基于刚-柔并联连杆系统的越障机器人动力学分析

针对越障机器人提出了一种刚-柔混合型并联连杆机构,建立了机构的系统模型。利用拉格朗日动力学方程以及模态方程建立了其动力学模型。对所建模型进行计算仿真,并与刚性系统进行了对比分析。分析结果表明:新模型的能量变化规律总体上与一般刚性系统的相似,因而能够适用于相同应用场合;在外力作用下,刚-柔混合系统的动能变化曲线更加平缓,具备了更强的缓解冲击的特性,因而更适用于存在较多冲击的越障情况。

多运动态可重构轮履复合式机器人机械设计

针对复杂的室外地形特征,结合轮式、履带式移动机构的运动优点,提出并研制一种可重构的具有多种运动模式的轮-履复合机器人.该机器人由控制单元、两个相同的可重构车轮、翻转机构和车体组成,具有轮式、履带式、翻转式3种运动模式.轮式工作形态,机器人为两轮机器人,运行速度快,可全方位运动;履带工作状态,机器人可以适应砾石地、沙地、草地等多种复杂地形,具备较强的越障能力;翻转工作状态,履带轮整体翻转,可跨越栏杆等垂直障碍.机器人轮-履转换由车轮内部的并联四连杆机构实现,可根据地面特征选择运行模式,根据障碍类型选择越障方式.在建立运动学和力学模型的基础上,结合数字仿真方法对结构进行了参数化研究,此设计方法优化了转换机构的运动轨迹,降低了对驱动电动机的性能要求,提高了电动机的使用效率.试验表明,机器人可通过调整自身机构以合理的运动模式通过沙地、草地等路面环境,攀越阶梯和栏杆等复杂障碍,具有良好的环境适应性和越障性能,验证了该移动平台系统设计的合理性.