轮式行走机构。该行走机构主体由4组复合轮组与铰接式车架连接组成,复合轮组的设计使该行走机构在辅助油缸的作用下兼有主、被动越障模式。对该行走机构主、被动越障能力进行分析,结果表明：该行走机构在复杂多变的深海底质环境下具有很强的地形自适应能力和越障能力。     

SOFT TERRAIN SPECTRUM CAUSING VEHICLE VIBRATION

ＳＯＦＴＴＥＲＲＡＩＮＳＰＥＣＴＲＵＭＣＡＵＳＩＮＧＶＥＨＩＣＬＥＶＩＢＲＡＴＩＯＮＳＯＦＴＴＥＲＲＡＩＮＳＰＥＣＴＲＵＭＣＡＵＳＩＮＧＶＥＨＩＣＬＥＶＩＢＲＡＴＩＯＮＺｈｅｎｇＬｉａｎｚｈｕ；ＣｈｅｎｇＹｕｅｓｕｎ；ＬｉｕＭｉｎｇｓｈｕ；ＷａｎｇＤ...     

四连杆式独立前悬架的优化设计

四连杆式悬架可以保证车辆良好的直线行驶性能,是目前最好的被动悬架形式之一。运用ADAMS/CAR软件建立了四连杆式独立前悬架的系统模型,并对各项车轮定位参数进行了仿真分析。运用ADAMS/INSIGHT软件对悬架的结构硬点进行了优化,将优化前后的车轮定位参数进行运动学对比分析,得到良好的悬架运动学特性。     

从动轮式机器人原理及其控制器设计

从驱动原理和腿轮结构上来说，溜冰机器人同一般轮式机器人有较大不同，它属于从动轮式机器人，简化了轮式机器人腿轮结构，增加了轮式机器人灵活性和机动性。溜冰机器人控制器采用分级控制结构，本文对机器人分布式多机通信系统进行了设计。